I collettori solari
Esistono due tipologie di collettori solari: i collettori solari piani, ed i collettori solari sottovuoto. Prenderemo in considerazione sola la prima tipologia perché è la più economica e facile da realizzare, ma soprattutto perché, alle nostre latitudini, è quella con un miglior rapporto tra prezzo e rendimento. Nella sua composizione più semplice un collettore solare piano è costituito da: una piastra metallica che ha lo scopo di raccogliere l’energia solare e trasferirla all’acqua (piastra captante); da uno strato di materiale isolante che limita le dispersioni termiche dalla parte posteriore della piastra; da una copertura trasparente, di solito di vetro, che permette il passaggio della radiazione solare ma impedisce, in parte, la dispersione termica.
Come sono fatti
Normalmente nel collettore solare non circola l’acqua che poi verrà erogata dalle utenze, ma una miscela, di acqua e antigelo/antiebollizione, che garantisce un maggior rendimento termico (come il liquido antigelo dei radiatori delle automobili).
Il liquido circola in un circuito chiuso e scalda l’acqua del serbatoio di accumulo attraverso uno scambiatore di calore (una serpentina).
Esistono due tipologie diverse di impianti a collettori solari: l’impianto a circolazione forzata dell’acqua e l’impianto a circolazione naturale.
L’impianto a circolazione forzata necessita di una certa complicazione circuitale perché il serbatoio è posto più in basso rispetto al pannello, e quindi la circolazione dell’acqua deve avvenire attraverso l’uso di una pompa. La pompa deve funzionare solo quando il liquido nel collettore è più caldo dell’acqua contenuta nel serbatoio d’accumulo.
Il circuito a circolazione naturale, avendo invece il serbatoio posto più in alto rispetto al collettore, sfrutta la caratteristica dei liquidi di aumentare di volume scaldandosi, permettendo così la circolazione naturale dell’acqua dal collettore al serbatoio.
Tipologie d’installazione
Bilancio ecologico ed energetico
Il fabbisogno quotidiano di acqua calda pro capite è mediamente di 60 litri (fonte Greenpeace). Per scaldare questi 60 litri d’acqua ad una temperatura di 50° C sono necessari circa 2,5 kWh. Quindi in un anno (340 giorni di funzionamento) sono necessari 850 kWh a persona. Tenendo conto che per esempio a Milano c’è un’insolazione media di 1262 kWh per m2 all’anno e che un collettore ha un’efficienza media del 60% (collettori solari piani), otteniamo che ogni m2 di collettore installato produce 766 kWh. Quindi un collettore di 1 m2 produce circa il 90% del fabbisogno annuo di una persona. Ogni m2 di collettore costa, in termini di energia consumata durante la produzione, circa 600 kWh ai quali vanno aggiunti altri 400 kWh per gli accessori (impianto idraulico, pompa, serbatoio ecc.).
Alla fine del 2007 in Italia risultavano installati circa 1.000.000 m2 di collettori solari, quindi solo 17 m2 ogni 1.000 abitanti.
Località
Insolazione media
Milano
1262
Roma
1622
Trapani
1863
Insolazione media annua in Italia espressa in kWh/m2