Collettori solari, detti anche collettori solari termici, sono progettati per raccogliere il calore dalla luce solare. Questa tecnologia viene generalmente utilizzata per il riscaldamento dell'acqua, anche se a volte per il riscaldamento dell'aria o per la cottura e in alcune applicazioni per la produzione di energia. Questo articolo offre indicazioni nella scelta del raccoglitore giusto per le tue esigenze ed esamina alcune delle migliori scelte disponibili oggi sul mercato.
Sommario
La crescita del mercato dei collettori solari
Introduzione ai collettori solari
Collettori solari piani
Collettori solari a tubi sottovuoto
Altri tipi di collettori solari
Conclusioni
La crescita del mercato dei collettori solari
Il mercato dei collettori solari termici sta mostrando una crescita sana nel periodo fino al 2031, in gran parte dovuta alla crescente domanda di fonti energetiche alternative e all’aumento del prezzo di fornitura del fornitore di energia elettrica della rete nazionale. La fornitura di acqua calda per molti è una necessità, soprattutto nei paesi dal clima freddo, mentre il riscaldamento delle piscine è un’opzione pratica ed economica per il mercato del lusso.
Tra il 2022 e il 2031, il tasso di crescita annuo composto (CAGR) è previsto al 5.1% da parte di un Valore nel 2021 di 21.5 miliardi di dollari ad un Valore nel 2031 di 35.3 miliardi di dollari.
Quando tale crescita viene suddivisa per tipo di collettore solare, il stessa ricerca mostra che la tecnologia dei tubi sottovuoto supererà la crescita dei collettori a piastra piana, mentre altre tecnologie di collettori ad acqua e collettori ad aria non smaltati avranno una quota minore e una crescita minore.
La quota di mercato primaria è determinata dall’uso residenziale, seguito dall’uso commerciale e industriale. Si prevede che l’Asia Pacifico vedrà la domanda maggiore, in particolare Cina e India a causa della loro popolazione in rapida crescita, dell’elevata domanda di energia e del sostegno governativo ai sistemi di energia rinnovabile.
Introduzione ai collettori solari
I collettori solari sono progettati per catturare il calore dai raggi del sole e trasferirlo nel modo più efficiente possibile a un'applicazione di riscaldamento. Sono utilizzati più frequentemente per il riscaldamento dell'acqua, per fornire acqua calda a una casa o per riscaldare una piscina. All'interno dei sistemi di riscaldamento dell'acqua residenziali, l'acqua riscaldata dal collettore solare viene trasferita e immagazzinata nello scaldabagno principale per integrare il sistema di riscaldamento dell'acqua domestico. Nei paesi con un’alimentazione elettrica incoerente, la casa può comunque produrre acqua calda durante le ore diurne e integrare il riscaldamento dell’acqua quando è disponibile l’energia elettrica della rete principale.
Esistono due tipi principali:
- Collettori a piastra piana che contengono una serie di tubi riempiti d'acqua per riscaldare direttamente l'acqua utilizzabile o per raccogliere e trasferire il calore.
- Collettori a tubi sottovuoto che utilizzano un mezzo collettore di calore, contenuto all'interno di un tubo di vetro riempito sotto vuoto per migliorare la conduttività termica e ridurre la perdita di calore.
Alcune semplici considerazioni sulla selezione sono:
- I collettori a tubi sottovuoto sono considerati i migliori sistemi per i climi più freddi, grazie alla loro efficiente cattura del calore. I collettori piani sono una scelta più comune per i climi tropicali e subtropicali.
- I collettori solari a tubi sottovuoto riscaldano rapidamente l'acqua, fino a circa 200 gradi Fahrenheit, mentre i collettori a piastre piane si riscaldano più lentamente, fino a un massimo o circa 140 gradi Fahrenheit.
- I collettori piani sono generalmente più economici dei collettori a tubi sottovuoto, sebbene il costo aggiuntivo possa essere compensato da una maggiore efficienza nella generazione di calore.
L'efficienza dei diversi collettori solari viene solitamente misurata con modelli matematici che utilizzano una serie di fattori, tra cui la superficie, la temperatura ambiente e vari altri fattori come la riflettività. Tuttavia, i fattori primari possono essere riassunti come la quantità di assorbimento di calore, data l’energia solare disponibile, per fornire una percentuale di efficienza. È auspicabile un intervallo compreso tra il 60% e l'80%.
Questi numeri non sono prontamente disponibili presso i venditori, ma l'acquirente può chiedere informazioni. Altri fattori di selezione saranno basati sull'applicazione desiderata, sulla posizione/posizione del collettore e sulle tipiche condizioni di luce solare. L'utente dovrà misurare lo spazio disponibile per decidere quanto grande e quante unità possono essere installate.
Tieni presente che i collettori solari differiscono dai pannelli a celle solari o dai pannelli solari fotovoltaici, che utilizzano una serie di celle fotovoltaiche (PV) che eccitano gli elettroni. Questi elettroni eccitati vengono quindi fatti passare attraverso un circuito per generare corrente continua che può essere utilizzata direttamente per alimentare i dispositivi o essere immagazzinata in batterie per un uso successivo.
Collettori solari piani
I collettori solari piani sono una scelta molto comune per i collettori solari termici, poiché il loro pannello piano può essere montato su tetti inclinati senza creare un profilo irregolare.
