Pannelli solari: cosa sono e come funzionano

Quando si parla di pannelli solari, alla mente non possono che balzare i dispositivi per la produzione di energia elettrica, detti più propriamente pannelli fotovoltaici. Non tutti sanno però che i raggi del sole possono essere sfruttati anche per la produzione di acqua calda, grazie ai pannelli solari termici. Quali sono le loro funzioni, come vengono installati e, soprattutto, quanto costano?

I pannelli solari termici esistono da diversi decenni e oggi permettono di raggiungere una buonissima efficienza, tanto da essere in grado di produrre acqua calda. Ma non solo a livello familiare, ma anche per strutture più grandi come scuole, piscine, palestre e molto altro ancora. Prima di procedere all’installazione, tuttavia, è utile chiedere un parere a un fornitore di zona per comprendere se le condizioni climatiche tipiche del proprio luogo di residenza siano compatibili con un simile uso.

Di seguito, tutte le informazioni utili.

Cosa sono i pannelli solari termici

Con la definizione di pannelli solari termici si identificano degli speciali dispositivi che, montati all’aperto come sui tetti delle case, permettono di catturare l’energia termica generata dal sole. Lo scopo è principalmente quello di produrre acqua calda e, di conseguenza, rappresentano una valida alternativa alle più comuni caldaie a gas oppure ad altri combustibili fossili.

Poiché si avvalgono proprio del calore sprigionato dal sole, i pannelli solari termici rappresentano anche una soluzione più sostenibile per le necessità della casa. Innanzitutto, non comportano la combustione di gas o minerali, evitando quindi di immettere in atmosfera fumi di scarico ricchi di particolato e altri inquinanti. Ancora, le loro emissioni di CO2 sono praticamente inesistenti durante l’utilizzo. È quindi sufficiente compensare l’anidride carbonica emessa in fase di produzione delle componenti dell’impianto.

A seconda della tipologia installata e del luogo di residenza, i pannelli solari termici possono essere utilizzati sia per ottenere acqua calda senza alcun altro intervento o, in caso di condizioni atmosferiche proibitive, come pre-riscaldamento delle attività della caldaia. Quest’ultima modalità assicura un consumo energetico minore rispetto alla classica installazione di una caldaia, così come minori fumi di scarico. La ragione è molto semplice: poiché l’acqua arriva nell’impianto già a una media temperatura, il lavoro della caldaia per raggiungere i livelli di calore desiderato saranno minori.

Storia in pillole del solare termico

La storia dei pannelli solari termici ha radici lontanissime, poiché già le antiche civiltà avevano elaborato ingegnosi sistemi per scaldare l’acqua grazie all’azione del sole. Già i romani, ad esempio, avevano elaborato degli speciali contenitori in vetro scuro che, per effetto dei raggi solari, potevano portare l’acqua a temperature accettabili.

È però del 1767 il primo esperimento di pannello solare termico “moderno”, almeno in senso lato. Lo scienziato Horace-Bénédict de Saussure aveva infatti elaborato un sistema di legno e sughero che, se esposto al sole, riusciva a raggiungere la temperatura di 109 gradi centigradi. Questo permetteva di cucinare anche all’aperto, anche in assenza di legna da ardere.

Il primo brevetto di solare termico per la produzione di acqua sanitaria risale al 1891, mentre nel Secondo Dopoguerra la tecnologia iniziò a diventare sempre più alla portata dei comuni consumatori. Il boom si verificò però a partire dal 1973, in concomitanza con la crisi del petrolio e degli altri combustibili fossili.

Tipologie di solare termico

Di concetto, un impianto solare termico è di norma molto semplice. È infatti composto da:

• Collettore: una struttura fatta di tubi a serpentina di diversi materiali, dal PVC a vari metalli, completamente dipinta di nero. All’interno di questi tubi scorre l’acqua che, proprio per effetto della colorazione nera della serpentina, si scalda facilmente;
• Serbatoio: è un grande contenitore a tenuta stagna, e isolato a livello termico, per mantenere in temperatura l’acqua già scaldata dalle serpentine;
• Collegamenti all’impianto idraulico: gli snodi e i connettori che collegando il solare termico alle tubature domestiche.

