Impiegare l’energia solare con intelligenza per abbattere i costi energetici
Come risparmiare con l’energia solare
In ambito domestico l’energia solare a costo zero può essere utilizzata in vari modi. Nelle abitazioni unifamiliari può essere convertita in energia elettrica con l’ausilio di celle solari o utilizzata come energia solare termica per la produzione diretta di calore. La scelta della soluzione più adatta dipende tuttavia da numerosi fattori individuali che esamineremo in dettaglio in questo articolo.
Indice dei contenuti
Con la fusione nucleare che avviene al suo interno, il sole, la nostra fonte inesauribile di energia, genera ogni secondo più energia di quella che potremmo mai consumare. L’energia solare ci arriva sotto forma di radiazione elettromagnetica. Attraverso i processi chimici all’interno dei collettori solari, la radiazione solare diventa disponibile sotto forma di calore e/o luce.
Principali forme di energia solare:
- Produzione di energia elettrica con il fotovoltaico
- Produzione di calore con l’energia solare termica
- Energia chimica
Mentre la tecnologia fotovoltaica converte la luce in energia elettrica attraverso le celle solari, l’energia solare termica sfrutta l’energia termica assorbita dai collettori e trasferita a un impianto di riscaldamento o a un accumulatore termico. Una terza variante consiste nella trasformazione dell’energia solare in energia chimica. È il caso ad esempio delle piante, che utilizzano la fotosintesi per convertire la luce solare nell’energia chimica che serve per la loro crescita. Noi utilizziamo l’energia solare trasformata in energia chimica in modo indiretto quando consumiamo vegetali o frutti oppure quando usiamo la legna per riscaldarci.
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Prima di decidere se usare l’energia solare per riscaldare la propria casa è consigliabile capire a grandi linee come funzionano i sistemi solari termici o fotovoltaici.
Energia solare termica: funzionamento in breve
Per utilizzare l’energia solare termica è necessario avere appositi collettori preferibilmente installati sul tetto, che possono sopperire efficacemente al riscaldamento e alla produzione di acqua calda sanitaria. Vengono utilizzati principalmente due tipi di collettori:
I collettori piani sono considerati più economici in fase di acquisto.
I collettori a tubi forniscono solitamente una resa maggiore.
Fondamentalmente i collettori solari funzionano sempre secondo lo stesso principio: l’energia dei raggi solari viene “catturata” sotto forma di calore sulle superfici scure dei collettori.
Il fluido solare (una miscela di acqua e antigelo) che circola all’interno dei collettori assorbe il calore e lo trasferisce all’impianto di riscaldamento o a un accumulatore inerziale attraverso uno scambiatore di calore. I collettori a tubi sono più costosi di quelli piani, ma sono anche considerati fino al 30% più efficienti grazie al loro rendimento maggiore. Sono convenienti soprattutto se la superficie del tetto è molto limitata e non è possibile installare un numero sufficiente di collettori piani. Oggi, tuttavia, anche i collettori piani sono molto efficienti e molto più economici. Se lo spazio a disposizione è sufficiente rappresentano solitamente la scelta migliore.
Fotovoltaico: funzionamento in breve
Contrariamente all’energia solare termica, un impianto fotovoltaico ha una tecnologia molto più complessa che converte la luce solare in energia elettromagnetica. Pertanto, nel fotovoltaico non è importante il calore del sole, ma solo l’efficienza luminosa.
Per questo motivo, un impianto solare per la produzione di energia elettrica funziona in modo molto efficiente anche nelle giornate più fredde, a patto che la luminosità sia sufficiente. Le celle solari moderne convertono efficacemente la luce solare in energia elettrica anche in caso di irradiazione diffusa (ad esempio in presenza di nuvole o orientamento non ottimale dei pannelli), a tutto vantaggio del rendimento.
La domanda da porsi è qual è la priorità nell’impiego dell’energia. Per integrare il proprio fabbisogno di energia elettrica il fotovoltaico è molto interessante. Ad esempio rende ancora più conveniente il ricorso a una pompa di calore, riducendo anche i costi di riscaldamento. Per supportare direttamente l’impianto di riscaldamento, l’energia solare termica è spesso più efficiente ed economica perché i costi di acquisto e di installazione sono più bassi. Tuttavia, l’aumento dei prezzi dell’energia elettrica rende sempre più interessante l’autoconsumo di energia solare. Il progetto generale di riscaldamento ed energia dell’edificio dipende molto dai requisiti e dai desideri personali.
