Ottimizzazione energetica con la Bioedilizia: le fonti rinnovabili

Le “fonti energetiche rinnovabili non fossili”  possono rappresentare un valido contributo alla produzione di energia.

Le “fonti energetiche rinnovabili non fossili” possono rappresentare un valido contributo alla produzione di energia. Il loro utilizzo contribuirebbe a diversificare le tecnologie di produzione, a ridurre il livello di dipendenza dalle fonti energetiche non rinnovabili ed, inoltre, a rispettare l’ambiente perchè le emissioni in molti casi sono praticamente nulle (precisiamo che per i rifiuti e le biomasse le emissioni possono essere controllate dalle moderne tecnologie di combustione e depurazione dei fumi).
Le fonti rinnovabili sole, vento, acqua, terra e biomasse e le relative tecnologie di produzione dell’energia saranno di volta in volta trattate attraverso approfondimenti separati.
La conversione dell’energia della radiazione solare in calore è senza dubbio il modo di gran lunga più conosciuto e utilizzato per sfruttare l’energia solare. Nella presente news-letter tratteremo, inizialmente, della fonte rinnovabile Sole e delle tecnologie Solare Termico e Solare Termico Combinato che, direttamente, sfruttano l’energia della radiazione solare.
Quando l’energia viene utilizzata per riscaldare acqua ad uso sanitario o aria ambiente (perchè il vettore che scambia e trasporta calore è l’aria non l’acqua) parliamo di Solare Termico; invece, se viene prodotta acqua calda sia sanitaria che per il riscaldamento degli ambienti, trattasi di Solare Termico Combinato.

SOLARE TERMICO
Il Solare Termico è costituito da collettori (pannelli metallici neri esposti a sud ed installati su superfici in grado di garantire una buona insolazione, un ancoraggio sicuro e un’adeguata manutenzione) per produrre acqua calda sanitaria o riscaldare ambienti.

Il dimensionamento
Una copertura pari al 60, massimo 80 % del fabbisogno (valori superiori all’80% farebbero aumentare il costo dell’impianto notevolmente) richiede una superficie collettori di 1,2 mq/persona per l’Italia Settentrionale, 1 mq/persona per l’Italia centrale e 0,8 mq/persona per l’Italia meridionale e un serbatoio di accumulo pari a 50 – 70 litri per ogni metro quadro di collettori solari (il dimensionamento dell’impianto varia a seconda dei fattori locali, la latitudine, l’utilizzo e il tipo di pannello).

I componenti
I componenti sono: il collettore solare ad assorbimento (costituito da una superficie assorbente, una rete di distribuzione in cui scorre il fluido termovettore, una copertura trasparente, un rivestimento isolante e da una struttura di contenimento che costituisce l’involucro esterno), il serbatoio di accumulo, il vaso di espansione e la pompa di circolazione se l’impianto è a circolazione forzata.

Le alternative tecnologiche
Esistono per tipo di impianto:

  1. a circolazione naturale: l’acqua circola nel collettore per effetto termosifone e viene prelevata direttamente dal bollitore;
  2. a circolazione forzata; nel collettore circola fluido termovettore che grazie ad una pompa va in circolo trasmettendo il calore all’acqua contenuta nel bollitore;

per tipo di collettore:

