Il solare termico è una tecnologia usata ormai da decenni per la produzione dell'acqua calda sanitaria e per uso riscaldamento, per essiccazione, sterilizzazione, dissalazione e cottura cibi. Applicazioni di questo tipo sono testimoniate fin dal 1700. Inizialmente trovarono ampio spazio le tecnologie ad alta temperatura per la produzione di vapore (concentratori parabolici), che non si affermarono, nonostante continue riduzioni dei costi, a causa delle espansioni successive dei combustibili fossili (carbone prima, petrolio poi).

Nei paesi industrializzati l'energia solare termica viene sfruttata in tre campi principali:

• collettori piani e sottovuoto per la produzione di acqua calda per usi sanitari, riscaldamento e preriscaldamento acqua di processo;
• collettori piani ad aria;
• concentratori per la generazione elettrica e calore di processo.

Concentratori per la fornitura o il preriscaldamento di calore di processo sono in commercio ma attualmente poco diffusi (IEA Solar heat for industrial processes), mentre gli impianti per la generazione elettrica sono ancora ad uno stato prototipale o pre-commerciale, e sono comunque più interessanti per latitudini inferiori alle nostre. Per chi fosse interessato ad informazioni al riguardo si suggeriscono i link alle attività ENEA sul solare termodinamico e al dish stirling del CESI.

Il solare termico a bassa temperatura consta di tre tecnologie di base:

• pannelli in materiale plastico,
• collettori piani vetrati,
• collettori sottovuoto.

La prima soluzione è caratterizzata dai costi più bassi ed è adatta all'impiego estivo, in quanto l'assenza di copertura vetrata comporta perdite per convezione troppo elevate per un uso con basse temperature esterne. L'acqua da riscaldare attraversa direttamente il pannello, evitando i costi e le complicazioni impiantistiche dello scambiatore. Essa rappresenta pertanto la soluzione ideale per gli stabilimenti balneari, i campeggi, le piscine scoperte e le residenze di villeggiatura estiva.

I collettori piani sono la tecnologia più diffusa e più adattabile. Rispetto a quelli in plastica offrono una resa buona tutto l'anno. Da un punto di vista costruttivo sono disponibili varie soluzioni che si distinguono per la selettività della piastra assorbente, per i materiali (rame, acciaio inox e alluminio anodizzato) e per l'essere idonee all'uso in impianti a circolazione forzata o naturale (meno costose, più affidabili, ma meno integrabili con le strutture architettoniche da un punto di vista estetico, perché il serbatoio di accumulo dev'essere posizionato più in alto del pannello e nelle immediate vicinanze). Le dimensioni, pur essendo presenti sul mercato soluzioni particolari, prevedono di solito un ingombro vicino al classico 100x200 cm².

I collettori sottovuoto presentano il rendimento migliore in tutte le stagioni (circa un 15-20% di aumento di produzione energetica), grazie al sostanziale annullamento delle perdite per convezione. Il costo maggiore rispetto alla soluzione piana, comunque, ne consiglia l'adozione solo in casi particolari (temperature dell'acqua più elevate e/o clima rigido). Sono nella maggior parte dei casi di forma tubolare, permettendo l'inclinazione ottimale della piastra captante, anche se disposti secondo superfici orizzontali o verticali.

Dal punto di vista dell'integrazione architettonica esistono vari esempi di buone realizzazioni anche nel caso di tetti a falda. Ciò usualmente comporta il ricorso alla circolazione forzata e quindi ad una maggiore complessità di impianto. Va comunque detto che ormai la tecnologia è provata e affidabile, purché sia eseguita la manutenzione periodica prescritta dal costruttore.

Per le utenze industriali, si possono usare

Per impianti di dimensione medio-grande può essere interessante la possibilità di stipulare contratti a prestazioni garantite. Essi, offerti usualmente da una ESCO, prevedono il monitoraggio delle prestazioni energetiche dell'impianto, che vengono confrontate con la situazione preesistente, in modo che la ESCO venga remunerata per l'installazione e gestione del sistema solo se la sua efficienza raggiunge una soglia minima prestabilita.

