differenze con il fotovoltaico, gli usi e i sistemi ibridi #finsubitoagevolazioni

Dopo la guida dedicata al fotovoltaico da balcone, in cui abbiamo illustrato i punti di forza e la normativa che regola i mini impianti fotovoltaici, oggi indaghiamo su due sistemi (da tetto) per alimentare i nostri consumi in maniera sostenibile, il solare termico e il solare fotovoltaico.

Entrambe le tecnologie vedono l’installazione sul tetto di pannelli in grado di sfruttare la radiazione solare a fini energetici, ma le differenze fra le due sono numerose, a cominciare dalla destinazione d’uso, funzionamento, durata e, soprattutto, efficienza.

Quando parliamo di pannelli solari, anche se non ce ne rendiamo conto, entriamo in un ambito che va oltre la produzione della sola energia elettrica, toccando anche la produzione di energia termica e i sistemi ibridi.

Per capirci meglio, dire “pannello solare” significa ben poco se non viene aggiunta la specifica “fotovoltaico”, “termico” oppure “ibrido”.

Per convenzione e semplicità, spesso nel linguaggio comune parliamo di pannelli fotovoltaici intendendo i moduli per produrre energia elettrica, e di pannelli solari per riferirci ai sistemi in grado di produrre acqua calda sfruttando l’energia solare.

E’ bene sottolineare che le due tipologie non sono in conflitto e non ce n’è una migliore di un’altra: sono tecnologie diverse, che funzionano in modo diverso, e che rispondono a due esigenze diverse.

La prima produce l’energia elettrica che alimenta la nostra casa, la seconda il calore che potremo usare per scaldare la nostra abitazione o l’acqua sanitaria che usiamo per lavarci.

I pannelli fotovoltaici, come abbiamo visto anche in altri articoli, sfruttano materiali (silicio mono-cristallino, poli-cristallino, celle tandem silicio-pervoskite o, in alcuni casi recenti, solo perovskite), in grado di convertire l’irradiamento solare in energia elettrica.

Questi pannelli funzionano solo durante il giorno, alla massima potenza quando sono completamente irradiati dal Sole e con potenza inferiore al picco quando la luce non li colpisce in modo ottimale o nelle giornate nuvolose e piovese.

Possono essere di diverso tipo, a seconda della tecnologia sfruttata (fra le più innovative, la tecnologia TOPCon e l’etero giunzione – Hetero Junction Technology o HJT – scelta da Enel per la sua Fabbrica del Sole di Catania) e della possibilità di usare o meno entrambi i lati per produrre elettricità.

La differenziazione maggiore fra i pannelli fotovoltaici è forse proprio questa, ovvero l’essere monofacciali (con una sola faccia dedicata alla produzione di energia) o bifacciali (con entrambi i lati in grado di sfruttare la luce, sia per irraggiamento diretto dal Sole, sia per riflesso su una superficie riflettente).

I pannelli solari termici sono in grado di lavorare praticamente sempre e la differenza va cercata più negli impianti che non nei moduli; ma ne parleremo meglio nel prossimo capitolo.

Tornando ai due sistemi, l’ultima differenza (probabilmente quella principale) è che se è vero che entrambi sfruttano l’irradiamento del Sole, lo fanno in modo totalmente diverso; i fotovoltaici lavorano con la luce, i termici col calore.

Questa precisazione non è cosa di poco conto, anzi, perché ha instradato la ricerca sulla strada dei sistemi ibridi, ovvero moduli in grado di generare sia energia elettrica sia energia termica.

Come accennato, i pannelli solari termici si differenziano fra loro più a livello di impianto (intendendo tutto l’insieme di elementi che ci permette di sfruttare il calore raccolto) che non di moduli.

Per essere più precisi, vediamo da cosa sono composti: la parte installata sul tetto presenta dei pannelli a prima vista non troppo diversi da quelli fotovoltaici, dotati di collettori solari.

Questi assorbono l’energia solare per poi trasferirla al fluido termovettore, ovvero un fluido in grado di trasportare il calore con dissipazione minima (generalmente, per queste applicazioni si usa il glicole propilenico).

Tramite il circuito di fluido termovettore, il calore viaggia dai pannelli al serbatoio di accumulo, non dissimile dal classico serbatoio per l’acqua sanitaria, grazie alla pompa di circolazione e a un sistema di regolazione che controlla e gestisce il funzionamento dell’impianto.

Questa seconda parte deve avere uno spazio libero dentro la nostra abitazione, come potrebbe essere un locale tecnico o la lavanderia. I pannelli solari termici si dividono in quattro categorie molto diverse fra loro:

A differenza dei pannelli fotovoltaici, che funzionano tutti allo stesso modo, sfruttando però elementi diversi (silicio monocristallino, policristallino o in tandem con la perovskite) i pannelli solari termici possono essere piani (vetrati o scoperti) o sottovuoto.

I primi sono la quasi totalità di quelli utilizzati in ambito residenziale, mentre i secondi sono scelti per le applicazioni industriali o per strutture Horeca (località ricettive, eccetera).

