Pannelli solari | Tipologie, differenze e risparmio

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pannelli solari
 

Un primo passo verso lo sfruttamento dell’energia solare può essere l’installazione di pannelli solari termico con serbatoio di accumulo dell’acqua. Con una spesa contenuta si può avere un sensibile risparmio sulle bollette di luce o gas ed acqua caldissima in abbondanza

collettore solareIl sole può regalarci tranquillamente l’80% dell’acqua calda che tutti i giorni utilizziamo per lavarci le mani, fare la doccia, lavare stoviglie e panni; questo se si collega un impianto solare termico all’ingresso del circuito dell’acqua calda che serve tutte le utenze. I risultati sono ottimi anche nel Nord Italia, tenendo presente che la maggior percentuale di utilizzo è concentrata nel Nord Europa e persino nei paesi Scandinavi.

Mentre nel Sud Italia i rendimenti sono eccellenti anche per i periodi invernali, al Nord Italia si ottengono buoni risultati solo se si calcola un pannello in più del normale fabbisogno o se si provvede ad un buon serbatoio capiente ed isolato per compensare i giorni intensamente nuvolosi o piovosi (mantiene l’acqua in temperatura per diversi giorni). In assenza di sole e con nuvolosità non eccessiva, il sole riesce ancora a dare un apporto di “mantenimento” alla temperatura dell’acqua accumulata.

La forza del sole

Se, ad esempio, si ipotizza un irraggiamento solare pari a 1000 W/m2 in condizioni di cielo sereno, si può comunque contare su valori oscillanti tra 600 e 300 W/m2 in condizioni di nuvolosità variabile, fino a mantenere comunque 100 W/m2 con cielo stabilmente nuvoloso. Dire con esattezza quanto sia il risparmio che si ottiene da un impianto solare ad acqua calda a scopo sanitario non è facile, molto dipende dalle abitudini personali di ogni famiglia.

Come calcolo abbastanza indicativo, ma sufficientemente attendibile, si può prevedere un risparmio di 100-180 metri cubi di metano annui per persona e una mancata emissione di anidride carbonica, principale responsabile dell’effetto serra, di 230-240 kg/anno pro capite.

A questi numeri vanno aggiunti ancora 150-250 metri cubi per gli sprechi dovuti alla fiamma pilota, al funzionamento ad intermittenza dello scaldabagno per mantenere grosse quantità di acqua alla giusta temperatura giorno e notte. Il costo del metano è in continua salita, mentre il sole è e sarà sempre gratis con più marcato risparmio. L’investimento iniziale si ammortizza più velocemente se, al risparmio energetico, si possono aggiungere gli incentivi fiscali.

Il successo dei pannelli solari

Negli ultimi anni ha avuto un enorme successo il mondo dei pannelli solari. Il loro successo è dovuto in principale modo all’incredibile attenzione che è stata rivolta nei confronti del risparmio energetico e dell’ecologia. È infatti risaputo che il continuo utilizzo di carburanti, energia elettrica tradizionale e risorse non rinnovabili e fortemente inquinanti ha notevolmente compromesso la salute del nostro pianeta negli ultimi decenni, rendendo necessario l’impiego di tecnologie alternative per l’ottenimento di energia. Tali tecnologie alternative hanno focalizzato la loro attenzione sulle energie rinnovabili.

I pannelli solari sono in grado di convertire l’energia solare in altre forme di energia, garantendo l’utilizzo delle stesse a tutta la popolazione esclusivamente grazie ai raggi del sole. Grazie al principio fisico secondo il quale l’energia è intercambiabile in altre forme, è semplice supporre che l’utilizzo dei pannelli solari sia destinato a ben più di un solo utilizzo.

Benché sia uso comune includere i pannelli solari in un’unica categoria, è bene sapere che ne esistono di diversi tipi che sfruttano tecnologie piuttosto diversificate.

