Il sole visto sotto un’altra luce

Perché dobbiamo puntare all’utilizzo dell’energia solare?

• Il sole è una fonte di energia inesauribile, almeno per le nostre prospettive temporali;
• il sole è l’unica fonte di energia “esterna” rispetto alle risorse disponibili sul nostro pianeta, fatta eccezione per l’energia delle maree che però è incomparabilmente di minore entità ed attualmente ancora di difficile sfruttamento;
• l’energia solare è distribuita molto più uniforme sul pianeta rispetto a tutte le altre attuali fonti energetiche;
• l’energia solare che investe la Terra è circa 15.000 volte superiore al fabbisogno energetico mondiale;
• l’energia solare che investe in un anno una superficie di poco meno di 2 m² di suolo (Italia Centrale) equivale ai consumi elettrici annuali di una famiglia media (circa 3.000 kWh).

Il cuore dell’impianto è costituito dal collettore solare (pannello solare) che opera la conversione in calore dell’energia solare che penetra al suo interno. Il pannello solare più utilizzato e diffuso è il collettore solare vetrato piano, caratterizzato dalla presenza di una intercapedine tra una superficie trasparente e una piastra assorbente. Viene utilizzato per riscaldare l’acqua a temperature medie di utilizzo comprese tra 45 e 65 °C.

Sul mercato esistono anche altre tipologie di collettori:

• collettori non vetrati scoperti, semplicemente realizzati con tubi in materiale plastico; sono molto economici, ma forniscono prestazioni accettabili solo se utilizzati durante la stagione estiva;
• collettori sottovuoto, sono realizzati eliminando l’aria nell’intercapedine. In tal modo si riducono le perdite di calore ed è possibile lavorare in ambiente più freddo e con temperature del fluido riscaldato più elevate (70 -80 °C). Essi sono più efficienti dei collettori vetrati piani, ma sono più fragili e costosi;
• collettori a concentrazione, sono caratterizzati da un elemento assorbitore lineare o puntuale sul quale viene concentrata la radiazione solare tramite uno specchio concentratore. Tale sistema viene utilizzato per la produzione di calore ad alta pressione e temperatura (100 - 250 °C).

L’elemento principale del collettore è l’assorbitore (piastra assorbente), che ha la funzione di assorbire la radiazione solare incidente e di trasformarla in calore. È costituito da una sottile piastra di metallo termicamente conduttivo, normalmente di rame (in commercio si trovano anche assorbitori in lega rame-alluminio oppure in acciaio al nickel-cromo), verniciata o trattata con uno strato di materiale selettivo per avere un alto grado di assorbimento della radiazione solare e per ridurre le perdite di calore verso l’esterno. Il calore sviluppato nell’assorbitore, viene trasferito ad un fluido termovettore (acqua o una miscela di acqua e antigelo) che fluisce in appositi tubi di rame fissati o saldati sulla superficie posteriore dello stesso.

Il collettore solare è dotato di una copertura trasparente (vetro o materiale plastico) posta frontalmente all’assorbitore che ha lo scopo di mantenere intrappolato il calore all’interno, permettendo nel contempo il passaggio della radiazione solare. Inoltre, è presente una coibentazione (isolamento termico) laterale e posteriore che ha lo scopo di limitare il più possibile la dispersione di calore verso l’ambiente esterno. L’altro elemento fondamentale di un impianto solare termico è rappresentato dal serbatoio (isolato termicamente) che ha lo scopo di immagazzinare il calore ceduto dai collettori, per renderlo disponibile nel momento in cui risulta necessario (ad esempio quando si sta facendo la doccia).