Spesso si confondono i pannelli solari con i pannelli fotovoltaici.
In realtà , dietro ad un’estetica simile, si nascondono 2 sistemi che funzionano in modo completamente diverso e che perseguono scopi differenti.
Entrambi sfruttano la radiazione solare.
Ma è possibile farli funzionare anche d’inverno?
Quali le soluzioni tecnologiche più efficienti per affrontare la stagione più fredda?
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1. Come funzionano i Pannelli Solari Termici
I pannelli solari sono l’elemento base del sistema solare termico.
Sono detti anche collettori solari.
Il solare termico è un sistema che trasforma in maniera diretta l’energia solare in energia termica.
Converte l’energia solare tramite un processo di conversione fototermica.
È usato per:
– riscaldare l’acqua calda sanitaria;
– integrare il riscaldamento ambiente;
– fornire calore all’acqua delle piscine;
– alimentare il riscaldamento e l’acqua delle docce negli stabilimenti balneari;
– usi industriali.
Comprende:
- 1 o più collettori o pannelli solari,
- un’unità di accumulo
- l’insieme di tubazioni e di dispositivi elettronici, elettrici e meccanici,
I pannelli solari:
– catturano le radiazioni solari tramite una piastra captante;
– le immagazzinano;
– convertono l’energia solare in energia termica mediante un fluido termovettore.
L’unità di accumulo è un bollitore.
Il bollitore ha lo scopo di:
– immagazzinare energia termica quando eccede il fabbisogno degli utenti;
– rendere disponibile energia termica quando quella prodotta è insufficiente.
Questo accade quando le radiazioni solari non raggiungono il collettore, la notte o nelle giornate nuvolose.
I dispositivi elettronici, elettrici e meccanici fanno funzionare l’intero impianto.
Si tratta di:
– vaso d’espansione;
– sonde di temperatura;
– valvole di sicurezza;
– circolatori;
– centraline elettriche.
La temperatura dell’ACS prodotta dai collettori può oscillare tra i 60°C ed i 150°C.
Ci sono 3 tipologie di sistemi termici solari:
1.1. Sistema solare a circolazione naturale
È un sistema monoblocco che incorpora collettore, unità di accumulo, raccordi idraulici, struttura di sostegno e tutto ciò che occorre per il funzionamento.
1.2. Sistema solare a circolazione forzata
Ha l’unità di accumulo separata dai collettori.
1.3. Sistema solare a circolazione forzata a svuotamento
Si presenta come un sistema a circolazione forzata ma in aggiunta ingloba la tecnologia a svuotamento.
2. Come funzionano i Pannelli Fotovoltaici
I pannelli fotovoltaici sono l’elemento base del sistema solare fotovoltaico.
Sono anche detti moduli fotovoltaici.
Il sistema fotovoltaico è una tipologia di sistema solare che trasforma in maniera diretta l’energia solare in energia elettrica.
Converte l’energia solare mediante l’effetto fotoelettrico.
Il pannello fotovoltaico è costituito da piccole celle fotovoltaiche.
Il nome “fotovoltaico” deriva dalla capacità della cella di trasformare i fotoni in volt, ovvero le radiazioni solari in energia elettrica.
I fotoni sono le particelle elementari delle radiazioni solari.
La cella fotovoltaica è costituita da un elemento di silicio.
Il silicio è un materiale che ha buone capacità conduttrici.
Reagisce alla luce solare generando una tensione continua tra il lato superiore ed il lato inferiore del pannello fotovoltaico.
Il pannello fotovoltaico genera quindi corrente elettrica continua.
La corrente necessaria a far funzionare gli elettrodomestici è quella alternata.
Perciò l’impianto fa uso di un inverter.
L’inverter converte la corrente continua in corrente alternata.
Dopo la conversione, la corrente alternata è pronta per essere immessa nella rete elettrica pubblica.