Ampliando il discorso agli impianti, possiamo individuare quattro categorie:

1. a circolazione naturale;
2. a circolazione forzata;
3. a svuotamento;
4. a concentrazione con inseguitore solare;

Negli impianti solari a circolazione naturale il pannello solare è attraversato per tutta la sua area da serpentine contenenti un fluido termovettore; questi tubi compongono il circuito solare che porterà il glicole dai pannelli ad un accumulatore, un serbatoio di acciaio inossidabile (il boiler) che contiene, letteralmente, la nostra acqua calda.

Questi serbatoi generalmente contengono dai 150 ai 300 litri di acqua, che viene immessa nell’impianto idraulico casalingo quando necessaria.

Nel caso di un sistema a circolazione forzata, l’impianto prevede i pannelli, una serpentina posta all’interno del boiler, un vaso di espansione e tubi di raccordo.

Una pompa, chiamata circolatore, permette la cessione del calore raccolto dal fluido alla serpentina posta all’interno del boiler.

Il circuito è più complesso di quello presente negli impianti termici a circolazione naturale ed energeticamente più dispendioso, perché la circolazione viene avviata e interrotta tramite il circolatore e la centralina di controllo annessa, alimentate da corrente elettrica.

E’ però molto più efficiente, anche grazie al fatto che il boiler contenente l’acqua è posto al riparo, nel locale tecnico, e non all’esterno, soggetto a dispersione termica durante la notte o alle condizioni climatiche avverse.

Il sistema a svuotamento non di discosta molto da quello a circolazione forzata, solo che l’impianto viene riempito di glicole (o altro fluido termovettore) solo quando serve e/o è possibile.

Il fatto che i tubi restino vuoti quando non si necessita di acqua calda evita la stagnazione del fluido, diminuendo anche il rischio di fuoriuscite in caso di rottura. Inoltre, questo sistema permette di aumentare il numero di collettori solari.

Di contro, il solare termico a svuotamento richiede una pendenza minima tra il collettore ed il serbatoio di raccolta.

Il solare termico a concentrazione è probabilmente la tipologia più particolare, che si trova maggiormente nei parchi solari piuttosto che sui tetti delle case.

Si tratta di strutture che sfruttano il calore del Sole raccogliendo su innumerevoli superfici riflettenti, ovvero degli specchi, e concentrandolo in un punto preciso, in genere una torre contenente sale fuso.

Se per il fotovoltaico il range di efficienza, mediamente, va dal 17% al 25%, il solare termico può raggiungere l’80% (con alcuni prototipi ibridi fotovoltaico-termico che hanno sfiorato il 90%).

Il dato più interessante non è, però, la loro resa ma la loro capacità di funzionare praticamente sempre: che sia giorno o notte, che ci sia il sole e la pioggia, un collettore solare sarà probabilmente in grado di produrre acqua calda.

Se per le ore diurne non serve aggiungere molto, cerchiamo di capire come può un pannello solare funzionare di notte.

Dal tramonto all’alba, salvo che la temperatura non scenda sotto lo zero, l’aria sarà più calda del fluido termovettore contenuto nelle serpentine, che si trova spesso a temperature negative.

Dal momento che un corpo caldo (l’aria) cede naturalmente calore a uno più freddo (il fluido termovettore) l’impianto è in grado di assorbire questo calore in modo naturale.

E quando piove?

Quando piove nell’aria non c’è solo acqua allo stato liquido, ma anche vapore; quest’ultimo contiene molto calore che andrà a scaldare i collettori.

Anche nelle giornate molto ventose l’impianto è in grado di funzionare, grazie all’energia cinetica prodotta dalla massa d’aria in movimento.

Certo, in queste particolari condizioni la resa non è paragonabile a quella di una giornata di sole, però un minimo di produzione di acqua calda è quasi sempre garantita.

Come abbiamo detto nell’introduzione, l’acqua calda prodotta dai pannelli può essere usata a scopo sanitario, oppure per il riscaldamento domestico.

In questo caso, l’opzione vale in particolare se abbiamo un riscaldamento a pavimento (spesso affiancato da una pompa di calore); se l’acqua prodotta dal solare termico è abbastanza calda, potremo usare unicamente quest’ultima per riscaldare la nostra abitazione, risparmiando sulla bolletta dell’energia elettrica.

L’opzione solare termico + riscaldamento domestico non è disponibile con tutti gli impianti solari, o per meglio dire, ha maggior senso con impianti particolarmente efficienti.

Su tutti, l’impianto solare termico con pannelli sottovuoto e circolazione forzata (il più efficiente) è sicuramente la scelta preferibile se vogliamo avere sia l’acqua calda sanitaria per lavarci, sia scaldare la nostra casa.

Esistono due tipi di incentivi per il solare termico: il Conto Termico 2.0 e la Detrazione al 65% (con tetto massimo pari a 60.000 euro per singola unità immobiliare).

Il Conto Termico è un’iniziativa volta a incentivare interventi di efficienza energetica e produzione di energia termica da fonti rinnovabili.

