Come funziona un impianto solare termico?

Impianto solare termico: come funziona?

Chi di noi non ha mai sentito parlare, sempre di più negli ultimi tempi, dei vantaggi dell’energia solare, e di conseguenza della diffusione degli impianti fotovoltaici o solari termici? Ma come funziona un impianto solare termico?

Per coloro che si approcciano per la prima volta a tali argomenti, magari con l’intenzione di installare un impianto, non è sempre facile capire quali siano le differenze tra queste tecnologie. 

Entrambe sono basate su principi simili, che fanno affidamento sull’utilizzo di pannelli solari “catturando” l’energia necessaria al loro funzionamento da una fonte inesauribile come quella del sole. In questo articolo, proveremo a spiegarvi in modo semplice e sintetico il funzionamento del sistema solare termico, accennando inoltre ai suoi vantaggi a livello di risparmio e di efficienza energetica.

Solare termico e fotovoltaico: cosa li distingue? 

Prima di entrare nel vivo descrivendovi il funzionamento di un impianto solare termico, conviene iniziare dalle differenze fondamentali tra quest’ultimo e un impianto fotovoltaico, che ruotano tutte attorno al tipo di energia prodotta. 

Il fine del fotovoltaico è quello di creare elettricità utile a soddisfare le nostre esigenze aziendali o familiari attraverso lo sfruttamento delle radiazioni luminose. Il suo principale vantaggio è il risparmio in bolletta, oltre che naturalmente il minore impatto ambientale. 

Due benefici che sono soddisfatti in pieno anche da un impianto solare termico, che però non produce per sua natura energia elettrica, ma acqua calda sanitaria (o adatta in altri casi ad integrare il nostro riscaldamento).

Un impianto solare termico sfrutta anch’esso l’energia solare, che verrà catturata dai collettori solari (detti anche pannelli) per poi essere riscaldata alla temperatura che preferiamo a seconda delle nostre necessità specifiche. Un’altra importante differenza tra impianti fotovoltaici e impianti solari termici è la natura dei pannelli, cioè delle “unità” che li compongono. 

I pannelli solari termici, che vi descriveremo nel dettaglio nel prossimo paragrafo, sono distinguibili da quelli fotovoltaici sia per il costo (significativamente inferiore) sia per lo spazio che occupano nel luogo dove vengono installati (di solito molto minore). Il materiale con cui sono costituiti li distingue ulteriormente: i fotovoltaici si compongono di celle al silicio, mentre i pannelli solari, composti da specifiche tubature interne, si avvalgono di un raccoglitore per alzare la temperatura dell’acqua. Entrambi vengono installati solitamente sul tetto degli edifici. 

I tipi di impianto solare termico (e le differenze tra i pannelli) 

Una volta chiarite le principali differenze tra la tecnologia solare termica e fotovoltaica, occorre ora approfondire le diverse tipologie di impianto solare termico. In generale, quest’ultimo può essere a circolazione naturale o a circolazione forzata, a seconda di come viene trasportato il liquido termovettore (ovvero la sostanza che permette il riscaldamento dell’acqua) al suo interno.

Gli impianti a circolazione naturale non hanno bisogno di motori o pompe elettromeccaniche ma operano esclusivamente grazie alla forza gravità; gli impianti a circolazione forzata, al contrario, trasportano il liquido tramite una pompa. 

Tale differenza, che spiegheremo meglio tra poco,  si ripercuote sul prezzo e sulla complessità tecnologica: i sistemi a circolazione naturale sono infatti più economici e tecnologicamente meno avanzati, mentre quelli a circolazione forzata necessitano di un meccanismo più complesso e costoso.

Anche i pannelli (o collettori solari) non sono tutti uguali, ma possono appartenere a due categorie principali:

• I pannelli vetrati piani, consigliati in regioni caratterizzate da condizioni climatiche non estreme e coperti da un vetro scuro pensato per permettere alla radiazione solare di penetrare al suo interno, dove sono posti dei tubi in metallo nei quali scorre l’acqua; 
• I pannelli formati da tubi sottovuoto, che invece sono maggiormente diffusi in zone dal clima più rigido. Caratterizzati da una resa maggiore rispetto a quelli vetrati, essi hanno una dispersione di energia e calore inferiore, dovuta proprio al tipo di tubature nelle quali scorre il liquido.