  1. collettore piano vetrato – composto da una intelaiatura, termicamente isolata, coperta da un vetro protettivo che crea l’effetto serra. Una alternativa al vetro è il policarbonato alveolare, leggero, resistente ed economico; garantisce una minor perdita per convezione, ma è meno trasparente. All’interno del collettore risiede l’assorbitore di calore (una lastra metallica) sul quale sono saldati i tubi al cui interno circola il fluido termovettore; il fluido riceve il calore ceduto dall’assorbitore e provvede a trasportarlo nel serbatoio di accumulo.
    I collettori piani possono essere: a superficie non selettiva se l’assorbitore è semplicemente verniciato di nero; a superficie selettiva se l’assorbitore è trattato in superficie con un prodotto che gli attribuisce un comportamento selettivo ovvero, che gli consente di assorbire in maniera consistente la radiazione solare incidente. Questi ultimi offrono un miglior rendimento, ma con un incremento di costo pari al 10%;
  2. collettore a tubi sotto vuoto – composto da una batteria di tubi in vetro sottovuoto all’interno dei quali sono posti assorbitori a strisce che, captano l’energia solare per trasferirla al fluido termovettore. Le proprietà isolanti del sottovuoto garantiscono minime dispersioni di calore e la possibilità di produrre acqua calda fino a temperature di 115 – 120°C. È particolarmente adatto a località dalle temperature esterne basse o per utilizzi che richiedono temperature elevate.

I costi
Un kit compreso di bollitore, pannello ed accessori capace di soddisfare mediamente il 70 – 80 % del fabbisogno di acqua calda sanitaria per una famiglia di 2 – 4 persone ha un costo compreso fra i 2000 e i 4000 € (ricordiamo che ci sono variabili come la posizione dell’impianto, la latitudine e l’insolazione).

I benefici
Quelli a carattere economico si concretizzano con un tempo di ammortamento di spesa pari, approssimativamente, a circa 5 anni per un impianto adatto ad una famiglia di 4 persone. Tale previsione è, tra l’altro, anche funzione di possibili formule incentivanti. Quelli a carattere ambientale si traducono in una riduzione del consumo di combustibile tradizionale e del relativo contenimento delle emissioni in atmosfera di CO2.
Il tempo di vita. Mediamente, per un impianto di buona qualità, si attesta sui 20 anni.

SOLARE TERMICO COMBINATO
Il Solare Termico combinato integra il sistema di riscaldamento degli ambienti interni e produce acqua calda sanitaria. È costituito da collettori solari in cui circola un fluido che, riscaldato dal sole, passa in uno scambiatore dove cede calore all’acqua di un circuito secondario; l’acqua calda, accumulata nel boiler, sarà disponibile per gli usi preposti. All’interno dei collettori avviene una circolazione forzata del fluido termovettore grazie ad una pompa di circolazione. Esistono due tipi di impianto: a sistemi “aperti” in quanto il fluido termovettore che circola è l’acqua usata dall’utenza; a sistemi “chiusi” in cui il fluido termovettore e l’acqua da scaldare circolano in due circuiti separati. La densità di energia è bassa e, pertanto, risulta ideale per tecnologie di riscaldamento a basse temperature (radiatori a pavimento o a parete) come per un utilizzo di acqua calda sanitaria ad una temperatura tra 40° e 80°.

Il dimensionamento
Richiede una superficie di collettori dai 10 – 20 mq in sù. È piuttosto complesso perché richiede parametri quali la zona climatica e il fabbisogno di acqua calda sanitaria (da calcolare in base al numero di persone, alla percentuale di riscaldamento da coprire con la fonte solare e al tipo di collettore).

I componenti
Sono: collettori solari (proporzionati alla potenza termica richiesta), pompa di circolazione (che consente la circolazione del fluido termovettore nel circuito primario), valvola di non ritorno, centralina di controllo (che gestisce il funzionamento della pompa e i parametri di temperatura), vaso di espansione, scambiatore di calore (che consente lo scambio tra il fluido del circuito primario e l’acqua di quello secondario) e serbatoio di accumulo (coibentato dove si accumula l’acqua calda prodotta).