Naturalmente anche la durata d’impiego dell’impianto solare termico o dell’impianto fotovoltaico gioca un ruolo importante nel calcolo dei costi. La vita utile media di un impianto solare termico arriva a 25 anni, quella del fotovoltaico a 20-30 anni, a seconda del tipo di celle solari. In entrambi i casi non sono previsti costi aggiuntivi per lo smaltimento perché i fabbricanti sono obbligati a ritirare gli impianti. È richiesto solo un contributo per lo smontaggio ed eventualmente per il trasporto in sicurezza dei pannelli.
Presupposti per l’utilizzo ottimale dell’energia solare
Qualunque sia la scelta fra energia fotovoltaica o solare termica, nella progettazione occorre tener conto di una serie di fattori. In ogni caso, per perché l’energia solare sia conveniente è necessario soddisfare alcuni requisiti.
Scelta dell’ubicazione: l’irradiazione solare dove è ubicato l’edificio è sufficiente? Può essere utile consultare il catasto solare o l’atlante solare della propria città o del proprio comune, uno strumento online che fornisce informazioni sull’idoneità all’installazione. È sufficiente immettere il proprio indirizzo. Il catasto solare utilizza colori diversi per indicare se il tetto della propria casa è adatto all’installazione di un impianto solare.
Tener conto dell’ombreggiamento: edifici alti, alberi o elementi paesaggistici possono creare ombre. L’ombreggiamento può essere diverso a seconda della stagione.
Inclinazione del tetto: in generale, è possibile produrre energia solare sui tetti piani e anche in facciata. Rimane da chiedersi a quanto ammonti la resa dei collettori o delle celle solari rispetto al costo. L’inclinazione ottimale del tetto è più importante per il fotovoltaico che per il solare termico.
Dimensione dell’impianto: in fase di progettazione è necessario scegliere la dimensione dell’impianto in base al fabbisogno energetico dell’abitazione ed eventualmente dell’impianto di riscaldamento. Il sovradimensionamento genera inutili costi aggiuntivi, mentre una dimensione inferiore al fabbisogno non consente di ridurre i costi di riscaldamento o di elettricità nella misura desiderata.
Progetto energetico generale: anche fattori secondari come l’isolamento dell’edificio e le condizioni della casa hanno un impatto sull’efficienza energetica degli impianti fotovoltaici o solari termici.
Tutela dei beni culturali: a volte le norme per la tutela dei beni culturali possono mandare a monte il progetto. Per gli edifici esistenti è necessario informarsi bene.
La cosiddetta costante solare descrive la quantità di energia in watt per metro quadrato che arriva sulla terra dal sole3. Il valore medio è 1.367 W/m². È necessario calcolare un valore medio perché le oscillazioni dell’angolo di irraggiamento e della potenza della radiazione solare e la posizione dell’impianto solare possono provocare variazioni nel rendimento. Anche le variazioni atmosferiche dovute alle condizioni meteorologiche possono modificare questo valore. Di notte il sole non c’è, e durante l’inverno non splende a lungo. Inoltre, l’angolo di incidenza nel semestre invernale non è più ottimale per l’utilizzo dell’energia solare. Pertanto, i privati devono utilizzare l’energia disponibile nel modo più efficiente possibile. Poiché a mezzogiorno, quando le condizioni atmosferiche sono più favorevoli, la maggior parte delle persone non ha bisogno di molta energia, l’accumulo temporaneo è indispensabile.
Il passaggio dall’immissione in rete all’autoconsumo (ad esempio per alimentare una pompa di calore) ha aumentato la necessità di batterie di accumulo per il fotovoltaico. Nel caso dell’energia solare termica, per ottenere il massimo rendimento non ci sono alternative all’installazione di un accumulatore inerziale per produrre acqua calda sanitaria e/o per integrare il riscaldamento.
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L’acquisto di un impianto solare richiede un grande investimento, soprattutto per il fotovoltaico. Ma anche un buon impianto solare termico ha un costo. È importante integrare l’impianto in un buon progetto energetico generale che tenga conto di tutti i fattori fondamentali, dall’isolamento dell’edificio all’impianto di riscaldamento, fino all’utilizzo di energia specifico di ogni famiglia.
Quando si utilizza una moderna pompa di calore (come la WOLF CHA monoblocco), con l’energia solare termica e un accumulatore inerziale si possono ridurre i costi di riscaldamento. Anche un impianto fotovoltaico si può comunque combinare in modo molto efficiente con una pompa di calore per produrre acqua calda sanitaria in modo completamente gratuito, soprattutto in estate. È comunque sempre consigliabile richiedere una consulenza personalizzata e sfruttare adeguatamente gli incentivi. Per una consulenza dettagliata è possibile contattare gli esperti della linea diretta WOLF.