Come funziona il solare termico per l’acqua calda sanitaria

La produzione di acqua calda sanitaria rappresenta uno dei fattori che più pesano sul consumo energetico della casa, per questa ragione è utile valutare l’installazione di un impianto solare termico. Una soluzione che permette sia di ottenere acqua calda, e in alcuni casi anche di riscaldare gli ambienti domestici, al minor impatto oggi possibile. Ma come funzionano questi impianti e, soprattutto, quanto si rivelano efficaci per le comuni esigenze quotidiane?

Cosa si intende per solare termico

Innanzitutto, è bene ricordare cosa si intenda per solare termico. Similmente a quanto accade per il fotovoltaico, si tratta di un sistema che sfrutta l’energia del sole per produrre calore, principalmente sfruttato per riscaldare l’acqua per usi domestici.

Mentre nel fotovoltaico l’energia del sole viene convertita in elettricità, nel solare termico viene appunto trasformata in calore: grazie a una serie di collettori, e appositi serbatoi, l’energia solare viene trasferita all’acqua, fino a raggiungere i 50-70 gradi in inverno e gli 80 d’estate negli impianti più efficienti.

Così facendo, si abbattono i consumi: non sono necessarie grandi quantità di energia elettrica per far funzionare l’impianto, se non per eventuali pompe presenti lungo le condutture. Una bella differenza, se si pensa all’impatto sulla bolletta – e sull’ambiente – delle più comuni caldaie elettriche o a combustione.

Il funzionamento del solare termico

Affinché l’energia solare possa riscaldare l’acqua, il solare termico sfrutta diverse componenti che, di fatto, permettono la conversione del calore. E, per quanto di primo acchito possa sembrare un’operazione complessa, si tratta in realtà di un sistema davvero semplice e, proprio per questo, particolarmente performante.

I collettori solari per la cattura dell’energia

Il cuore di un impianto solare termico è rappresentato dal collettore solare, un dispositivo progettato appunto per assorbire la radiazione del sole, affinché possa essere convertita in calore. Solitamente montato sul tetto di casa, oppure in giardino approfittando di una zona ben esposta, tipicamente il collettore può essere:

• a pannelli solari termici piani, che prevedono un assorbitore metallico che trattiene la radiazione solare;
• a tubi sottovuoto, solitamente scelti in zone dal clima molto rigido, perché più efficienti nel ridurre la dispersione di calore.

In entrambi i casi, l’energia solare riscalda un fluido termovettore – acqua oppure una miscela di acqua e antigelo – che circola all’interno del collettore, per poi passare a un vicino serbatoio.

Lo scambiatore e il serbatoio

Il trasferimento del calore dal collettore al serbatoio avviene attraverso uno scambiatore: il fluido termovettore, portato precedentemente ad alta temperatura, scalda l’acqua presente nel serbatoio. Ne esistono sostanzialmente due tipologie:

• a circolazione naturale, dove il fluido si muove grazie alla convenzione: l’acqua calda, più leggera, sale in direzione del serbatoio, mentre quella fredda scende verso il collettore;
• a circolazione forzata, dove lo scorrimento del fluido viene agevolato da una pompa elettrica, una soluzione preferita per impianti complessi.

Una volta che il fluido termovettore raggiunge il serbatoio, attraversa una serie di serpentine e percorsi forzati, che permettono di riscaldare l’acqua contenuta all’interno del serbatoio stesso. Quest’ultimo è inoltre ideato con materiali che garantiscono un ottimo isolamento termico, affinché l’acqua mantenga alte temperature per molto tempo.

Negli impianti più moderni, il serbatoio può essere anche completato con una resistenza elettrica, oppure con una piccola caldaia integrata, per garantire la produzione di acqua calda sanitaria anche di notte o, ancora, nelle giornate in cui l’energia del sole non è sufficiente.

L’impianto di distribuzione

Infine, dal serbatoio partono condutture di collegamento all’impianto idraulico domestico, affinché l’acqua calda possa essere distribuita in tutti gli ambienti della casa. A volte, possono essere previsti anche dei controller elettronici per monitorare temperatura, pressione e il funzionamento delle pompe.

Proprio poiché si tratta di una soluzione molto semplice, il solare termico si adatta facilmente agli impianti idraulici già esistenti, senza richiedere particolari opere di muratura, se non limitatamente all’ultima tratta di collegamento tra i tubi già presenti e il serbatoio sul tetto.

I vantaggi e i limiti del solare termico

Compreso il funzionamento di un impianto solare termico, è anche indispensabile analizzarne sia i vantaggi che i limiti, sia in relazione alle tipiche esigenze domestiche, che in termini ambientali.

I benefici del solare termico

Come facile intuire, il solare termico rappresenta una tecnologia a ridotto impatto ambientale, che può fare davvero la differenza in termini di consumi a livello domestico. In base a una recente ricerca scientifica, si registra infatti un’importante riduzione nei quantitativi di CO2 emessa. Infatti:

• le caldaie elettriche, alimentate da un mix energetico europeo – quindi, compreso anche gas e carbone – arrivano a rilasciare 304 grammi di CO2 equivalente per kWh termico generato. Se, tuttavia, si utilizzano solo fonti rinnovabili, la quota scende a meno di 100 grammi di CO2 equivalente;
• le caldaie a combustione, purché a condensazione, generano 206 grammi di CO2 equivalente per kWh termico generato, a cui però aggiungere altri sottoprodotti della stessa combustione, come particolato sottile, biossido di azoto e altri inquinanti;
• il solare termico emette quantità trascurabili di CO2 equivalente per kWh termico prodotto, dovute perlopiù all’energia necessaria per far funzionare le pompe. In teoria, si rimane al di sotto dei 20 grammi per kWh.

Ovviamente, il vantaggio è anche in termini economici: un buon impianto, sufficientemente dimensionato per le condizioni climatiche del luogo d’installazione, può arrivare ad abbattere i costi in bolletta anche dell’80%. Bisogna però considerare l’investimento iniziale, di circa 2.500-5.000 euro, a seconda della complessità dell’impianto.

I limiti del solare termico

Similmente a quanto accade per il fotovoltaico, anche il solare termico è molto dipendente dalla disponibilità del sole. Non può infatti produrre acqua calda di notte o, ancora, nelle giornate piovose o particolarmente annuvolate. È vero che il serbatoio permette di mantenere in temperatura l’acqua per parecchie ore, ma si tratta di un fattore da valutare in zone molto fredde o comunque prevalentemente piovose. Per questo, deve essere sempre abbinato a soluzioni di backup – come appunto serpentine o caldaie elettriche – per garantire continuità in casa.

In definitiva, il solare termico rappresenta una soluzione a bassissimo impatto, e relativamente economica, per produrre acqua calda: una tecnologia da prendere sempre più in considerazione per case il più possibile green.