I collettori piani sono costituiti da:
- Un pannello piatto con piastra assorbente frontale, colorata scura per un migliore assorbimento del calore.
- Una copertura protettiva trasparente che consente alla luce solare di filtrare attraverso la piastra assorbente. Questi sono solitamente non riflettenti e possono incorporare materiali specializzati come il vetro sodo-calcico temperato.
- Un sistema di circolazione in tubi di rame che consente al fluido di circolare attraverso il pannello per rimuovere e assorbire il calore dalla piastra. Nei climi caldi questo fluido è solitamente acqua, mentre nei climi freddi può essere una miscela antigelo. Se al posto dell'acqua viene utilizzato un fluido tipo antigelo, il calore raccolto viene trasferito al serbatoio dell'acqua calda per riscaldare l'acqua.
- Isolamento attorno al pannello per ridurre eventuali perdite di calore.
Collettori solari a tubi sottovuoto
Collettori solari a tubi sottovuoto sono i tipi di collettori solari termici più diffusi in tutto il mondo. Questi collettori utilizzano tubi di vetro disposti in parallelo, con due strati di tubo di vetro, uno dentro l'altro. Tra i due tubi di vetro viene creato un vuoto che riduce la perdita di calore. All'interno della camera d'aria è presente un mezzo assorbente che cattura il calore per trasferirlo al sistema idrico.
I sistemi a tubi sottovuoto sono altamente efficienti nell’assorbire e trattenere il calore dall’energia solare e generalmente più efficienti dei collettori a piastre piane.
Altri tipi di collettori solari
Collettori solari termici parabolici
I collettori parabolici sono collettori solari termici che utilizzano uno specchio metallico lucido disposto a forma di conca o conca per focalizzare i raggi del sole direttamente su un punto da riscaldare.
Collettori solari parabolici sono curvati lungo un piano per concentrare l'energia solare su un tubo che corre lungo il centro della vasca. Il fluido all'interno del tubo viene riscaldato dai raggi focalizzati e viene quindi convogliato per essere utilizzato come fonte di calore. Nell'esempio sopra, i prezzi del venditore per metro quadrato, sono compresi tra 3 $ al mq e 6 $ al mq a seconda della quantità ordinata.
Gli avvallamenti parabolici sono fissi sul posto, allineati al sole nel suo punto di luce solare ottimale e necessitano di spazio longitudinale per l'array. Di solito non vengono acquistati per uso domestico e più tipicamente hanno applicazioni per aziende agricole e altri usi commerciali.
I collettori solari parabolici, come suggerisce il nome, sono a forma di piatto e utilizzano una superficie a specchio lucida per focalizzare il sole su un unico punto davanti al piatto. Sono tipicamente utilizzati per il riscaldamento dell'acqua e per cucinare, come nell'esempio sopra che mostra un bollitore posizionato nel punto focale del piatto.
Per questi collezionisti, la scelta principale per l'acquirente è la dimensione della parabola, con l'esempio sopra che mostra una parabola di 1.5 m di diametro, venduta per circa US$ 23. Questi modelli sono descritti come fornelli solari da cucina, ma dovrebbero essere posizionati dove ricevono sufficiente luce solare. Sono sufficientemente piccoli da poter essere spostati facilmente e possono essere assemblati rapidamente per un utilizzo ad hoc.
I modelli più avanzati utilizzano una parabola con base fissa, ma con un sistema di inseguimento per ruotare e inclinare la parabola per seguire il percorso del sole. Questi modelli non sono semplici piatti da cucina ma raccolgono e convogliano il calore raccolto.
Collettori d'acqua e collettori d'aria non smaltati
Questi collettori solari utilizzano un assorbitore come i collettori piani, ma senza copertura vetrata. Sono metodi semplificati per raccogliere il calore per l'acqua o per convogliare l'aria riscaldata in un edificio residenziale o commerciale.
Conclusioni
I collettori solari termici sono un acquisto sempre più popolare per uso residenziale e commerciale. Questi sistemi sono economici da acquistare e installare e sfruttano la fonte di energia rinnovabile facilmente disponibile, il sole. Utilizzando l’energia solare direttamente dalla luce solare, incanalano l’energia direttamente per riscaldare l’acqua, l’aria o anche il cibo, oppure dirigono l’energia verso un mezzo di raccolta del calore che viene poi utilizzato nei sistemi di riscaldamento.
Per gli utilizzi più comuni di riscaldamento dell'acqua ad uso domestico, per bagni, docce e per il riscaldamento di piscine, la scelta principale ricade sui collettori solari termici a piastre piane, oppure sui collettori solari termici a tubi sottovuoto.
Poiché la tecnologia dei tubi sottovuoto utilizza uno spazio sotto vuoto per migliorare la cattura termica e ridurre la perdita di calore irradiato, sono considerati più efficienti dei collettori a piastre piane. Si riscaldano più velocemente, a una temperatura maggiore e trattengono il calore in modo più efficiente. In confronto, costano più dei collettori piani, ma questo può essere calcolato come molto competitivo in termini di dollaro per unità termica.
I potenziali acquirenti vorranno anche esplorare altre scelte disponibili, come i collettori solari parabolici o i collettori ad aria semplificati, a seconda delle loro esigenze. Per ulteriori informazioni sull'ampia selezione di collettori solari termici disponibili sul mercato, consulta lo showroom online all'indirizzo Chovm.com.