Costi di installazione ammortizzati

Un pannello solare standard di 2,2 mq soddisfa le esigenze di due persone con un serbatoio di accumulo da 150 litri; con 2-3 pannelli ed un serbatoio da 300 litri, un nucleo familiare di 4-5 persone può raggiungere un risparmio dell’80% nel Nord Italia. I costi di installazione variano a seconda delle difficoltà che possono esserci nelle diverse situazioni; compresa la fornitura delle tubazioni, la cifra solitamente non arriva a 2000 euro.

La manutenzione è pressocché nulla, se non la pulizia dei vetri di copertura ogni 2-3 anni, tenuto presente che già la pioggia mantiene la superficie sufficientemente pulita. Va comunque osservato periodicamente il livello del liquido antigelo nell’impianto, controllando annualmente gli indicatori di pressione presenti lungo l’impianto.

Come orientare i pannelli solari

orientamento pannelli

I tre schemi, perfettamente uguali nella parte impiantistica di distribuzione dell’acqua calda, raffigurano la posizione del pannello su tetti di diversa inclinazione e con serbatoio di accumulo esterno o nel sottotetto. L’orientamento per sfruttare al meglio il sole è sud-sud est, tenendo presente le ombre causate da alberi o case nei dintorni: per questo è importante, durante il giorno, verificare l’insolazione del tetto soprattutto in inverno.

Collettori solari

I pannelli solari termici, anche definiti collettori solari, sono dei dispositivi tecnologici in grado di convertire l’energia solare, che giunge al pannello sotto forma di radiazioni, in energia termica, ovvero calore; il calore così ottenuto viene poi conservato all’interno di un accumulatore e può essere destinato a vari usi (acqua calda, riscaldamento delle abitazioni e molto altro) anche in tempi variabili (l’energia non va necessariamente usata tutta contemporaneamente).

Come funzionano i pannelli solari

Caratteristica fondamentale per l’opportuno funzionamento di un pannello solare termico è il materiale che funge da attrattore delle radiazioni solari, che deve essere in grado di trattenere la maggior quantità di energia possibile: questo materiale funzionale e la sua qualità è ciò che fa la differenza (insieme ad altri parametri) tra un collettore termico di buona qualità e uno scadente.

Alla superficie, che può essere anche vetrata, sono poi collegati dei tubi in cui circola un liquido destinato a conservare il calore: il materiale dei tubi è un altro dei punti critici che mette in evidenza la qualità del collettore, in quanto è opportuno che i tubi siano in rame, che funge da ottimo conduttore termico; infine, il terzo punto critico che determina la qualità di un pannello solare termico consiste nella guaina che ricopre i tubi e il conservatore di energia termica, che deve essere di un buon materiale isolante al fine di limitare il fenomeno della dissipazione.

Se si decide di acquistare un pannello solare termico è opportuno che la qualità sia elevata, al fine di non compiere un investimento che si riveli poco proficuo; è infatti certo che un buon insieme di pannelli solari termici può consentire agli abitanti della casa di risparmiare fino al 50% sulle bollette, ma una bassa qualità dell’impianto non permette di ottenere i risultati sperati.

Installazione

L’installazione di pannelli solari termici ha numerosi altri vantaggi oltre quello di ridurre il prezzo della bolletta: infatti, è possibile ottenere delle detrazioni fiscali IRPEF fino al 65% oppure degli incentivi, ma bisogna tenere in considerazione che la presenza di pannelli solari termici contribuisce anche all’aumento del valore dell’immobile. Non è inoltre da trascurare l’aspetto ecologico, in quanto con questo tipo di sistema si riduce l’emissione di CO2 nell’aria.

Pannelli solari a concentrazione

Uno strumento alternativo rispetto al collettore solare, di recente impiego (utilizzato per la prima volta nel 2007) è il pannello solare a concentrazione. Questo strumento, seppur condividendo con il precedente il principio di funzionamento di base, segue un meccanismo differente: il pannello solare a concentrazione è infatti composto da una serie più o meno numerosa di specchi che riflettono la luce solare verso un ricevitore, il quale accumulerà tale energia, la convertirà in calore e la accumulerà in un liquido isolato.

