La M.A.S.T s.as ( Mediterranea per Aziende - Sviluppo - Territorio) è una società di servizi che opera nel settore agro-ambientale. Offre alle aziende una vasta gamma di servizi per assicurare alle aziende e al territorio assistenza e consulenza multisettoriale e altamente specializzata   per intraprendere e conseguire percorsi e obiettivi di sviluppo sostenibile. La MAST è accreditata dalla Regione Sicilia per l’espletamento di servizi di assistenza alle aziende agroalimentari. 

Il Solare Termico

Il solare termica è la tecnologia che permette lo sfruttamento della radiazione solare per produrre energia attraverso il riscaldamento di un fluido senza rifiuti inquinanti.
Un collettore  o pannello solare è l’unità fondamentale di un sistema solare. Esso trasforma la radiazione solare in calore e si distingue così da un pannello fotovoltaico, che trasforma la luce del sole in corrente elettrica.  Si distinguono  diversi tipi di collettori solari, in funzione alla loro resa energetica ed alla proprietà dei materiali utilizzati.
Un’ulteriore distinzione riguarda le modalità utilizzate per la circolazione del fluido scambiatore
all’interno del sistema; possiamo avere infatti impianti a circolazione naturale e impianti a circolazione forzata.

Collettore  solare classico

E’ composto da:

- un assorbitore, costituito da una lastra simile ad un radiatore, all’interno del quale è inserito un fascio di tubi in cui scorre il fluido termovettore del circuito primario, destinato ad essere riscaldato dal sole. Tale fluido è costituito normalmente da acqua addizionata con antigelo propilenico atossico, per tollerare il freddo invernale senza congelarsi.

- una lastra di vetro, posta superiormente all’assorbitore, che protegge l’apparato e permette il passaggio dei raggi solari. L’assorbitore, scaldandosi, riemette energia in forma di radiazione infrarossa, che è trattenuta all’interno dal vetro e provoca una specie di effetto serra.

- un isolante termico (in fibra di vetro o in poliuretano espanso) posto nella parte sottostante del pannello, per ridurre le dispersioni di calore.

- una scocca in lamiera, collocata posteriormente al collettore che assembla le parti e conferisce al pannello robustezza e stabilità.

I collettori solari a piastra selettiva subiscono un trattamento elettro-chimico che consente di ottenere una superficie di colore nero, con alto coefficiente di assorbimento e basso coefficiente di riflessione, che permette di raggiungere un buon rendimento anche durante i mesi invernali. L’installazione dei pannelli a superficie selettiva, per il loro elevato rendimento, è consigliata quando si prevede di utilizzarli tutto l’anno.

Collettore solare sottovuoto

Sono progettati con lo scopo di ridurre le dispersioni di calore verso l’esterno. Infatti il calore raccolto da ciascun elemento (tubo sottovuoto) viene trasferito alla piastra, generalmente in rame, presente all’interno del tubo. In tal modo il fluido termovettore si riscalda e, grazie al vuoto, minimizza la dispersione di calore verso l’esterno. Si presentano come tubi di vetro contenenti un elemento assorbitore di calore, al cui interno la pressione dell’aria è ridottissima, così da impedire la cessione del calore. I pannelli solari sottovuoto hanno un ottimo rendimento in tutti i mesi dell’anno e sono particolarmente adatti ad essere installati nelle zone ad insolazione medio bassa, anche con condizioni climatiche rigide.

I pannelli solari scoperti

sono privi di vetro e l’acqua passa direttamente all’interno dei tubi del
pannello, dove viene riscaldata direttamente dai raggi solari ed è pronta per essere usata. Sono adatti nella stagione estiva per il riscaldamento di piscine scoperte, per fornire acqua calda alle docce negli stabilimenti  balneari, nei campeggi, ecc. Non essendo coibentati, funzionano con una temperatura ambiente di almeno 20°C e producono acqua calda a circa 40°C.

Sistemi a circolazione naturale

Negli impianti a circolazione naturale la circolazione tra collettore e serbatoio di accumulo viene determinata dal principio di gravità, senza energia addizionale. Il fluido termovettore si riscalda all’interno del collettore. Il fluido caldo all’interno del collettore è più leggero del fluido freddo all’interno del serbatoio, tanto che a causa di questa differenza di densità si instaura una circolazione naturale. Il fluido riscaldato cede il suo calore all’acqua contenuta nel serbatoio e ricade nel punto più basso del circuito del collettore. Negli impianti a circolazione naturale il serbatoio si deve trovare quindi in un punto più alto del collettore. Negli impianti a un solo circuito l’acqua sanitaria viene fatta circolare direttamente all’interno del collettore. Negli impianti a doppio circuito il fluido termovettore nel circuito del collettore e l’acqua sanitaria sono divisi da  uno scambiatore di calore. Gli impianti a circolazione naturale vengono offerti come un’unità premontata fissata su una struttura di supporto oppure vengono integrati nel tetto. Il riscaldamento ausiliario può essere ottenuto con una resistenza elettrica inserita nel serbatoio oppure con una caldaia istantanea a valle del serbatoio.