Per valutare la produzione di energia termica si deve partire dalle caratteristiche di insolazione del sito, eventualmente corrette per tener conto di ombreggiamenti nel corso della giornata dovuti a palazzi, alberi o rilievi nelle vicinanze. Indicativamente si possono considerare i valori riportati in tabella, tratti dall'Atlante europeo della radiazione solare e riferiti ad un m² di superficie esposta a sud con un'inclinazione pari alla latitudine.

Con un rendimento di impianto compreso fra il 30% ed il 35%, valori mediamente accettabili, si ottiene una produzione complessiva annua compresa fra i 450 ed i 730 kWh/m².

Documenti collegati

• scheda sul solare termico sul sito del Ministero dell'Ambiente,
• IEA Solar Heat Worldwide 2008,
• Le detrazioni del 55% per la riqualificazione energetica,
• Task IEA Solar heat for industrial processes e newsletter in italiano
• solare ibrido, desiccant cooling, e trigenerazione, soluzioni integrate nell'Eco-Mensa del Centro Ricerche Fiat,
• opuscolo del programma europeo Thermie su Guaranteed Results of Collective Thermal Solar Installations (4,75 MB), con case studies di applicazioni industriali, ospedaliere e in hotel,
• Garantie de Résultats Solaires (GRS) storia e documentazione tecnica dal sito Tecsol,
• considerazioni sulle differenze tra pannelli piani e sottovuoto apparso su Ilsolea360gradi di marzo 2003,
• Large Scale Solar Heating: brochure del European Large Scale Solar Heating Network,
• Presentazione dell'impianto di teleriscaldamento solare di Marstal in Danimarca,
• Solar energy and biomass - a good combination dal sito energytech,
• Technology Portrait Thermal Solar Energy: analisi delle tecnologie del solare termico e del suo mercato in Austria; dal sito energytech,
• Solar assisted air conditioning della IEA,
• pagina su Solar Space Heating and Cooling del sito Energy Efficiency and Renewable Energy del DOE,
• Desiccant Cooling with Solar Energy,
• foglio di calcolo sviluppato da RETScreen per il calcolo di massima di impianti solari termici ad acqua e aria (costi, emissioni, ...) scaricabile gratuitamente registrandosi.
• bandi della Provincia di Torino per impianti solari termici di grandi dimensioni, allegato tecnico e foglio di calcolo per il dimensionamento di massima e indicazione del costo globale e gli e impianti realizzati
• dimensionamento di impianti solari termici per il riscaldamento dell'acqua delle piscine apparso su ilsolea360gradi di giugno 2003,
• il nuovo regolamento edilizo del comune di Carugate cambia l'approccio italiano al solare sull'esempio della città di Barcellona apparso su ilsolea360gradi di aprile 2003,
• The Spanish Technical Building Code (Royal Decree 314/2006 of 17 march 2006) dal sito della ESTIF.

Collegamenti utili

• Progetto europeo Solarge per gli impianti solari termici di grandi dimensioni,
• sito ENEA della Trisaia sulla certificazione dei collettori solari termici,
• La radiazione solare globale in Italia - Archivio climatico DBT sul sito dell'ENEA,
• Atlante italiano della radiazione solare sul sito dell'ENEA,
• Assolterm,
• sito IEA sui sistemi solari termici,
• ISES International,
• ISES Italia,
• Caddet,
• Greentie,
• EERE,
• Surface meteorology and Solar Energy data, fornisce per qualsiasi punto del globo i valori mensili di insolazione, temperatura, umidità, velocità del vento.

La tecnologia ed i decreti 20 luglio 2004

Le schede standard o analitiche pubblicate dall'Autorità che riguardano interventi relativi all'illuminazione pubblica efficiente sono le seguenti.

• Scheda tecnica n. 8 – Impiego di collettori solari per la produzione di acqua calda sanitaria