Questo sistema porta con sé due importanti pregi. Innanzitutto, i costi di un impianto simile sono molto limitati rispetto a quelli necessari per la costruzione di collettori solari, in quanto i materiali riflettenti (gli specchi) hanno un costo decisamente basso; inoltre, la resa energetica è ben più alta in quanto non vi sono perdite convettive (il ricevitore è irraggiato da più punti). L’unica limitazione di questo sistema, al momento, è che richiede esclusivamente grandi aree per la realizzazione, e non può essere richiesto per soddisfare il fabbisogno di una singola abitazione.

Pannelli fotovoltaici

Seppur simile nell’aspetto esteriore, il pannello fotovoltaico è funzionalmente e strutturalmente diverso rispetto al collettore termico: lo strumento, infatti, assorbe le radiazioni solari al fine di convertire l’energia solare in energia elettrica. Il pannello fotovoltaico possiede infatti la medesima copertura di vetro del collettore termico, ma è composto da più unità funzionali sottostanti, dette moduli fotovoltaici.

A loro volta, i moduli fotovoltaici hanno una struttura a strati, tutti utili per il trasporto di elettroni da convertire in energia elettrica; il punto centrale del modulo fotovoltaico è la cella, che contiene silicio purissimo in grado di trasmettere i sopracitati elettroni: la qualità e il rendimento di una cella fotovoltaica è in gran parte imputabile alla qualità del silicio ottenuto.

In genere i pannelli fotovoltaici hanno un costo decisamente superiore rispetto ai collettori termici in quanto il processo di purificazione del silicio risulta essere lungo e costoso; inoltre, se la propria attenzione è rivolta all’ambiente, è bene sapere che pur producendo energia elettrica senza inquinare l’atmosfera, il processo di produzione dei pannelli fotovoltaici produce numerosi scarti che invece risultano essere altamente inquinanti.

Detrazioni fiscali

Tuttavia, anche in questo caso il risparmio in bolletta è evidente, e consente un rientro dell’investimento in pochissimi anni dall’installazione; inoltre, anche in questo caso è possibile usufruire delle detrazioni fiscali IRPEF fino al 50%, che restituisce metà dell’investimento in 10 anni con 10 rate di eguale importo.

Valutare quanta energia solare si ha a disposizione

Sia che si tratti di pannelli fotovoltaici che di collettori termici vi è un importante parametro da tenere in considerazione: la quantità di energia solare a disposizione. Può infatti succedere di decidere di installare pannelli solari e di non disporre della necessaria energia solare che garantisca il necessario apporto di energia elettrica o termica.

Ciò può essere dovuto a diverse cause, tra cui le condizioni climatiche dell’area in cui si vive: installare un pannello solare in un’area poco soleggiata, come le aree del nord, non ha certamente gli stessi rendimenti di una eguale installazione al sud, dove tendenzialmente il clima è più mite e le ore di esposizione al sole sono maggiori.

Tuttavia, la presenza del sole non è l’unico fattore limitante: è necessario tenere in considerazione anche la possibilità dei raggi solari di colpire il pannello solare. Se, ad esempio, il pannello viene posto sul tetto di un palazzo più basso rispetto agli altri che in particolari ore del giorno viene posto in ombra, il funzionamento dello strumento risulta limitato; anche l’angolo con cui la luce impatta il pannello è rilevante ai fini dell’ottenimento dell’energia.

In definitiva, quando si parla di pannelli solari è sempre bene prestare molta attenzione. Certamente, si può parlare di risparmio e di convenienza anche dal punto di vista ecologico, ma solo nel caso in cui si verifichino delle condizioni che rendano ottimale l’assorbimento di energia da parte del pannello solare: in caso contrario, l’investimento potrebbe risultare poco conveniente e proficuo nel lungo termine.

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