Esistono però diverse tipologie di impianto solare termico:

• Circolazione naturale: è un circuito chiuso che prevede unicamente acqua che, dopo essere stata scaldata all’interno delle serpentine, viene conservata all’interno di un serbatoio;
• Circolazione forzata: il circuito prevede l’introduzione di un secondo fluido oltre all’acqua, come ad esempio il glicole propilenico, che accelera lo scambio di calore tra le strutture del pannello e la stessa acqua. È dotato poi di pompa, per favorire la circolazione della stessa acqua, e anche di un vaso di espansione per il controllo e lo sfiato dei vapori. È un sistema più efficiente rispetto a quello a circolazione naturale, poiché meno sensibile agli sbalzi termici;
• A svuotamento: simile a quello a circolazione forzata, può essere riempito o svuotato a seconda delle necessità;
• A concentrazione: presenta uno strumento riflettente e dalla forma a parabola, detto inseguitore solare, in grado di concentrare i raggi solari in corrispondenza dei passaggi del fluido termoconduttore, per scaldare più velocemente l’acqua.

Usi dei pannelli solari termici

Come già anticipato, i pannelli solari termici possono essere usati per svariati scopi all’interno delle abitazioni, tutti ovviamente legati alle necessità di riscaldamento. Di seguito, le modalità d’uso più diffuse.

Produzione di acqua calda

Così come già anticipato, il principale impiego del solare termico è per la produzione di acqua calda, da sfruttare per le varie necessità domestiche come l’igiene personale, la pulizia della casa o la cucina.

A seconda della grandezza e della tipologia dell’impianto, si riescono a ottenere facilmente delle temperature comprese tra 50 e 90 gradi. Le stesse che si otterrebbero da una comune caldaia a gas, senza però i consumi di quest’ultima.

Riscaldamento a basse temperature

L’acqua calda generata dai pannelli solari termici può essere collegata anche all’impianto di riscaldamento della casa, purché a basse temperature. In altre parole, l’acqua calda ottenuta dal sole viene fatta circolare all’interno dei termosifoni ma, per via della sua temperatura e della dispersione del calore, non è sempre in grado di garantire una enorme potenza calorifica.

Di norma si preferisce invece usare quest’acqua come pre-riscaldamento della caldaia, riducendo così i costi di combustibile e le emissioni, dato un minore lavoro effettuato dalla caldaia stessa.

Costi dell’impianto e resa

I costi di un impianto solare termico variano molto a seconda del dimensionamento dello stesso, dalle necessità di riscaldamento dell’acqua e dalla zona di residenza. Come facile intuire, nei luoghi dove le temperature sono miti tutto l’anno, non servirà un impianto di dimensioni eccessive per avere acqua calda tutto l’anno. Diverso il discorso per chi vive in luoghi freddi e poco irrorati dal sole.

I prezzi variano anche a seconda del numero di pannelli e collettori installati, dalla dimensione del serbatoio e dall’abbinamento a una classica caldaia. Questa deve sempre esistere, anche come soluzione di backup, per avere acqua calda anche in quei periodi dell’anno dove il sole è carente o poco caldo. In media, si passa dai 2500 euro per un piccolo impianto da 100 litri ai 6000 di uno da 350.

La resa è molto elevata, più del solare fotovoltaico, proprio poiché le serpentine sono altamente efficienti per scaldare l’acqua. Da stime condotte nel corso del 2021, utilizzando tutti i giorni il solare termico per doccia e pulizie, e in supporto alla caldaia a gas per il riscaldamento dei termosifoni, il risparmio in bolletta per famiglia è tra i 420 e i 570 euro ogni singolo anno. Se sul tetto è presente anche un impianto fotovoltaico, per assicurare le necessità elettriche della famiglia, il risparmio può arrivare anche a superare i 2.000 euro.