Con il termine ENERGIA SOLARE, si indica l'energia proveniente dal Sole che investe direttamente la Terra e tutte quelle forme di energie che da essa derivaro. Tutte queste forme di energia (idroelettrica, eolica, biomasse, onde e correnti marine) sono comunemente indicate con il nome di fonti di energia rinnovabili. A differenza dai combustibili fossili e nucleari, destinati ad esaurisi in un tempo finito, queste forme di energia possono essere considerate virtualmente inesauribili perchè legate al ciclo solare.

Quando oggi si parla di utilizzare l'energia solare, non si intende riferirsi ai modi già esistenti, mediante i quali si seguono strade già aperte dalla natura, si vuole invece intendere lo sfruttamento artificiale di tale energia. Per comprendere appieno le possibilità che ci sono offerte in questo campo basterà considerare qualche semplice dato: l'energia solare che in un anno arriva sulla superficie terrestre è pari circa a 30.000 volte l'ammontare dell'energia che gli uomini, nello stesso periodo di tempo, impiegano per soddisfare le loro varie esigenze.
Il pannello solare serve a catturare l'energia che giunge dal Sole sulla Terra e ad utilizzarla per produrre acqua calda ad una temperatura che può raggiungere anche 60 -70°C. L'acqua calda prodotta, accumulata in un apposito serbatoio, potrà essere utilizzata per gli usi sanitari di casa, come pure per riscaldare le piscine o servire le esigenze di alberghi, scuole, camping, impianti di balneazione, ecc.
In esso si distinguono le seguenti parti:
• il pannello solare vero e proprio che permette di trasformare la luce solare in calore;
• il serbatoio di accumulo dell'acqua calda (detto anche boiler o accumulatore) .

I pannelli solari possono classificarsi come segue:
- scoperti (senza vetri)
- piani (vetrati)
- con tubo evacuato

Pannelli scoperti. Questi sono semplici ed economici, sono formati da tubicini neri in polipropilene, neoprene, pvc, o metallo attraverso i quali circola l’acqua. Non c’è isolamento perciò le temperature sono limitate a circa 20°C al di sopra della temperatura dell’aria. Questi pannelli sono ideali per utilizzi dove sono richieste temperature basse, come per es. il riscaldamento estivo delle piscine, la produzione nella stagione estiva di acqua calda sanitaria presso strutture turistiche alberghiere, quali camping, stabilimento balneari, alberghi rivieraschi.

Pannelli piani (vetrati). Questo è il tipo di pannello più utilizzato e consiste in una scatola piana isolata, con un lato in vetro trasparente o plastica. La scatola contiene una lastra nera piatta che assorbe l’energia solare e che viene trasmessa al fluido che trasporta il calore (acqua o aria). Il vetro sopra e l’isolante sotto la lastra riducono le perdite di calore e la lastra assorbente può avere un trattamento selettivo per migliorare la sua prestazione. La maggior parte dei pannelli solari piani produce temperature fino a 70°C al di sopra della temperatura ambiente ed é adatta per il riscaldamento dell’acqua e dell’ambiente.

Tubi evacuati. Questi pannelli sono composti da una schiera di tubi sottovuoto in vetro, ognuno contenente un assorbitore (generalmente una lastra di metallo nero) che capta l’energia solare e la trasferisce ad un fluido che trasporta il calore. Grazie alle proprietà isolanti dello spazio vuoto, le perdite di calore sono molto basse e si possono raggiungere temperature di circa 100°C al di sopra della temperatura dell’ambiente. Perciò questi pannelli sono particolarmente adatti per utilizzi a temperature più elevate.

Il serbatoio di accumulo dell'acqua contiene al suo interno uno scambiatore di calore ad intercapedine nel quale circola il liquido del circuito primario che, cedendo il calore ricevuto dal sole, riscalda l'acqua contenuta nel serbatoio.
Quindi nel serbatoio (che è coibentato al fine di conservare il calore) si trovano due circuiti idraulici separati: quello primario del pannello, in cui circola il liquido riscaldato dal sole e quello secondario in cui circola acqua sanitaria e che é collegato all'impianto idraulico di casa.
La dimensione ottimale dell'accumulatore consente di soddisfare al meglio le esigenze suddette e dipende dalle condizioni climatiche, dal tipo di richiesta dell'energia e da condizioni di carattere economico.
Se si tengono presenti sia gli aspetti tecnici che economici il campo dei valori ottimali è generalmente compreso tra i 50 e i 100 lt per mq di area captante.
Oltre al dimensionamento, l'isolamento del boiler costituisce un fattore importante nel buon funzionamento del sistema in quanto, riducendo l'energia dispersa, aumenta quella disponibile all'utenza. E' importante perciò tener conto del grado di isolazione dei bollitori, soprattutto se sono esterni come succede negli impianti a circolazione naturale.