In Paesi come l’Italia, che a differenza di molte nazioni nordeuropee sono dotati di un forte irraggiamento solare, essendo esposti al sole per una buona parte dell’anno, i pannelli solari vetrati sono i più diffusi. 

All’interno della categoria dei pannelli vetrati, possiamo poi ulteriormente distinguere in:

• Pannelli vetrati non selettivi, meno costosi e con un’efficienza limitata nei mesi invernali, la cui colorazione scura è dovuta principalmente alla vernice nera di cui sono ricoperti;
• Pannelli solari vetrati selettivi, in cui l’inscurimento del vetro è dovuto invece all’utilizzo di prodotti appositi progettati per trattenere percentuali maggiori di calore.

Nel caso decidessimo di installare un impianto solare termico composto da pannelli vetrati, prima di scegliere tra le ultime due categorie citate dobbiamo dunque valutare con attenzione le nostre necessità.  

Nella classica casa al mare, in cui risiediamo per parti limitate dell’anno e di solito nel periodo estivo, potremmo per esempio privilegiare i pannelli vetrati non selettivi, più economici e meno “impegnativi” dal punto di vista della manutenzione; se intendiamo installare l’impianto in un’abitazione nella quale risiediamo normalmente anche nella stagione invernale, al contrario, i pannelli vetrati selettivi potrebbero fare al caso nostro, fornendoci una maggiore sicurezza e affidabilità.

Come funziona un impianto solare termico?

Il funzionamento di un impianto solare termico è semplice e intuitivo. Come abbiamo accennato nei paragrafi precedenti, il procedimento che porta alla produzione di acqua calda sanitaria parte dal pannello, che assorbe l’energia solare avvalendosi del cosiddetto “effetto serra”, evitando cioè che il calore venga disperso o riflesso. 

Una volta catturata, l’energia solare scalda un apposito fluido termovettore, che riscalda a sua volta l’acqua per mezzo di una serpentina detta “scambiatore di calore”. A quel punto sarà solo una questione di temperatura, che potrà oscillare dai 45°C/70°C nel caso di impianti progettati per soddisfare normali necessità familiari, agli oltre 200°C per i sistemi destinati invece alle aziende. Un ultimo componente degli impianti solari termici è infine il serbatoio di accumulo, nel quale viene immagazzinata l’acqua calda che non riusciamo a usare subito dopo la sua produzione.

Entriamo ora un po’ più nel dettaglio, riassumendo le differenze nel funzionamento dei diversi tipi di impianti solari termici.  Abbiamo già accennato, in termini generali, alla distinzione tra impianti a circolazione naturale e impianti a circolazione forzata. Eccovi, in sintesi, come funzionano.

• L’impianto solare a circolazione naturale, sfruttando la forza di gravità, si avvale della posizione del serbatoio di accumulo, posto sopra il collettore. All’interno del serbatoio viene riscaldato il liquido, il quale, grazie al calore (avvalendosi del principio fisico detto “moto convettivo”), si alleggerisce risalendo e sostituendosi al fluido freddo. In tal modo, in base a questo semplice meccanismo, viene avviata la circolazione dell’acqua;
• Gli impianti a circolazione forzata hanno invece un serbatoio di accumulo posizionato spesso  in un locale interno (separato dunque dai collettori). In essi, il fluido viene trasportato da una pompa elettrica, mentre la temperatura dell’acqua presente nel serbatoio si alza grazie alle valvole e alla centralina, potendo poi essere normalmente utilizzata.

Perché acquistarlo?

L’acqua calda sanitaria costituisce mediamente quasi il 50% dei consumi di una normale famiglia. Il risparmio è quindi una necessità per chiunque voglia aumentare il proprio livello di efficienza energetica. Oltre a garantire una bolletta più leggera, un impianto solare termico ci permette inoltre di dare il nostro contributo per il rispetto dell’ambiente, dotandoci di una tecnologia in grado di ridurre le emissioni di anidride carbonica. 

Acquistare un impianto solare termico può tra l’altro essere particolarmente conveniente e ci consentirà di usufruire dei numerosi incentivi statali.