Solare Termodinamico Prezzi e Funzionamento

L’uso dell’energia solare è di grande importanza nella riduzione delle emissioni di gas serra. I pannelli termodinamici sono simili alle pompe di calore ad aria e funzionano come i frigoriferi al contrario; assorbono il calore dall’atmosfera per convertire il refrigerante in un gas, che passa attraverso un compressore e aumenta la sua temperatura, tutto ciò per riscaldare l’acqua.
Il refrigerante entra nel pannello ad una temperatura compresa tra -20 ° C e -30 ° C, quindi anche nelle giornate fredde i pannelli possono assorbire il calore relativo proveniente dall’aria.

Funzionamento

Il compressore funziona a elettricità e per risparmiare potrebbe essere alimentato anche da un pannello fotovoltaico dedicato, o da un sistema da composto da un paio di moduli fotovoltaici ad alto rendimento che arrivino a generare da 500 ai 1000 Watt. Ovviamente questo solo durante il giorno, quindo i pannelli possono produrre elettricità convertita da energia solare.

La metrica chiave per questo tipo di tecnologia è il cosiddetto coefficiente di prestazione (COP), che misura la quantità di calore generato per ogni unità di elettricità immessa nel sistema. Un riscaldatore ad immersione, ad esempio, ha un COP pari a 1, mentre le pompe di calore ad aria hanno in genere un COP compreso tra 2 e 4.

solare-termodinamico

I fornitori di pannelli termodinamici dichiarano di avere un COP compreso tra 2 e 7. Il riscaldamento termodinamico solare è una tecnologia che può sembrare complicata, ma in realtà è un processo semplice ed energeticamente efficiente di riscaldamento dell’acqua domestica che utilizza l’energia naturale, pulita e gratuita dell’ambiente circostante. A differenza dei pannelli solari convenzionali a piastre piatte, i sistemi solari termodinamici non richiedono luce solare diretta e possono produrre calore a prescindere dalle condizioni meteorologiche, sole, pioggia, nuvole o notte, 365 giorni all’anno.

Per la verità i risultati sono un po’ piú modesti di quelli che dichiarano i produttori di impianti termodinamici per il riscaldamento di acqua. Il Narec, un istituto inglese indipendente di ricerca, ha condotto questo test. I ricercatori hanno provato un sistema utilizzando un ciclo che riproduce l’utilizzo di acqua calda di una tipica casa di famiglia, da gennaio a luglio dello scorso anno. Consideriamo però che il test è stato fatto in Inghilterra dove fa molto piú freddo , almeno rispetto al centro sud e dove piove spesso.

La COP mensile media massima dei suoi pannelli termodinamici ha fatto registrare un indice medio di 1.6, o 2.2, tenendo conto delle perdite di calore dal serbatoio.

I sistemi convenzionali di riscaldamento solare, pannelli solari termici, fanno circolare l’acqua attraverso pannelli di vetro noti come collettori per raccogliere il calore dal sole. Mentre questi sistemi solari di riscaldamento ad acqua calda funzionano molto bene per molti proprietari di case, sono per il loro stesso design inefficiente a basse temperature poiché il loro uso è direttamente collegato al clima e alla loro quantità di esposizione al sole. La cosa migliora se prendiamo in considerazione i sistemi “heat pipe” ovvero con collettori solari sottovuoto che possono funzionare bene anche in inverno e con poca insolazione.

Il solare termodinamico però va oltre e può essere ben sfruttato anche in inverno per la produzione di acqua calda.

Alcune definizioni:

  1. termodinamico domestico : può essere usato in casa per riscaldare appartamenti, ville e negozi
  2. termodinamico solare : fa uzo dei collettori solari
  3. termodinamico nwg Taurus: sistema già completo acquistabile direttamente da privati o da rivenditori
  4. termodinamico per riscaldamento : utilizzato al posto di un impianto con caldaia a gas o a condensazione
  5. termodinamico a concentrazione : possono essere aumentate le performance utilizzando un collettore che concentra i raggi del sole in un unico punto
  6. termodinamico fai da te : esiste un kit solare termico per autorealizzare un impianto
  7. termodinamico banzi : impianto molto grande costruito in Basilicata nel comune di Banzi
  8. termodinamico green power : prodotto da Enel Green Power