Fig. Schema di funzionamento di un impianto a circolazione naturale

Sistemi a circolazione forzata

Un impianto a circolazione forzata è formato da un collettore solare a sé stante, connesso attraverso un circuito con un serbatoio localizzato nell’edificio. All’interno del circuito solare si trova acqua o un fluido termovettore antigelo. La pompa di circolazione del circuito solare è attivata da un regolatore differenziale di temperatura quando la temperatura all’interno del collettore è superiore alla temperatura di riferimento impostata nel serbatoio di accumulo. Il calore viene quindi trasportato al serbatoio di accumulo e ceduto all’acqua sanitaria mediante uno scambiatore di calore.
Mentre in estate l’impianto solare copre tutto il fabbisogno di energia per il riscaldamento dell’acqua sanitaria, in inverno e nei giorni con scarsa insolazione serve per il preriscaldamento dell’acqua. La parte del serbatoio che contiene l’acqua calda a pronta disposizione, cioè quella da tenere sempre in temperatura, può essere riscaldata da uno scambiatore di calore legato a una caldaia. Il riscaldamento ausiliario viene comandato da un termostato quando nel serbatoio la temperatura dell’acqua nella parte a pronta disposizione scende al di sotto della temperatura nominale desiderata.

Fig. - Schema di funzionamento di un impianto a circolazione forzata

Le principali applicazioni del Solare termico

Le applicazioni in ambito civile sono:

1. Produzione di acqua calda sanitaria ( ACS) ad uso domestico e nel terziario (alberghi, palestre, uffici etc.)
2. Riscaldamento piscine (coperte e scoperte)
3. Riscaldamento degli ambienti in inverno
4. Raffrescamento degli ambienti in estate (quest’ultima applicazione è attualmente in fase di ricerca e sviluppo)

Applicazioni nel settore agricolo

Le applicazioni nel settore agricolo per le quali l’uso dell’energia solare oltre a essere tecnicamente fattibile è anche economicamente interessante sono:

1. Essiccatori solari per particolari prodotti agricoli;
2. Riscaldamento solare di serre.
3. Riscaldamento acqua per caseifici e/o edifici

L’uso dell’energia solare è molto indicato soprattutto per essiccatori a bassa temperatura, che utilizzano aria leggermente riscaldata come sorgente di energia, in combinazione con una sorgente di calore ausiliare per i periodi notturni o nuvolosi. L’uso di aria preriscaldata aumenta considerevolmente il tasso di essiccazione. Sono disponibili essiccatori solari per frutta, vegetali, piante aromatiche e medicinali, tabacco, legna.

Convenienza economica del Solare Termico

Si riporta, a titolo di esempio, una verifica di convenienza della soluzione solare, rispetto alla produzione di acqua calda con energia elettrica, gasolio e metano, per una famiglia con un consumo di 280 litri al giorno. L’impianto sia del tipo monoblocco a circolazione naturale, con un pannello di 4 mq di superficie ed un bollitore da 200 litri, in grado di coprire il 70% del fabbisogno annuo.

Si assumono a titolo indicativo i seguenti dati:

• costo dell’impianto: 2.500 Euro
• vita utile dell’impianto: 12 anni
• costo medio dell’energia elettrica: 0,24 Euro/kWh
• costo medio del gasolio: 0,90 Euro/kg
• costo del metano: 0,65 Euro/m3.

Nella Tabella seguente sono riportati:

a) il risparmio annuo ottenuto nella produzione solare rispetto alle soluzioni tradizionali

b) il tempo di ritorno dell’investimento.

Nell’esempio non vengono considerati eventuali contributi e/o detrazioni fiscali.

Tab.  – Risparmi e tempi di ritorno di impianti solari rispetto a produzioni tradizionali

     Fonte ARAEN – Agenzia ambiente Abruzzo

Dimensionamento della superficie dei collettori

Il dimensionamento di un impianto solare termico è il risultato del bilanciamento tra la producibilità dell’impianto e i fabbisogni temici dell’utenza. La produzione termica utile annua di un impianto solare, caratterizzato da una determinata superficie captante, può essere stimata abbastanza accuratamente attraverso un calcolo che tiene conto di:

1. la radiazione solare annuale del luogo, che può essere correttamente valutata in tutto il mondo;

1. un fattore di correzione calcolato sulla base dell'orientamento, dell'angolo d'inclinazione dell'impianto ed eventuali ombre temporanee;

2. le prestazioni tecniche dei pannelli solari, del boiler, degli altri componenti dell’impianto e dell’efficienza del sistema di distribuzione;

3. il grado di contemporaneità tra produzione del calore e fabbisogno dello stesso da parte dell’utenza.

I fabbisogni termici dell’utenza devono essere attentamente calcolati in relazione al tipo di applicazione:

1. produzione di acqua calda sanitaria,
2. integrazione al riscaldamento ambiente,
3. riscaldamento piscina.