Le alternative tecnologiche
Esistono per tipo di collettore:

  1. collettore piano vetrato selettivo o non selettivo come precedentemente descritto;
  2. collettore a tubi sotto vuoto come precedentemente descritto;
  3. collettore piano non vetrato, in materiale plastico di colore nero privo di scatola di contenimento, di copertura vetrata e di isolamento. È senza dubbio economico ma richiede temperature esterne elevate (20 °) e pertanto è indicato, prettamente, per riscaldare l’acqua delle piscine in estate;
  4. collettore a tubi sotto vuoto heat pipe (tubo di calore), la superficie assorbente è saldata ad un tubo chiuso alle estremità contenente del fluido bassobollente (anche acqua) che, ricevendo calore dalla superficie irraggiata, evapora fino a condensarsi nella parte superiore (bulbo sede dello scambio termico); il tubo è refrigerato da un flusso d’acqua provocando la condensa del fluido, bassobollente, in esso contenuto. Il condensato rifluisce per gravità verso la zona evaporativa, lambendo la superficie interna del tubo. Questa tipologia di collettori può essere proposta per l’integrazione del riscaldamento, soprattutto, a basse temperature (riscaldamento a pavimento, parete, battiscopa). Ideale anche per la sola produzione di acqua calda sanitaria, ma, i prezzi di produzione e vendita risultano più elevati.

Incentivi nazionali
Gli Incentivi nazionali per gli impianti Solari Termici. Il D.P.R. 633 del 1972 nella Tabella “A” parte III, “Beni e Servizi soggetti all’aliquota IVA al 10%”, l’art. 127 quinques prevede per la realizzazione di impianti di produzione e reti di distribuzione calore – energia e di energia elettrica da fonte solare – fotovoltaica ed eolica sempre l’IVA al 10% su materiali, progettazione e installazione. Nel caso di sostituzione dell’impianto in un edificio esistente è possibile, anche, detrarre dalla dichiarazione dei redditi il 41% dell’importo complessivo, comprese le spese di progettazione; il recupero dell’IRPEF avviene con quote annuali di pari importo ripartire in cinque/dieci per un tetto massimo di spesa di 48.000 € (Legge 23 dicembre 2005 n. 266). Vedi news “Aggiornata al 2006 la Guida alle agevolazioni per le ristrutturazioni edilizie dell’ANCE”.

Incentivi regionali
Eventuali incentivi di tipo regionale sono da verificarsi caso per caso.

Si ricorda che nella sezione Approfondimenti Tecnici di BibLus è possibile consultare e scaricare un documento, curato dalla Facoltà di Ingegneria dell’Università di Reggio Calabria, che fornisce tutti gli elementi per procedere alla corretta progettazione dell’impianto Solare Termico.

Inoltre rendiamo disponibili in allegato i seguenti documenti di supporto da poter scaricare liberamente:

  1. “Solare Termico” della collana di documenti del progetto RES & RUE Dissemination presentato da Adiconsum come campagna informativa sull’uso efficiente dell’energia e delle fonti rinnovabili;
  2. Impianti solari termici – Manuale per la progettazione e costruzione – Cofinanziato dalla Commissione Europea, DG TREN nell’ambito del programma e realizzato nell’ambito del progetto ALTENER Europeo qualisol – Installer qualification on solar heating systems;
  3. “Solar Combisystems” – Schede tecniche di impianti realizzati – ALTENER e IEA International Energy Agency;
  4. Guida alla scelta e all’installazione degli impianti solari per uso termico – L’Abruzzo cattura il sole e ne fa energia. A cura della Regione Abruzzo, Assessorato Ambiennte Turismo Energia Territorio ed ARAEN Agenzia Regionale per l’Energia, all’interno del Programma Comunitario SAVE II approvato dalla Commissione EU;
  5. Indicazioni Tecniche per Impianti Solari Termici di grandi dimensioni” – Provincia di Torino.
Documento Dimensione Formato
Solare Termico 623 Kb PDF
Impianti solari termici – Manuale per la progettazione e costruzione 1,49 Mb PDF
“Solar Combisystems” – Schede tecniche di impianti realizzati 897 Kb PDF
Guida alla scelta e all’installazione degli impianti solari per uso termico – L’Abruzzo cattura il sole e ne fa energia. 846 Kb PDF
Indicazioni Tecniche per Impianti Solari Termici di grandi dimensioni” 135 Kb PDF
Documento sull’energia solare dell’Università di Reggio Calabria 400 Kb PDF
 

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