Laboratorio SOLARE TERMICO
Il solare termico è una tecnologia matura e affidabile, che permette di trasformare direttamente l’energia
solare incidente sulla superficie terreste in energia termica, raccolta sotto forma di acqua calda.
Oggi la tecnologia solare termica è principalmente utilizzata nel settore residenziale per la produzione di
acqua calda sanitaria (ACS) e per il riscaldamento degli ambienti domestici.
Quando il cielo è sereno sulla superficie terrestre arriva una potenza radiante di circa 1000 W/m2, mentre
quando il cielo è completamente coperto si scende fino a circa 100 W/m2.
La parte che incide sulla superficie terrestre sarebbe comunque sufficiente a coprire 10.000 volte il
fabbisogno energetico mondiale.
L’elemento principale di un impianto solare termico è rappresentato dal collettore solare (o pannello
solare termico) che serve a captare la radiazione solare incidente e trasformarla in energia termica sotto
forma di acqua calda
Nelle applicazioni a bassa temperatura del solare termico le principali tipologie impiegate sono le seguenti:
Collettori solari vetrati piani (i più diffusi in Italia)
Collettori solari non vetrati o scoperti
Collettori solari sottovuoto
L’altro elemento fondamentale è rappresentato dal serbatoio di accumulo (isolato termicamente) che ha lo
scopo di immagazzinare l’acqua calda riscaldata dai collettori, per renderla disponibile nel momento in cui
risulta necessaria all’utenza.
Il laboratorio …
Nel laboratorio la radiazione solare è surrogata dalla luce del faretto investe che il pannello solare termico e
riscalda l’aria al suo interno. La constatazione della cessione di energia all’aria all’interno del pannello è
verificabile avvicinando il palmo della mano al foro predisposto sulla bacheca, che attraverso il tubicino
collegato con la camera del pannello solare, fa fuoriuscire aria a temperatura più calda rispetto a quella
ambientale.
NB: è necessario qualche minuto dall’accensione del faretto, prima di togliere il tappo dal foro affinché
l’effetto sia apprezzabile. La “potenza termica” del faretto è inferiore a quella che scarica mediamente il
sole sulla terra.
Per saperne di più … visitare il sito web dell’Energy Point cercando l’argomento, nei POSTER, nelle
SCHEDE di APPROFONDIMENTO, nei LINK, nel GLOSSARIO (del quale si riportano alcune voci significative
sull’argomento).
Solare termico
Termine normalmente in uso per definire la tecnologia per la produzione di energia termica
mediante lo sfruttamento della radiazione solare.
Radiazione solare
La radiazione solare é l'energia irradiata nello spazio interplanetario dal Sole, generata a
partire dalle reazioni termonucleari di fusione che avvengono nel nucleo solare e che
producono radiazioni elettromagnetiche a varie frequenze o lunghezze d'onda, le quali si
propagano poi nello spazio alle velocità tipiche di queste onde. Ad essa si associa l'energia
solare.
Ogni forma di vita sulla Terra viene mantenuta dal flusso energetico solare che penetra
nella biosfera; l'energia utilizzata per la formazione ed il mantenimento della biomassa é
l'1% della radiazione totale in arrivo. La radiazione ha un'influenza diretta sulla
temperatura dell'aria e del terreno e sul processo di evapotraspirazione, ed indiretta sul
valore dell'umidità atmosferica, sul movimento delle masse d'aria e sulle precipitazioni.
La quantità totale di radiazione emessa dal Sole nell'unità di tempo, nell'unità di superficie
e misurata alle soglie esterne dell'atmosfera, valore pressoché costante nel tempo, é detta
costante solare.
Energia solare
Energia contenuta nella radiazione solare. L'energia solare può essere utilizzata per
generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico).Dal punto di vista
energetico si tratta di un'energia rinnovabile e pulita. Può essere opportunamente sfruttata
attraverso diverse tecnologie e a diversi fini anche se tutte soffrono di variabilità e
intermittenza di produzione ovvero non piena programmabilità dovuta ai cicli giorno-notte
e alla copertura nuvolosa. Da questa energia derivano più o meno direttamente quasi tutte
le altre fonti energetiche disponibili all'uomo quali i combustibili fossili, l'energia eolica,
l'energia del moto ondoso, l'energia idroelettrica, l'energia da biomassa con le sole
eccezioni dell'energia nucleare, dell'energia geotermica e dell'energia delle maree.
Mediamente il sole irradia alle soglie dell'atmosfera terrestre 1367 W/m², nota come
costante solare e distribuita secondo lo spettro solare. Tenendo conto del fatto che la Terra
é una sfera e che ruota, l'irraggiamento solare medio é, alle latitudini europee, di circa 200
W/m².
Costante solare
La costante solare é la quantità di radiazione solare che arriva sulla Terra dal Sole per unità
di tempo e superficie (quindi una potenza per unità di superficie), misurata sulla superficie
superiore dell'atmosfera terrestre, su un piano perpendicolare ai raggi. Le misure più
recenti forniscono un valore di 1.367 W/m², anche se può variare di circa il 6,9% durante
l'anno - da circa 1.412 W/m² a gennaio a 1.321 W/m² a luglio, a causa della variazione della
distanza della terra dal sole. L'enorme quantità di energia solare che arriva alle soglie
dell'atmosfera terrestre non arriva tutta sulla superficie terrestre, ma subisce fenomeni di
attenuazione, riflessione e scattering nel percorso verso il suolo. Infatti circa il 40% della
radiazione viene assorbita o riflessa dalle nubi ed il 15% viene assorbita dall'atmosfera
stessa; quindi arriva al suolo circa il 45% della radiazione.
Pannello solare
(termico)
Dispositivo atto alla conversione della radiazione solare in energia termica, di norma sotto
forma di acqua o aria calda sanitaria. Ne esistono molteplici tipologie e le più importanti
nelle applicazioni a bassa temperatura sono rappresentate dai collettori solari vetrati piani
(selettivi e non selettivi), dai collettori solari non vetrati o scoperti e dai collettori solari
sottovuoto. Invece i collettori a concentrazione (di solito mobili) possono essere utilizzati
per raggiungere temperature molto elevate.
Acqua calda
sanitaria (ACS)
Acqua utilizzata all’interno delle abitazioni per l’igiene personale, uso cucina e altro a
temperature dell’ordine dei 40-45° C.