COLLETTORE SOLARE

I vantaggi del collettore solare: cos’è e come funziona

Il collettore solare, comunemente chiamato anche pannello solare termico, è un sistema che permette di risparmiare energia grazie al calore del sole. Fino a qualche tempo fa poteva sembrare un’idea poco concreta, oggi invece queste tecniche sono alla base dei moderni sistemi di trasformazione di energie rinnovabili.

• Cos’è e come funziona un collettore solare
• Sistemi di circolazione di un pannello solare termico
• Quante tipologie di collettori solari esistono?

Cos’è e come funziona un collettore solare

Un collettore solare è composto da un radiatore, solitamente realizzato con un metallo dalle buone capacità di conduzione come il rame, in grado di assorbire i raggi del sole, il cui calore converge in un serbatoio d’acqua.

 

Per comprendere il funzionamento di un pannello solare basta pensare a come funziona una serra. I raggi solari colpiscono una superficie vetrata che passa attraverso il vetro e viene assorbita da una piastra nera. La piastra si riscalda e produce energia in forma di radiazioni infrarosse che vengono trattenute all’interno della piastra generando il fenomeno che tutti conosciamo come effetto serra. Così il liquido vettore si riscalda e si sposta nella serpentina.

 

Il costo di un impianto di pannelli solari termici per riscaldamento dipende da vari fattori, tra cui il numero dei componenti del nucleo familiare, che ha un’importanza rilevante nel determinare il costo dell’impianto.

 

Sistemi di circolazione di un pannello solare termico

Esistono tre diverse circolazioni: naturale, forzata o a svuotamento.

• La circolazione naturale o a termosifone: in questo sistema il liquido vettore circola naturalmente all’interno del collettore solare, riscaldandosi. Il liquido riscaldato dai raggi solari diventa più pesante e meno denso e quindi grazie al principio di gravità sale in un serbatoio di accumulo dove grazie al principio di convenzione riscalda il fluido destinato al riscaldamento dell’edificio. A questo punto lo scambio può avvenire in modo diretto quando l’acqua scambiata è la stessa di quella presente nel collettore che dopo essere stata riscaldata viene prelevata per l’uso. Con lo scambio indiretto, invece, il fluido che si riscalda nei pannelli solari confluisce tramite uno scambiatore all’interno di un serbatoio dove si accumula l’acqua calda. Un sistema semplice, affidabile e facile da installare. Non ci sono pompe, né sistemi elettronici. La manutenzione è ridotta al minimo e risulta essere la tipologia di pannelli solari più economica. L’impianto presenta però lo svantaggio di un’elevata dispersione termica che ne riduce l’efficienza se esposto ad un clima rigido.
• La circolazione forzata: questo tipo di collettori solari dispongono di un serbatoio separato collegato al pannello solare per mezzo di un circuito. All’interno si trova acque e liquido vettore che spinto da una pompa attiva una centralina elettroniche che rileva la temperatura e fa partire la pompa quando la temperatura interna al collettore è più alta di quella del serbatoio. In questo modo il sistema si attiva solo quando necessario e si evita dispersione di energia. Nel serbatoio sono quindi presenti due circuiti idraulici separati: uno nel pannello dove circola il fluido riscaldato dal sole e uno secondario dove vi è l’acqua sanitaria e che è collegato all’impianto idraulico di casa. Con questo sistema quando le temperature sono troppo rigide, l’acqua viene riscaldata per mezzo di uno scambiatore di calore collegato ad una caldaia. Stiamo parlando di un circuito più complesso che presenta un vaso di espansione, un controllo della temperatura e altre varie componenti. I vantaggi sono maggiori rispetto ad un pannello solare a circolazione naturale perché non è soggetto a dispersione termica, ma presenta consumi più elevati dovuti all’azione di pompaggio.
• La circolazione a svuotamento: è un sistema molto simile a quello di circolazione forzata con la differenza che l’impianto si riempie solo quando necessario. La pompa svuota il serbatoio in mancanza di luce o quando è stata raggiunta la temperatura desiderata.

 

 

Quante tipologie di collettori solari esistono?

Esistono diverse tipologie di pannelli solari termici. La qualità dipende dall’efficienza cioè la capacità di convertire l’energia del sole in energia termica. I collettori solari termici possono essere suddivisi in:

• Collettore a piano vetrato: composto da una lastra di vetro trasparente, che permette il passaggio dei raggi solari. Una piastra scura che funge da assorbitore di luce dove sono inseriti i tubi dove scorre il liquido da riscaldare. L’isolante termico in fibra di vetro o poliuretano espando che riduce le dispersioni di calore. Infine, l’intelaiatura, ovviamente isolata termicamente conferisce stabilità e robustezza all’impianto. 
• Pannello solare termico non vetrato: anche detti scoperti perché privi di copertura. Sono realizzati in plastica (polipropilene, neoprene, PVC) di colore nero per favorire l’assorbimento dei raggi solari e da un fascio di tubi dove passa l’acqua riscaldata prima di essere utilizzata. Per la loro semplicità hanno un prezzo più basso ma anche il rendimento è minore, per questo vengono utilizzati per piscine e stabilimenti balneari;
• Collettore solare sottovuoto: composti da una serie di tubi in vetro sottovuoto, ognuno dei quali contenente una piastra assorbente, solitamente in rame. Grazie all’isolamento del vuoto la dispersione è minima, ma la loro realizzazione è molto più complicata e meno resistente. Tra i vantaggi citiamo l’ottimo rendimento anche a temperature molto basse.
• Collettore solare a concentrazione: sono progettati per ottimizzare l’energia solare e sono efficaci solo con la luce diretta perché seguono il movimento del sole. Molto utilizzati per generatori solari o centrali eletto-solari, non sono impianti termici puri e sono sicuramente poco adatti per uso domestico. 
• Collettore solare ad aria calda: qui al posto dell’acqua viene utilizzata l’aria che circola tra il vetro e l’assorbitore e tra l’assorbitore e il fondo del pannello per permettere che il calore si trasferisca all’acqua sanitaria contenuta nell’impianto. L’azione riscaldante dell’aria è minore rispetto a quella dell’acqua. 
• Pannelli solari termici con serbatoio integrato: in questo sistema il serbatoio è rivestito dall’assorbitore in modo che l’energia solare riscaldi direttamente l’acqua accumulata. Consigliati soprattutto per zone poco rigide. Facili da montare e trasportare sono abbastanza economici.