Pannello solare termico

si definisce tale un impianto che utilizza il sole per scaldare l’acqua da usare per uso sanitario. Provate a esporre una bottiglia d’acqua di plastica che avete dipinto di nero al sole. Dopo 1 ora è caldissima, anche in inverno. E’ il principio di funzionamento dell’ impianto solare termico. Ovviamente ci sono delle varianti :

  • collettori piani, semplici ed economici
  • collettori heat pipe o sottovuoto: piu’ costosi ma da utilizzare anche nelle giornate fredde e nuvolose

Benefici

Come suggerisce il nome, “Termodinamico” un sistema del genere funziona sul principio fisico che deriva dalla parola greca il cui significato è “moto del calore”. Le leggi della termodinamica affermano che la materia e l’energia non possono essere né create né distrutte, ma possono cambiare solo da una forma ad un’ altra. Ovviamente questo cambio può portare a distruzione o dispersione di parte dell’energia stessa in termini di efficienza.

Quindi l’energia sotto forma di calore può essere trasferita tra due diversi corpi o un corpo e i suoi dintorni, in virtù di una differenza di temperatura; cioè, un’interazione dell’energia termica avviene solo se c’è una differenza di temperatura. Ne consegue che non può esserci alcun trasferimento di calore tra due sistemi alla stessa temperatura.

Ad esempio, il contenuto di una bevanda gassata fredda in una stanza calda finirà per riscaldarsi alla stessa temperatura della stanza a causa del trasferimento di calore dalla stanza alla bevanda attraverso la lattina di alluminio con un processo di conduzione.

Lo stesso vale anche per l’energia solare termodinamica, che funziona sul semplice principio di catturare e scambiare energia, in questo caso il calore utilizzando uno speciale refrigerante ecologico al posto dell’acqua.

I pannelli solari termici ad alta efficienza energetica, che sono più come un incrocio tra un pannello solare termico e una pompa di calore ad aria, sono utilizzati per catturare il calore circostante che a sua volta viene utilizzato per riscaldare l’acqua per il riscaldamento dell’ambiente o per l’acqua calda domestica all’interno della casa.

Funzionando come un frigorifero al contrario, un refrigerante ecologico con buone proprietà termodinamiche, come una miscela R-407, viene pompato attraverso l’assorbitore termico, chiamato un collettore, come un liquido pressurizzato a freddo. Mentre circola all’interno del collettore assorbe l’energia termica dall’atmosfera circostante che ha riscaldato la piastra del collettore e all’aumentare della temperatura del liquido refrigerante, vaporizza cambiando il fluido refrigerante in un gas.

I prezzi

un sistema solare termodinamico realizzato per le esigenze di una famiglia di quattro persone costa dai 2000 a 3000 euro. Ovviamente i pannelli devono essere esposti al sole , prendere sole il piú possibile durante la giornata, ma a differenza di quelli fotovoltaici una parziale ombreggiatura non inficia di tanto il loro funzionamento.

Costo Impianto termodinamico

Per quel che riguarda lo spazio che dobbiamo avere a disposizione sono sufficienti circa 2/3 mq per il pannello che va montato esternamente e poi dobbiamo installare il serbatoio d’acqua interno da 250 litri. Quest’ultimo può essere anche stoccato all’ esterno.

riscaldamento-termodinamico

Quanto si risparmia in bolletta

non è facile rispondere a questa domanda, ma possiamo andarci molto vicino, dipende da quanta acqua calda utilizzate nella vostr famiglia? Quanti componenti ci sono? Quante docce o vasche vengono riempite al giorno? Se passate da un sistema elettrico ad uno termodinamico il risparmio è notevole in bolletta, possiamo dire una cifra intorno ai 400 euro l’anno per una famiglia di 5 persone. Ciò significa che calcolando un costo iniziale dell’impianto di 4000 euro , considerati gli incentivi fiscali, in 6-7 anni abbiamo recuperato l’investimento iniziale.