Le radiazioni solari attraversano le celle fotovoltaiche grazie al loro collegamento in serie.
I pannelli solari appaiono come piccole finestrelle scure che presentano sulla superficie:
– delle strisce argentate;
– una sottile lastra di vetro.
Le strisce argentate sono i contatti elettrici del collegamento in serie delle celle.
La lastra di vetro serve a proteggere il materiale semiconduttore dagli agenti atmosferici.
Gli impianti fotovoltaici possono essere:
– ad isola;
– in rete.
I sistemi fotovoltaici ad isola:
– sono isolati dalla rete di distribuzione elettrica;
– impiegano degli accumulatori per immagazzinare energia elettrica e renderla disponibile quando serve.
I sistemi fotovoltaici in rete:
– sono connessi alla rete esterna di distribuzione elettrica;
– scambiano energia con la rete.
3. Differenze tra solare termico e solare fotovoltaico
I 2 sistemi solari hanno alcuni aspetti in comune:
– Sono simili esteticamente.
Si presentano entrambi con una forma rettangolare ed una superficie vetrata.
Entrambi vengono collocati sui tetti degli edifici.
– Dipendono dal sole.
Funzionano convertendo in modo diretto l’energia solare.
– Impiegano un sistema di accumulo per immagazzinare l’energia prodotta.
– Permettono un risparmio energetico e quindi una riduzione sulle bollette.
– Rispettano l’ambiente.
Si differenziano per diversi aspetti.
3.1. Scopo
- – Il sistema fotovoltaico ha lo scopo di produrre energia elettrica.
– Il sistema solare ha lo scopo di produrre acqua calda per:
- produrre ACS per il sistema idrico sanitario;
- integrare il riscaldamento.
3.2. Struttura
– Il pannello fotovoltaico è costituito da elementi in silicio.
– Il pannello solare è un collettore.
3.3. Efficienza
– Il pannello fotovoltaico assorbe tra il 7 ed il 17% dell’energia solare.
– Il pannello solare assorbe l’80% di energia solare.
Un pannello solare ha una resa nettamente superiore rispetto ad un pannello fotovoltaico.
3.4. Installazione
– Il sistema fotovoltaico richiede più spazio.
Ciò perché ha una resa inferiore.
Quindi per avere una prestazione di elettricità equivalente alla prestazione termica del sistema solare, richiede uno spazio di almeno 9 – 10 mq.
– Il sistema solare è più facile da installare.
Lo puoi collocare in qualsiasi punto dell’edificio.
Devi solo fare attenzione ad esporlo a sud.
L’esposizione a sud permette al pannello di catturare più radiazioni solari.
È la soluzione ideale per chi ha poco spazio per l’installazione di un sistema solare.
3.5. Integrazione
Il sistema fotovoltaico si abbina con:
- pompe di calore;
- scaldabagni elettrici.
Il sistema solare si abbina con:
- caldaie;
- pompe di calore;
- pannelli radianti.
Il sistema termico solare lavora bene con il riscaldamento a pavimento per le basse temperature richieste da quest’ultimo (circa 40 – 50°C).
3.6. Durata
– Un pannello fotovoltaico vive in media circa 30 anni.
– Un pannello solare vive in media 20 anni.
3.7. Incentivazioni
– Il sistema fotovoltaico non permette attualmente di usufruire di incentivi statali.
– Il sistema termico solare permette di accedere al Conto Termico 2.0.
Leggi anche: Conto termico: i collettori solari che fanno accedere all’incentivo
Leggi anche: Il Conto Termico 2.0
4. Pannelli fotovoltaici in inverno
Devi considerare la resa dei pannelli fotovoltaici nell’arco dell’intero anno.
Nei mesi invernali la loro resa scende al 25 – 30% della loro produzione in condizioni ottimali.
Il freddo non danneggia i pannelli fotovoltaici.
Il loro lavoro continua anche durante l’inverno a patto che ci sia il sole.
