Applicazione del solare termico

Gli impianti solari termici possono essere utilizzati per produrre acqua calda, integrare il riscaldamento o anche come calore di processo e per il solar cooling.

  • Acqua calda

    Con il sole e un impianto solare è possibile produrre acqua calda per bagno e cucina.

    Abitazioni monofamiliari

    In un'abitazione monofamiliare il sole copre il 60-70% del fabbisogno energetico annuo per l'acqua calda. Una piccola superficie del tetto occupata dal collettore (4 - 6 m2) e un piccolo accumulatore (450 litri) sono sufficienti a riscaldare con il solare il 70% della quantità di acqua calda annua per una famiglia di quattro persone.

    Abitazioni plurifamiliari

    Nelle abitazioni plurifamiliari l'uso di impianti solari termici (preriscaldamento) è particolarmente conveniente e rappresenta inoltre una misura efficiente per la riduzione dell'energia primaria. Una superficie del collettore pari a 1 m2 a persona è sufficiente a produrre il 30-40% di fabbisogno annuo di acqua calda sfruttando il sole. Pertanto, è possibile ottimizzare il dimensionamento degli impianti solari in abitazioni plurifamiliari in base al rapporto costi/benefici o in base a una resa elevata di calore solare. Gli specialisti nel settore, come i Professionisti del solare, dispongono nel know-how necessario per adattare il dimensionamento dell'impianto solare al profilo del fabbisogno dell'immobile (esistente o costruito ex novo).

  • Gli impianti a collettori solari impiegati per l'acqua calda e il riscaldamento coprono almeno il 30% del consumo energetico annuo (acqua calda e riscaldamento). Gli impianti solari termici possono essere combinati con tutti i sistemi di riscaldamento esistenti.

    Durante l'estate, l'energia solare accumulata è sufficiente a coprire il consumo per periodi di brutto tempo di diversi giorni. Durante il periodo di accensione del riscaldamento, in particolare in autunno e in primavera, la durata di servizio del riscaldamento convenzionale viene sensibilmente ridotta.

    Sul mercato si affermano in misura crescente sistemi compatti.

    Requisito ottimale:

    • Orientamento: scostamento massimo dall'asse rivolto a sud (verso est od ovest) di 45°; inclinazione compresa tra 30° e 60°
    • Superficie del collettore: da 0,6 m2 a 1 m2 per 1000 kWh di fabbisogno di calore annuo per acqua calda e riscaldamento (1000 kWh di fabbisogno termico equivalgono a 100 litri di olio da riscaldamento). A dipendenza dell'isolamento dell'edificio, una superficie del collettore di 15 - 20 m²
    • Volume dell'accumulatore: da 90 a 130 litri per m2 di superficie del collettore (circa 1500 litri).

    La durata della caldaia di riscaldamento viene prolungata poiché grazie all'impianto solare quest'ultima deve accendersi con minore frequenza, con un ulteriore risparmio sui costi.

  • Un terzo del fabbisogno termico dell'Unione Europea deriva dal settore dell'industria e dell'artigianato. Per circa la metà di tutti i processi produttivi occorrono soltanto temperature inferiori a 250 °C, raggiungibili utilizzando il calore messo a disposizione dal sole. A livello internazionale sono documentati 200 impianti (quattro dei quali in Svizzera, dati aggiornati al 2014) con una potenza installata di 42 MWth (equivalente a 60'000 metri quadri di superficie di collettore) nel settore dell'industria e dell'artigianato. Gli impianti attuali sono installati prevalentemente nell'industria dei generi alimentari e delle bevande, nell'industria tessile e chimica nonché per processi di lavaggio semplici, come ad es. negli impianti di autolavaggio. Per temperature del collettore di 80 - 250 °C, a livello internazionale sono in corso di sviluppo nuove soluzioni: dai collettori piatti migliorati passando per i collettori CPC (CPC = Compound Parabolic Collector) fino ai collettori lineari di Fresnel e parabolici.

  • Benché suoni incredibile, con l'energia solare è anche possibile refrigerare. I primi tentativi risalgono al XIX secolo e attualmente la tecnica del raffreddamento solare sta per diffondersi in misura deflagrante. Da anni, il fabbisogno mondiale di refrigerazione aumenta più intensamente del fabbisogno di riscaldamento. Alla fine del 2011, nel mondo erano in funzione circa 1000 impianti di refrigerazione solare, la maggior parte dei quali in Germania e in Spagna. Vengono raffreddati soprattutto edifici adibiti a uffici, laboratori, hotel e impianti industriali, occasionalmente anche ospedali, centri sportivi o cantine vinicole. Per potenze limitate, i costi dei macchinari per il solar cooling si aggirano intorno a 1000 euro per kW di potenza di raffreddamento (oltre i 200 kW circa 500 euro per kW). Per il futuro si ipotizzano costi inferiori a 1000 euro per kW anche per bassi range di potenza.

  • Gli impianti a collettori solari sono utilizzati anche per utilizzi termici speciali: preriscaldamento dell'aria di impianti di ventilazione, riscaldamento dell'acqua per impianti di lavaggio e lavanderie, impianti di disidratazione, essiccazione del fieno, processi tecnici, riscaldamento dell'acqua delle vasche delle piscine, ecc. Tali applicazioni speciali devono essere progettate e realizzate da specialisti certificati.

    Gli impianti a collettori solari semplici si adattano in modo ottimale al riscaldamento dell'acqua in piscine all'aperto, assicurano temperature dell'acqua confortevoli e prolungano la stagione balneare. Si utilizzano collettori non vetrati di plastica nera o di acciaio cromato che vengono lambiti direttamente dall'acqua della vasca. A tale scopo, è possibile utilizzare la pompa di ricircolo già installata (circuito filtrante).

    Il calore solare può inoltre essere sfruttato per le docce. Gli impianti solari per piscine rappresentano l'applicazione più redditizia dello sfruttamento dell'energia solare termica. In diversi Cantoni è prescritto l'utilizzo di energie rinnovabili per il riscaldamento delle piscine all'aperto.

    • Con inclinazione di 0 - 15° qualsiasi orientamento, con inclinazione 15 - 40° orientamento da sudest a sudovest
    • Superficie del collettore: 40 - 60% della superficie della vasca (con copertura) e 60 - 100% della superficie della vasca (senza copertura)