Incentivi fiscali

se sostituiamo un sistema elettrico, ad esempio il vecchio scaldabagno elettrico o uno scalda acqua a gas, con un impianto solare termodinamico sono previste le detrazioni del 65% sulla metà della spesa sostenuta per l’acquisto. Inoltre molte Regioni e Comuni mettono a disposizione ulteriori incentivi. Le detrazioni , come quelle per le ristrutturazioni edilizie, vanno spalmate in 10 anni. Ad esempio se la nostra spesa è di 5000 euro, il 65% di tale somma viene detratto in rate uguali per 10 anni.

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Fotovoltaico da usare con Celle Combustibili ed Idrogeno

Oltre ad utilizzare le batterie per immagazzinare l’energia prodotta dai sistemi fotovoltaici è anche possibile utilizzare l’idrogeno come “mezzo di stoccaggio“. Il vantaggio nel suo uso per accumulare energia è che quando si desidera recuperare quella immagazzinata, l’idrogeno viene fatto reagire con l’ossigeno per formare acqua, ciò provoca una reazione esotermica che non fa
avere sottoprodotti di carbonio.

Se ad esempio l’idrogeno è bruciato in aria per produrre vapore in grado di girare una turbina per generare elettricità, l’acqua è il sottoprodotto, con una quantità relativamente minima di ossidi di azoto. In una cella a combustibile l’idrogeno si combina con l’ossigeno per produrre acqua, elettricità e calore.

Come avremo già letto da qualche parte l’idrogeno può anche essere utilizzato come combustibile per alimentare un veicolo, come un’automobile, un bus. L’idrogeno è un vettore, un qualcosa che trasporta energia, ma che ha bisogno di altra energia per essere prodotto. Se la fonte fosse quella fotovoltaica, avremo energia completamente pulita.

Celle Combustibili ed Idrogeno

Forse il più importante vantaggio nello stoccaggio è la densità di energia dell’idrogeno. Una delle più alte densità di energia nei combustibili convenzionali è quella della benzina, che contiene circa 1.047.000 Btu / ft3. Per avere la stessa quantità di energia gli accumulatori necessitano di circa 120 batterie avendo circa 2.000 Btu / ft3 di capacità di stoccaggio.

La capacità di stoccaggio dell’ idrogeno liquido è vicina ai 240.000 Btu / ft3, mentre quello gassoso è in grado di stoccare circa 47.000 Btu / ft3. Dato che la combustione di benzina e di altri carburanti di origine fossile produce emissioni di CO2, e che quella dell’ idrogeno invece produce acqua, capiamo come potrebbe essere “facile” liberare le nostre città dallo smog.

L’ elettrolisi dell’ acqua è un metodo comune per produrre idrogeno. L’uscita di un impianto fotovoltaico è in corrente continua, ad un livello favorevole per produrre un  elettrolisi efficiente.

La sfida futura è quella di produrre idrogeno in modo efficiente con un sistema in cui la potenza vari significativamente quando una nuvola passa sopra il campo fotovoltaico. Una volta che l’idrogeno è prodotto, può essere utilizzato in loco, oppure può essere trasportato per altri usi. Ad esempio realizzato in luoghi caldi e trasportato nelle regioni con meno sole.

Il recente uso delle celle a combustibile per l’uso in applicazioni automobilistiche ha nuovamente
acceso l’interesse nella produzione dell’ idrogeno. La stessa tecnologia utilizzata nel settore automotive può essere benissimo usata per applicazioni di stoccaggio nel campo fotovoltaico.

idrogeno_pile

Una cella a combustibile funziona in modo simile ad una batteria, dato che produce energia elettrica attraverso un processo elettrochimico. La prima cella a combustibile è stata costruito nel 1839 da Sir William Grove, ma l’ elevato costo delle celle a combustibile, tuttavia, li ha tenuti fuori uso pratico finché la NASA ha deciso di usarle nei voli spaziali per fornire elettricità e acqua.

Le celle a combustibile sono ora prodotte in una vasta gamma di potenza. Quelle più piccole sono dimensionati per alimentare videocamere ei PC portatili. La reazione di una cella a combustibile è esotermica, quindi se applicata abilmente, le celle possono fornire sia calore che energia elettrica ad un edificio.

