Energie rinnovabili ed impianti solari termici
L'ultimo decennio verrà ricordato come “gli anni delle energie rinnovabili”,
in questa pagina provvederemo ad effettuare una breve e sentitica descrizione/classificazione.
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Energia eolica: originata dalle condizioni atmosferiche, più precisamente
dai venti. Questa forma d’energia richiede grossi investimenti e impianti di
grandi dimensioni; questi fattori ne limitano la realizzazione e li rendono
appetibili ad un ristretto numero di persone anche se, nell'ultimo periodo, sono
state realizzate piccole torri eoliche destinate a piccole comunità.
Energia da biomasse: viene prodotta utilizzando: legname, vegetali, scarti agroalimentari, liquami zootecnici e
rifiuti solidi urbani. Il legname, ampiamente disponibile in alcune zone d'italia, ed
utilizzabile per tutto l’arco
dell’anno, attualmente risulta essere supportato dal mercato che offre diversi tipi di podotti quali,
ad esempio,: caldaie domestiche
o industriali, in grado di produrre acqua calda, vapore ed eventuale energia elettrica. Un vantaggio ambientale di
questo combustibile è che, durante la sua combustione, emette la stessa quantità di biossido di carbonio
che ha assorbito durante la fotosintesi clorofilliana e quindi il bilancio è “zero emissioni”.
A livello domestico, le biomasse si utilizzano per produrre acqua calda e per riscaldamento. I produttori oggi offrono alle famiglie una serie di apparecchiature come
caldaie apposite, termocamini, stufe, anche termocucine, con rendimenti del 70-80% e punte del 90%. La piccola e omogenea
pezzatura disponibile (cippato, pellet, bricchetti) consente un caricamento e una conseguente autonomia di una caldaia anche per
diversi giorni, a funzionamento totalmente automatico. Le stufe a pellet, ad esempio, hanno
funzionamento semiautomatico e in continuo per diversi giorni, disponibili anche con produzione d’acqua
calda per il circuito dei termosifoni. Il recupero di energia da scarti e
liquami richiede la realizzazione di impianti di depurazione dotati di
fermentatori che producono biogasche può essere inviato a un motore utilizzato
per produrre acqua calda per usi sanitari, industriali, ecc. ed eventualmente
per produrre energia elettrica. Il recupero energetico dei rifiuti solidi
urbani, che prevede il ricorso a termovalorizzatori è soggetto ad una rigida
normativa riguardante le emissioni in atmosfera.
Energia idroelettrica: la più diffusa nel nostro paese; escludendo le grandi centrali idroelettriche, appare
interessante notare come, negli ultimi anni siano state realizzate centrali di piccola potenza, ad acqua fluente realizzabili da chi dispone di un corso d’acqua, anche modesto. L’energia
idroelettrica si produce inviando su una turbina dell’acqua di un corpo idrico, la quale trascina nella sua rotazione l'elettrogeneratore.
L’energia elettrica prodotta è vendibile anche al GSE (Gestore dei Servizi Elettrici spa).
In commercio esistiono piccole turbine idroelettriche
dotate controlli remoti.
Energia fotovoltaica: converte direttamente l’energia solare in energia elettrica, senza organi in movimento,
senza combustione ed emissioni nocive. La produzione autonoma di energia elettrica
attraverso pannelli fotovoltaici è una delle tecniche che meglio si presta all’uso domestico, è sufficiente appoggiarli
sul tetto, con
l’inclinazione ottimale di 35° orientati a Sud. Un impianto da 2,25 kWp produce annualmente 2.300-2.600 kWh d’energia elettrica nel
Nord Italia e 3.000-3.300 kWh nel Sud Italia. L’energia elettrica prodotta è vendibile anche al
GSE (Gestore dei Servizi Elettrici spa). Questo tipo di impianto è supportato da
contributi statali che consentono un rientro dell'investimenti in 7-8 anni.
I moduli fotovoltaici producono energia elettrica continua alla tensione di 17 V; fa parte dell’impianto un inverter per la trasformazione in
corrente alternata e completano l’impianto un’interfaccia esterna, cavi e canalizzazioni elettriche. È consentito agli utenti con impianti
sino a 20 kW di autoconsumare l’energia elettrica prodotta e cedere alla rete elettrica del distributore il surplus. Vanno montati due
contatori: uno contabilizza tutta l’energia prodotta e un altro contabilizza l’energia immessa in rete (rimane sempre in funzione
l’esistente contatore che contabilizza l’energia prelevata dalla rete).
Per usi domestici, gli impianti fotovoltaici sono collegati alla rete esterna per lo scambio d’energia, ma
sono disponibili anche impianti senza scambio con l’esterno nati per il consumo locale, dotati di un accumulo
d’energia elettrica tramite "batterie" ricaricabili che garantiscono un'autonomia di alcuni giorni.
Energia solare termica: utilizzata per la produzione di
acqua calda sanitaria ed eventualmente per alimentare circuiti di impianti di riscaldamento a bassa temperatura
di tipo radiante (a pavimento, parete o a soffitto) o come integratori dell’acqua di alimentazione della caldaia per alzare la temperatura
del fluido in ingresso (con risparmi anche del 30%). Gli impianti solari termici sono quelli che maggiormente si sono sviluppati, nel settore dell’energie
rinnovabili, anche perché hanno un alto rendimento (50 – 70%), un costo accessibile e un concreto vantaggio, e pertanto offrono
molte opportunità di installazione. La tecnologia è abbastanza matura e sono presenti sul mercato molte serie ditte produttrici.
L’energia solare è raccolta dai collettori solari che tramite scambio termico riscaldano l'acqua
presente nel serbatoio di
accumulo, il tutto è gestito da una cetralina elettronica di controllo.
La circolazione dai collettori solari al serbatoio può essere naturale o forzata. Nel primo caso i collettori hanno
nella parte superiore il
serbatoio di accumulo posto in posizione orizzontale, la circolazione del fluido termovettore
avverrà naturalmente per la differenze di temperatura del liquido in mandata
(più caldo) e del liquido di ritorno (più freddo). Questa tipologia di impianto non sempre è
realizzabile per motivi architettonici. Nel secondo caso, la circolazione forzata prevede
l'utilizzo di una pompa per "movimentare" il fluido
termovettore dal collettore al serbatoio di accumulo.
Per ottenere una produzione pressoché autonoma d’acqua calda sanitaria, i
pannelli solari devono avere una superficie minima di 1-1,5 m2 per persona nelle aree del Nord Italia,
tale dimensione riduce a 0,6-0,7 m2 nel Sud Italia. Normalmente, una superficie di 4-6 m2 di
pannelli solari termici e un serbatoio di accumulo da 150-300 litri riescono a coprire il 70-80% del fabbisogno annuo d’acqua calda sanitaria
di una famiglia di 4-5 persone. Questo tipo di impianto è supportato da contributi statali che consentono un
rientro dell'investimenti in 4-6 anni.
Alcuni esempi di impianti realizzati: