Solare termodinamico

Solare termodinamico: l'energia solare uniforme e continua

E' innegabile che in un mondo sempre più affollato, in cui lo sfruttamento delle risorse ambientali è molto più intenso e l'inquinamento sta producendo le conseguenze che tutti conosciamo, l'esigenza di trovare efficienti fonti di energia rinnovabile è assai sentita. E di certo possiamo affermare che niente più del sole è capace di illuminare e riscaldare: una fonte di energia davvero illimitata. Occorre però trovare il modo catturare tanta energia e portarla nelle nostre case, fabbriche, uffici e industrie. Il fotovoltaico è ancora il metodo più utilizzato, sia in campo domestico che industriale, ma le ultime ricerche sono indirizzate ad un'ulterire evoluzione verso sistemi più efficienti. Il solare termodinamico è uno di questi ed ha il grande vantaggio di poter fornire energia in modo costante, cioè ad ogni ora del giorno e della notte e in ogni stagione, anche in presenza di una massiccia copertura nuvolosa: in questo modo supera il limite principale del fotovoltaico di uso comune e, a differenza di quest'ultimo, non necessita di essere installato a sud, sud-est.

Pannello solare temodinamico per uso domestico

Principio di funzionamento del solare termodinamico

Il funzionamento di un impianto solare termodinamico si basa sul ciclo di Carnot: potremmo dire che funziona come un frigorifero, ma al contrario! E' formato da una pannello captante esterno e da un gruppo interno, costituito da un bollitore e un compressore, collegati da un apposito impianto idraulico. Nel pannello solare esterno circola del liquido refrigerante di tipo ecologico, come il R134a o il R410a, comunemente usati nei sistemi domestici come il frigorifero, appunto. L'energia prodotta dal sole, dall'aria, dal vento e dalla pioggia riscalda il liquido refrigerante che passa, così, allo stato gassoso. Il compressore aspira il gas, lo comprime per aumentarne ulteriormente la temperatura e lo veicola nella serpentina contenuta nel bollitore, da dove torna nel pannello esterno in forma liquida, dopo aver ceduto la maggior parte del suo calore. In questo modo l'impianto sfrutta tutto il calore disponibile nell'atmosfera, e non solo quello solare, poiché solidificando a -96ºC e arrivando ad ebollizione a -26ºC, con un punto limite di -5°C, è attivo e funzionante anche quando la temperatura esterna è molto bassa.

Vantaggi del solare termodinamico

I vantaggi offerti dall'uso di un impianto solare fotovoltaico sono molteplici e tutti rilevanti. Innanzitutto le dimensioni ed il peso molto ridotti (intorno ad 8 Kg in media per ogni pannello) e la circostanza che un solo pannello può soddisfare il fabbisogno di una famiglia media lo rendono molto versatile: può essere installato ovunque, in terrazzo, sul balcone, sul tetto, senza particolari opere murarie o di sostegno, con costi e tempi assai contenuti anche se è assolutamente sconsigliato il ''fai da te''. La disponibilità di energia da trasformare in elettricità non conosce soste, giorno o notte, inverno o estate, nord o sud: l'impianto è sempre in funzione. Va detto però che la resa è senz'altro maggiore nelle condizioni ottimali di soleggiamento. Infine non necessita di alcuna manutenzione ed ha una vita lunghissima, fino a 25/30 anni. Se aggiungiamo a ciò il fatto che gode delle detrazioni fiscali previste per le ristrutturazioni, possiamo affermare che con il solare termodinamico l'approvvigionamento di energia pulita ha fatto importanti passi avanti, con grande vantaggio per l'ambiente e per le finanze familiari.

Efficienza energetica ed integrazione

Il solare termodinamico è davvero uno dei sistemi più economici per la produzione continua di acqua calda sanitaria, alla temperatura di 55°C, nella misura di 250 litri per ogni bollitore: di fatto il 100% del fabbisogno familiare. Si stima che la riduzione dei costi per quest'uso si attesti intorno al 70%. Ma le ottime prestazioni consentono di ottenere un ulteriore grande risparmio se integrato con altri sistemi di riscaldamento domestico, già esistenti o da installare. Se collegato con un impianto fotovoltaico comune, ad esempio, può fornire energia nei mesi estivi senza assorbire l'elettricità necessaria per il funzionamento del condensatore. Particolarmente adatto a implementare la resa del riscaldamento a soffitto, consente una totale autonomia energetica degli impianti a pavimento. Infine può essere integrato con le comuni caldaie, tradizionali o a condensazione per il riscaldamento domestico, o fornire l'energia elettrica necessaria al riscaldamento di una piscina.

Domande frequenti

Qual è la differenza principale tra il solare termodinamico e il tradizionale fotovoltaico?

La differenza fondamentale risiede nella continuità della produzione energetica e nell'assorbimento delle fonti termiche. Mentre il fotovoltaico converte direttamente la luce solare in elettricità e smette di produrre efficacemente di notte o con cielo coperto, il solare termodinamico sfrutta il calore ambientale (sole, aria, vento, pioggia) tramite un fluido refrigerante. Questo permette all'impianto di generare energia termica ed elettrica in modo costante, 24 ore su 24 e in tutte le stagioni, superando il limite principale dell'inerzia climatica del fotovoltaico classico.
Come funziona tecnicamente il ciclo del fluido refrigerante in un impianto termodinamico?

L'impianto opera secondo il principio inverso a quello di un frigorifero, basato sul ciclo di Carnot. Un fluido refrigerante ecologico (come R134a o R410a) circola in un pannello esterno dove assorbe calore dall'ambiente, evaporando anche a temperature molto basse (fino a -96°C di solidificazione). Il compressore interno aspira questo gas, lo comprime aumentandone ulteriormente la temperatura, e lo invia in una serpentina nel bollitore. Qui cede calore all'acqua sanitaria, tornando allo stato liquido per ricominciare il ciclo. Sfrutta quindi il calore disperso nell'atmosfera, non solo i raggi solari diretti.
È possibile installare pannelli termodinamici in qualsiasi posizione o orientamento?

Sì, uno dei grandi vantaggi rispetto al fotovoltaico è la flessibilità di installazione. Non è necessario orientare i pannelli a sud, sud-est o sud-ovest per garantire efficienza. Poiché il sistema cattura il calore ambientale diffuso (aria, umidità, vento) oltre alla radiazione solare diretta, può essere posizionato ovunque: terrazzi, balconi, tetti piani o inclinati, purché vi sia accesso all'aria esterna. Le dimensioni ridotte (circa 8 kg a pannello) e la mancanza di opere murarie complesse ne facilitano l'installazione quasi ovunque.
Quanto si risparmia economicamente e quale è il tempo di ammortamento?

L'impianto garantisce una riduzione dei costi per la produzione di acqua calda sanitaria fino al 70%, fornendo circa 250 litri d'acqua a 55°C a testa per bollitore, coprendo il fabbisogno medio familiare. Grazie alle detrazioni fiscali per le ristrutturazioni energetiche e ai costi di manutenzione nulli, l'investimento si ammortizza rapidamente. La durata stimata dell'impianto è di 25-30 anni, rendendolo un investimento a lungo termine molto conveniente per l'autonomia energetica domestica.
Può essere integrato con altri sistemi di riscaldamento esistenti?

Assolutamente sì, l'integrazione è uno dei punti di forza. Può lavorare in sinergia con pannelli fotovoltaici tradizionali (usando l'energia solare in eccesso d'estate per alimentare il compressore), con caldaie a condensazione o tradizionali per il riscaldamento domestico. È particolarmente efficace con sistemi a bassa temperatura come il riscaldamento a pavimento o a soffitto, garantendo quasi totale autonomia. Inoltre, può fornire l'energia necessaria per scaldare piscine, ampliando notevolmente le applicazioni pratiche dell'impianto.