Catturando il calore, l’efficienza complessiva del sistema viene incrementata, a condizione che il calore sia messo a disposizione con sistemi come il teleriscaldamento.

La cella alcalina (AFC) contiene una soluzione al 30% di KOH come elettrolita. La cella a scambio protonico (o elettrolita polimerico) membrana (PEMFC) incorpora una membrana semipermeabile che passerà ioni idrogeno, causando un protone di scambio.

La cella ad acido fosforico (PAFC) è basata su acido fosforico in soluzione al 103% soluzione. La cella a carbonati fusi (MCFC) è basata su una miscela eutettica fusadi carbonato di litio e carbonato di potassio. La cella a ossidi solidi (SOFC) si basa su un elettrolita stabilizzato di ossido di zirconio.

Le celle combustibili a bassa temperatura sono circa due volte più efficienti rispetto ai convenzionali motori termici nella conversione dell’ energia immagazzinata nell’idrogeno. I motori elettrici potrebbero funzionare ad altissima efficienza,il problema da risolvere è che e rimangono abbastanza costose e richiederà un ulteriore sviluppo per ridurre il loro costo. Le celle a combustibile richiedono anche una fonte di idrogeno, che, come abbiamo sopra menzionato, potrebbe benissimo arrivare da fonti rinnovabili come il fotovoltaico.

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Il Solare Termoelettrico Prezzi e Convenienza

Il solare termoelettrico, chiamato anche termosolare a concentrazione è una tecnologia molto efficiente per produrre energia elettrica e acqua calda utilizzando specchi che concentrano i raggi del sole in unico punto raggiungendo temperature elevatissime. Le centrali termoelettriche possono arrivare anche a potenze di centinaia di Mw e uno solo di questi impianti potrebbe soddisfare il fabbisogno energetico di una piccola città. Ci sono anche impianti a concentrazione casalinghi, che possono essere utilizzati per produrre energia elettrica per la propria casa o azienda ad un prezzo modesto.

A differenza di un normale impianto, ad esempio uno fotovoltaico da 3 Kwp, possono produrre energia elettrica anche di notte tramite tecnologie che conservano in maniera adeguata il calore accumulato durante il giorno per utilizzarlo quando non c’è il sole.

pannello_concentrazione

Gli specchi “concentrano” il raggio solare ricevuto in una piccola cella di silicio. Si risparmia sul materiale, il silicio, presente in una piccola area rispetto ad un normale modulo, e allo stesso tempo si avrà una potenza maggiore, un rendimento più alto in termini di produzione di energia elettrica a costi minori .

I maggiori produttori di energia che fanno uso di questa tecnologia sono la California e la Spagna e, secondo Greenpeace, nel 2017 nel mondo il 7% dell’energia prodotto sarà fatto tramite termoelettrico.

Le moderne tecnologie termosolari raggiungono il pareggio delle emissioni di CO2 prodotte in fase di realizzazione, installazione e messa in opera degli impianti dopo 3-6 mesi di attività, mentre la vita utile di una centrale è di 20-25 anni. La manutenzione di questi impianti è comunque superiore rispetto ai sistemi fotovoltaici in silicio cristallino. Punto piú delicato è il concentratore e gli specchi.

solare_termodinamico

I progetti in fase di realizzazione sono molti, li potete vedere in tempo reale sul sito Desertec, in Italia attualmente sono presenti tre impianti: a Casaccia vicino Roma, a Massa Martana e quello piú grande da 5 Mw, il progetto Archimede dell’ Enel a Priolo Gargallo vicino Siracusa, in Sicilia.

L’obiettivo del progetto Desertec è coprire entro il 2050 il 15% del fabbisogno europeo di energia elettrica. Una parte dell’ energia generata rimarrebbe a disposizione dell’area locale dove è prodotta, il calore residuo prodotto, le celle scaldano tantissimo, potrebbe essere utilizzato per desalinizzare l’acqua marina.

