Impianto solare termodinamico, caratteristiche e funzionamento

02/05/2023 - Il solare termodinamico può essere considerato un sistema ibrido fra pompa di calore e solare termico. L’energia prodotta con il solare termodinamico è finalizzata alla produzione di ACS, acqua calda sanitaria.
 

Differenza tra solare termodinamico e solare termico

Un pannello solare termodinamico non va confuso con un pannello solare, il quale ha bisogno dell'energia del sole per funzionare. Il pannello solare termodinamico, invece, è un pannello abbinato ad un compressore ed è proprio a quest’ultimo che si deve la capacità di generare energia per la produzione di ACS.
 
Il compressore, come una qualsiasi pompa di calore, assorbe l'energia dall'esterno, ma anziché avere una classica batteria di lamelle per lo scambio termico per assorbire l'energia dall'aria esterna, utilizza un pannello piatto.
 
È attraverso il pannello, che ha generalmente una superficie di 2 mq, che avviene lo scambio termico.
 

Come è fatto il solare termodinamico

L’impianto solare termodinamico è formato dai seguenti componenti:

• uno o più pannelli solari termodinamici, generalmente in alluminio, per raccogliere il calore dall’ambiente esterno; all'interno del pannello troviamo una serpentina che ricorda quella del retro dei frigoriferi. Dentro la serpentina scorre un refrigerante allo stato liquido, che evapora a bassa temperatura (purché sia superiore ai - 4°C);
• un compressore (alimentato elettricamente);
• un condensatore;
• un serbatoio contenente acqua;
• una valvola di sfogo, che permette al ciclo di ricominciare da capo.

 

Funzionamento del solare termodinamico

I raggi del sole che entrano in contatto con il pannello solare trasferiscono calore al liquido refrigerante presente al suo interno, che passerà dallo stato liquido a quello gassoso.
 
Come accade per le pompe di calore, il compressore si occuperà di comprimere il gas generato aumentandone notevolmente la temperatura, la quale verrà utilizzata per riscaldare l’acqua calda sanitaria fino a circa 55 °C.
 
Dopodiché mediante una valvola di espansione, la temperatura del gas viene ridotta drasticamente riportando il gas allo stato liquido e il ciclo si ripete nuovamente.
 

Vantaggi e svantaggi del solare termodinamico

La differenza sostanziale tra una tecnologia a solare termodinamico ed una a pompa di calore è che il pannello solare termodinamico può essere esposto al sole; quindi, questa tecnologia oltre ad usare l’aria esterna come fonte esterna da cui estrarre calore, utilizza in aggiunta anche il calore del sole.
 
Invece, la differenza prevalente con i pannelli fotovoltaici è che una parziale ombreggiatura non inficia di tanto il loro funzionamento. Di contro è un sistema che ha bisogno di energia elettrica per funzionare. Solo un tradizionale pannello solare a circolazione naturale è invece un sistema che permette di produrre acqua calda senza costi, poiché basato su un funzionamento di fisica tecnica. Nel caso del solare termodinamico il compressore ha bisogno di corrente elettrica.
 
L’alternativa sarebbe quella di abbinare un impianto solare termodinamico al fotovoltaico, in tal caso si potrebbero abbattere realmente i costi energetici.
 
Inoltre l'impianto necessita di spazio, il pannello deve essere montato all’esterno e ciascun pannello occupa una superficie tra i 2 e i 3 mq. 
  

Campi di applicazione del solare termodinamico

Gli impianti solari termodinamici sono progettati per la produzione di acqua calda sanitaria, che richiede una temperatura di circa 55 °C. Il solare termodinamico non può essere utilizzato per il riscaldamento della casa, che necessita di potenze e rese termiche nettamente superiori.
 
Come per le pompe di calore, il solare termodinamico non è la soluzione ideale da installare in luoghi in cui le temperature sono molto basse. Infatti, il rendimento di una pompa di calore è inversamente proporzionale alla differenza di temperatura tra la sorgente fredda (l’aria esterna) e l'ambiente da riscaldare; più grande è la differenza fra le due temperature, meno efficiente è il sistema.
 
Per il solare termodinamico si possono riscontrare interruzione del funzionamento a temperature pari o inferiori a -5 °C, in quanto il liquido refrigerante non vaporizza a temperature così basse; inoltre, l'efficienza della macchina a temperature così basse non è ottimale poiché il compressore richiede più energia elettrica e quindi i consumi energetici sono maggiori.
 
Al contrario, più alta sarà la temperatura esterna, minore sarà il consumo di elettricità da parte del compressore per raggiungere la temperatura necessaria per la produzione di acqua calda sanitaria.
 

Costi di installazione  

Il costo finale di un impianto solare termodinamico dipende dalle esigenze di acqua calda sanitaria. Infatti, la resa termica e la capacità di accumulo verranno calibrate sulle necessità e sul numero degli utenti finali.
 
Come per ogni opera edile ed impiantistica, bisogna sempre considerare la voce della fornitura e quella della posa.
 
L’investimento è recuperabile in parte grazie ai bonus. Secondo la Risoluzione 12/E/2011 dell’Agenzia delle Entrate, i sistemi termodinamici per la produzione di energia termica, convertibile anche in energia elettrica, usufruiscono della detrazione, perché assimilabili ai pannelli solari. Le modalità con cui calcolare la detrazione variano però in base alle caratteristiche degli impianti.