L’incentivo non è di natura fiscale e si riceve tramite bonifico bancario, erogato direttamente dal GSE, sul proprio conto corrente.

Il limite massimo per l’erogazione degli incentivi in un’unica rata è di 5.000 euro e i tempi di pagamento sono all’incirca di 2 mesi.

Detrazione Fiscale 65% è la “classica” detrazione di cui abbiamo parlato anche in merito al fotovoltaico da balcone, che prevede un recupero a rate annuali per dieci anni dalla spesa sull’IRPEF (Imposta sul reddito delle persone fisiche) o sull’IRES (Imposta sul reddito delle società).

Per ricevere l’incentivo, l’itervento va’ dichiarato sul portale di ENEA, accedendo al profilo Bonus Casa.

Come per il Conto Termico, è possibile accedere all’incentivo solo nel caso l’impianto venga installato su un edificio già esistente al fine di aumentare l’efficienza energetica dell’immobile.

L’incentivo copre 65% del totale della spesa sostenuta, ovvero la somma di tutte le operazioni di installazione dell’impianto (fornitura, posa in opera, opere murarie a supporto, spese professionali, etc.).

Per le persone fisiche la detrazione si applica sul totale speso (comprensivo di IVA), mentre per le aziende la quota detraibile si calcola su base imponibile.

I due incentivi non sono cumulabili.

E’ obbligatorio saldare ogni spesa tramite pagamento elettronico; nel caso di un bonifico, si deve selezionare l’opzione corretta (generalmente è presente la dicitura “opere di ristrutturazione e efficientamento energetico”) in modo da renderlo “parlante”.

Voglio una casa energicamente autonoma! Che impianti devo installare per il mio fabbisogno energetico?

Un impianto fotovoltaico per l’energia elettrica e un impianto solare termico per l’energia termica, se ben studiati in base ai propri consumi, possono ridurre sensibilmente il prelievo di energia dalla rete nazionale. Il passo successivo è un riscaldamento a pavimento con pompa di calore e l’utilizzo di una piastra a induzione per cucinare, in modo da poter fare a meno del gas naturale.

Ho un abbastanza spazio sul tetto per un impianto fotovoltaico e un solare termico: che accortezze devo seguire?

L’accortezza maggiore riguarda l’esposizione per il fotovoltaico (sud, sud-est e sud ovest) e l’inclinazione per il solare termico (nel caso si scelga un impianto a svuotamento).

Il solare termico non sfrutta la luce, ma il calore del Sole, quindi non è strettamente necessario tenere a mente l’esposizione a sud.

Non ho molto spazio sul mio tetto, ma vorrei entrambi gli impianti; ci sono dei sistemi ibridi?

Sì, esistono in commercio alcuni pannelli ibridi; ad oggi, l’azienda di riferimento è la britannica Naked Energy, i cui pannelli ibridi VirtuPVT sono venduti in Italia da X3Energy, con sede a Parma.

Voglio un impianto solare termico, qual è il migliore?

Quello che meglio risponde alle esigenze (e al budget) del proprietario: non esiste la soluzione migliore, ma quella più adatta.

Se però prendiamo in considerazione l’installazione di un fotovoltaico e un sistema di riscaldamento a pavimento con pompa di calore, la scelta ottimale ricade su un impianto solare termico con pannelli sottovuoto (minima dispersione di calore) e circolazione forzata (per avere acqua calda sempre pronta e disponibile).

Posso installare un impianto solare termico da solo?

Assolutamente no! Un impianto solare termico va installato sul tetto da persone esperte e qualificate, nel pieno rispetto delle norme di sicurezza.

Inoltre, l’impianto è più complesso di quello di un fotovoltaico, e prevede anche dei lavori al sistema idraulico della nostra abitazione, in modo da poter mettere in circolazione l’acqua calda prodotta.

Esistono delle normative di riferimento?

Sì, certo. Le normative di riferimento per gli impianti solari termici possono essere riportate a tre articoli principali:

1. D.L. 31/05/2021, n. 77 (Decreto Semplificazioni 2021)
2. D. Leg.vo 03/03/2011, n. 28 sull’uso dell’energia da fonti rinnovabili
3. D.P.R. 06/06/2001, n. 380 (Testo Unico edilizia)

Ci sono dei vincoli o limiti da rispettare, per l’installazione di un impianto solare termico?

No. L’installazione dei collettori solari termici è considerata attività di edilizia libera, e dunque non occorrono comunicazioni o titoli abilitativi da richiedere al Comune.

Vanno però rispettati alcuni requisiti, ovvero: l’impianto deve essere integrato nell’abitazione ed avere la stessa inclinazione e lo stesso orientamento del tetto.

Sono previsti degli incentivi per questi impianti?

Sì, è possibile richiedere uno di questi due incentivi a copertura delle spese sostenute (acquisto, installazione, messa in opera, ecc); il Conto Termico (al GSE) o la Detrazione al 65% ad ENEA.

I due incentivi non sono cumulabili fra loro, ma nel caso si facciano due impianti è possibile sfruttare un bonus diverso su ciascuno.