Nonostante i 3 progetti presenti in Italia , i nostri governanti non sembrano essere molto interessati a questa tecnologia così efficiente. La mozione 1-00155 presentata in Senato da personaggi di spicco come Dell’ Utri e Gasparri nel 2009 sottolineava come il solare termodinamico non fosse proficuo perchè aveva bisogno di grandi spazi per un installazione ed un costo di 6 euro a watt!!. I soldi bisognava dirottarli sul nucleare perchè occupava meno spazio e, in termini economici, era piú efficiente. I rischi legati al nucleare li conosciamo tutti, inoltre lo stoccaggio delle scorie radioattive è un problema che non si risolverà mai.

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Mini Eolico Domestico Costi e Convenienza

minieolicoNon ci sono solo i pannelli fotovoltaici per produrre corrente elettrica da fonti rinnovabili, ma anche gli impianti eolici domestici. Con i primi sfruttiamo il sole come fonte di energia, con i secondi il vento.  Cerchiamo di capirne un po’ di più il funzionamento.
Un impianto eolico domestico presenta una struttura piuttosto semplice: è formato da un palo ancorato nel terreno, mantenuto dritto da più tiranti, con un’altezza compresa fra i 18 e i 31 metri da terra, oppure tra i 3 ed 10 metri se la pala è installata sul tetto.

Alla sommità del palo troviamo una turbina eolica (aerogeneratore), composta da delle pale esterne e un alternatore inscatolato in modo da preservarlo dai rovesci temporaleschi. Grazie all’azione del vento, le pale girano andando ad azionare l’alternatore che produce energia elettrica.
E’ facile comprendere che più in alto è posizionata la turbina, più forte soffierà il vento, dunque, sarà prodotta maggiore energia.

La turbina anteriormente è provvista di un cono, in grado di offrire al generatore un profilo aerodinamico, che va a convogliare i fluidi dell’aria sulle pale. Posteriormente, invece, si trova una banderuola, atta ad orientare la turbina verso la direzione del vento.
Vi sono ovviamente impianti eolici tecnologicamente più avanzati. Quest’ultimi dispongono di un controllo elettronico della velocità delle pale, che va a rallentare in caso di condizioni critiche, al fine di preservare l’impianto da guasti.

Eolico domestico – I costi

Conviene dotarsi di questo tipo di impianti dal punto di vista economico? A leggere i dati provenienti dalle statistiche in materia, sembrerebbe proprio di si, anche se bisogna fare una serie di considerazioni. Una turbina da 400 watt, la marca più conosciuta è la statunitense Southwest Wind power che distribuisce Air X, che costa circa 1200 euro. A questo prezzo dobbiamo aggiungerci un kit antivibrante per installarla, l’inverter, i cavi ed eventualmente le batterie se vogliamo stoccare l’energia. Se facciamo due calcoli, il prezzo è poco concorrenziale rispetto ad un impianto fotovoltaico. Andremo a spendere circa 8mila euro. Ci sono dei kit (questo qui è da 2,4 kwp per un’apertura delle pale di 3,7 metri) che alcuni installatori propongono a 5000 euro. Già va meglio ma dobbiamo cercare di capire quanta elettricità potremo produrre. E’ vero che una pala occupa meno spazio rispetto ad un pannello fotovoltaico, ma dobbiamo vivere in un posto dove il vento soffia COSTANTEMENTE e non a raffica. Insomma non tutti i luoghi sono idonei per l’installazione.Ricordiamo anche che le pale quando girano, sono un pochino rumorose (45 db di rumorosità a 12 metri di distanza della pala).

Cliccate qui per dare un’occhiata alla mappa dei venti, i luoghi più indicati dove soffia di più.

Quanta energia si può produrre: dipende dal vento. Se è costante, a 10 nodi, con un generatore da 2,4 kw possiamo produrre anche 2000 kw l’anno.

Eolo domestico – Impianti eolici off grid

Baite di montagna, illuminazione stradale, abitazioni non servite dalla rete elettrica, imbarcazioni, gli impianti eolici off grid rappresentano la soluzione perfetta in questi casi.

Una scelta dettata dalla necessità, che, tuttavia, può anche derivare da una scelta precisa. Non mancano, infatti, le persone che pur avendo la disponibilità di energia elettrica all’interno della propria abitazione, decidono di affidarsi esclusivamente al sole e al vento per alimentare i servizi presenti all’interno delle mura domestiche. Una scelta “green” che consente di risparmiare un bel po’ di denaro.

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