Il loro rendimento dipende dalla loro sensibilità agli agenti atmosferici.
4.1.Sole
In Italia ci sono zone geografiche che consentono uno sfruttamento maggiore dei moduli fotovoltaici.
In tali zone ci sono in media 2600 ore di sole all’anno.
Sono:
– la zona costiera occidentale e meridionale della Sicilia;
– la parte della Puglia che è a sud di Bari;
– le coste della Sardegna;
– le coste delle isole meridionali della Toscana.
4.2. Neve
La neve non danneggia i pannelli fotovoltaici.
Però ne riduce il rendimento.
Ciò perché non permette alle radiazioni solari di giungere correttamente alle celle fotovoltaiche.
Nelle zone soggette a neve , installa i pannelli fotovoltaici con un’inclinazione di 30°.
Tale inclinazione impedisce alla neve di accumularsi sulla superficie dei pannelli fotovoltaici compromettendone il funzionamento.
4.3. Vento
I pannelli fotovoltaici resistono bene al vento.
Possono tollerare raffiche di vento fino a 120 km / h.
4.4. Nebbia e nuvole
I pannelli fotovoltaici di ultima generazione offrono una resa ottimale anche nelle giornate più nuvolose.
Normalmente nebbia e nuvole mettono a dura a prova la funzionalità del sistema.
L’impianto funziona ma con un rendimento più basso.
4.5. Temperatura
Il caldo eccessivo compromette il funzionamento del sistema più del freddo.
Ciò a causa del surriscaldamento dei pannelli.
L’impianto fotovoltaico ha una resa ottimale ad una temperatura di circa 25 °C.
5. Pannelli solari a svuotamento per il solare tutto l’anno
I pannelli solari a svuotamento offrono una resa eccellente anche nei mesi invernali.
La tecnologia a svuotamento o Drainback permette di raggiungere il rendimento massimo anche quando il sole è coperto ed in presenza di nebbia.
In condizioni critiche, la pompa solare dei collettori fa defluire il fluido termovettore nell’unità di accumulo per caduta gravitazionale in modo automatico.
Il circuito solare si svuota automaticamente quando:
– il collettore non ha energia termica sufficiente;
– i pannelli solari raggiungono la temperatura impostata.
Ciò avviene:
– nelle giornate fredde;
– durante la notte;
– con l’impianto a riposo;
– nel corso di interventi di manutenzione dell’impianto.
Di seguito ti proponiamo 3 soluzioni tecnologiche che si rivelano efficienti anche nei mesi invernali.
5.1. Il kit solare termico auroStep Plus D di Vaillant
È un sistema solare modulare compatto che impiega la tecnologia a svuotamento.
È pilotato da una centralina solare che:
– attiva e disattiva la pompa del collettore al verificarsi delle condizioni critiche;
– fa partire il riscaldamento ausiliario quando non c’è irraggiamento sufficiente al fabbisogno termico.
Il kit solare comprende:
– un bollitore ad accumulo con integrati una pompa solare ad alta efficienza e la termoregolazione;
– una stazione solare a svuotamento;
– 1 o 2 collettori solari.
Leggi anche: auroStep Plus D: il solare termico a svuotamento di Vaillan
5.2. Il kit solare termico Kairos di Ariston
È un sistema solare a circolazione forzata.
Assicura massima prontezza nel riscaldare l’ACS anche quando si ha un basso irraggiamento solare.
Leggi anche: Kairos: il sistema solare di Ariston Thermo
5.3. Il sistema Stratos 4S di Cordivari
È un sistema termico solare compatto a circolazione naturale.
È particolare perché:
– al diminuire della temperatura i tubi sottovuoto ruotano ed espongono la parte schermata alle radiazioni solari;
– all’aumentare della temperatura tornano a captare le radiazioni solari;
– funzionano senza corrente elettrica, semplicemente collegando ingresso ed uscita dell’acqua sanitaria.