Con solare termico facciamo riferimento all’energia del sole: questa può essere sfruttata grazie alla moderna tecnologia. Scopriamo il solare termico

L’energia dal sole

I processi di fusione nucleare che avvengono nel sole, trasformano atomi di idrogeno in atomi di elio, sprigionando una potenza di 36 x 1024 Watt.
Una parte di questa potenza, e più precisamente con una media di 1367 W/m2 (costante solare), investe il pianeta terra. Una risorsa energetica che da sola sarebbe in grado di soddisfare il fabbisogno di energia primaria di tutto il mondo.

Dal punto di vista meteorologico, l’ Italia offre indubbie potenzialità per il solare termico. L’ insolazione media annua, varia tra i 1200 e 1750 W/m2, con con una differenza tra Nord e Sud di circa il 40 %. Con queste condizioni è possibile risparmiare fino al 40 % dell’energia primaria necessaria per il riscaldamento dell’acqua calda e degli ambienti.

Tecnologia a bassa temperatura

I pannelli solari termici sfruttano la radiazione solare per scaldare acqua (o direttamente aria). Possono essere distinti in due grandi categorie:

• 1. Impianti a circolazione naturale;
• 2. Impianti a circolazione forzata.

Negli impianti a circolazione naturale non sono presenti apparecchiature meccaniche. La radiazione solare scalda il fluido termovettore nel pannello, che si espande diminuendo di densità. In queste condizioni il fluido più caldo tende a salire, mentra quello freddo tende a scendere; si attiva cosi una circolazione naturale con velocità direttamente proporzionale alla differenza di temperatura nel fluido.

Negli impianti a circolazione forzata, il movimento del fluido è assicurato dall’utilizzo di una pompa elettrica. Per questo tipo di impianto è necessario installare una centralina termostatica collegata a due sonde, la prima a contatto con il serbatoio di accumulo, e la seconda a contatto con il fluido termovettore.

Composizione solare termico a bassa temperatura

Il solare termico è composto da un piano inclinato (pannello) con la funzione di captare i raggi solari. Al suo interno scorre un fluido termovettore che riscaldandosi, sale verso l’alto in un serbatoio di acculmulo.
Lo scambio tra il fluido termovettore e il serbatoio può essere diretto oppure indiretto. Nel caso dello scambio diretto, nel serbatoio di accumulo confluisce la stessa acqua che circola nel pannello, e che poi verrà utilizzata per l’uso domestico; invece nel caso di scambio indirettto, nel pannello circola una soluzione di acqua demineralizzata e glicole che cede il suo calore al serbatoio di accumulo, per mezzo di uno scambiatore di calore, per poi imettersi nuovamente nel pannello e ricominciare il ciclo.

Nel caso in cui non sia possibile installare il serbatoio di accumulo superiormente al pannello, è necessario installare una pompa elettrica per la circolazione forzata, che rispetto alla circolazione naturale, comporta maggiori costi iniziali e maggiore manutenzione.

Tecnologia ad alta temperatura

Ogni bambino, almeno una volta nella sua vita, ha giocato con una lente di ingrandimento per concentrare i raggi del sole su un piccolo punto, al fine di bucare un foglio di carta. La scoperta fu di Archimede; capì di poter generare temperature molto alte concentrando i raggi solari su una superficie molto piccola.
E’ quello che fanno i concentratori di luce (realizzati secondo l’ottica senza immagini) che proiettano i raggi del sole sul ricevitore. Il ricevitore può essere un solare termico o un fotovoltaico. Nel caso del solare termico è possibile innalzare la temperatura del fluido termovettore fino a 550 °C.

Centrale solare: come funziona?

Il progetto “Archimede” elaborato dall’ENEA, prevede la realizzazione di una centrale per la produzione di energia elettrica, sfruttando il solare a concentrazione.
Funzionamento: una serie di specchi concentrano i raggi solari su un tubo assorbitore orientandosi meccanicamente secondo la posizione del sole; sono capaci di concentrare su un cm2 un’energia pari a 100 Watt (1000 volte quella della radiazione solare sulla stessa superficie).

All’interno del tubo assorbitore scorre un fluido che trasorta il calore nello scambiatore di calore; il fluido è composto da sali fluidi (60 % di nitrato di sodio NaNO3 e 40 % di nitrato di potassio KNO3) ricaldati fino ad una temperatura di 550 °C.
Lo scambiatore di calore, assorbendo il calore del fluido termovettore, trasforma l’acqua nel vapore che alimenterà il generatore, per la produzione di energia elettrica.

Dopo lo scambio termico con l’acqua, la miscela di sali a 290 °C verrà reimmessa nel tubo assorbitore per riprendere il ciclo.