I sistemi sono essenzialmente due:
- a circolazione naturale
- a circolazione forzata

La circolazione naturale è un processo molto semplice. Tutti i sistemi a circolazione naturale si basano sul principio che il fluido del circuito primario, riscaldato dal sole, si dilata, diventa più leggero e tende a salire verso l'alto, provocando un movimento naturale del fluido medesimo. Nei sistemi a circolazione naturale il serbatoio di accumulo dell'acqua deve essere sempre posizionato più in alto del pannello ed a breve distanza dal medesimo, con una leggera pendenza delle tubazioni di collegamento per facilitare il trascinamento e l'espulsione dell'aria.
I vantaggi principali del sistema a circolazione naturale sono:
- nessun consumo energetico per far funzionare il sistema nella fase di captazione solare;
- equilibrio della velocità del fluido in funzione del delta T e della differenza di altezza;
- semplicità.

I sistemi a circolazione forzata sono quelli in cui il liquido del circuito primario è spinto da una pompa. L'installazione dei sistemi a circolazione forzata è necessaria in tutte le situazioni in cui il serbatoio di accumulo dell'acqua non può essere posizionato ad un livello più alto dei pannelli solari.
Essi sono costituiti da collettori solari, boiler da installare in vani tecnici e pompa controllata da una centralina nel seguente modo:
A) Prima che sorga il sole i collettori non sono irradiati e la pompa è ferma.
B) Quando il sole splende la temperatura del fluido in uscita dai collettori supera quella del boiler e al comando della centralina la pompa mette in circolo il fluido termovettore trasferendo il calore dai collettori all'acqua del boiler.
C) Dopo una giornata soleggiata il boiler, avendo accumulato l'energia captata, è caldo. Se il soleggiamento è insufficiente si alternano periodi di funzionamento e pausa della pompa proporzionalmente alla potenza dell'irraggiamento.
D) Al tramonto il fluido all'uscita dei collettori si raffredda e la pompa si ferma. L'acqua calda contenuta nel boiler rimane così disponibile all'utenza.
Questi sistemi sono dotati di boiler a doppio scambiatore: quello solare posto inferiormente e quello di integrazione posto superiormente. La stratificazione dell'acqua calda superiormente al boiler consente di sfruttare al meglio l'energia solare grazie alle basse temperature di ritorno ai collettori. Inoltre, all'occorrenza, la caldaia riscalda del delta T sufficiente una limitata quantità di acqua.
Generalmente i boiler superiori a 1000 lt sono dotati di tre scambiatori di cui due utilizzati per lo scambio dell'energia solare ed uno come integratore caldaia.

1.Uscita acqua calda 2.Termometro 3.Snodo 4.Ingresso integrazione 5.Uscita integrazione 6.Sonda integrazione caldaia 7.Resistenza elettrica 8.Sonda solare boiler (Sb) 9.Ingresso solare 10.Uscita solare 11.Ingresso acqua fredda 12.Raccordo Tes 13.Raccordo dritto tre pezzi M - M 3/4 14.Pozzetto 15.Sonda solare pannello (Sc) 16.Vaso d'espansione aperto con un'astina indicante il livello del liquido 17.Centralina elettronica 18.Circolatore


VANTAGGI


-E' un sistema molto flessibile, infatti il boiler può essere inserito in qualsiasi punto della casa, mentre i pannelli solari possono essere ancorati su un terrazzo piano o a falda, ma anche in altri luoghi esposti a Sud (come falsopiani, gazebo, coperture per parcheggi auto).
- E' idoneo per piccole e grandi utenze, quali alberghi, centri sportivi, campeggi, piscine.
- Un manuale di istruzione accompagna l'istallazione di tali impianti.