Autocostruzione di un pannello solare termico (alla scoperta dell'acqua calda)

Capitolo I°: Il sole come fonte di energia
Da cosa nasce l’esigenza di scrivere una breve storia sull’utilizzo dell’energia solare? La necessità è stata quella di capire perché in passato sono state preferite altre fonti di energia e se quella solare, ecologica e inesauribile, avrà un futuro.
I Greci sembrerebbero essere stati i primi a scrivere nero su bianco le regole per sfruttare al meglio l’energia del sole. Nel IV secolo a.C. Socrate scrisse: “in quelle case che si affacciano a sud, il sole penetra nel portico in inverno”. Il filosofo greco individuò gli aspetti necessari per la costruzione di una casa passiva: le stanze principali si dovevano affacciare a sud, la parte della casa esposta a nord doveva essere protetta dai venti freddi e, in estate, le finestre rivolte a sud, andavano oscurate con delle gronde. Il bisogno di ricorrere a questi accorgimenti fu dettato dalla scarsità di legna locale, combustibile che veniva infatti importato.

I Romani affrontarono lo stesso problema nel I secolo d.C.: il vetro, conosciuto da tempo, venne utilizzato per chiudere le finestre e iniziò così l’era dell’effetto serra, che per legge doveva presentare almeno una porzione di casa riscaldata dal sole. Una serra a vetri vera e propria fu inoltre costruita nel 37 d.C. per portare sulla tavola dell’imperatore Tiberio cocomeri maturi anche fuori stagione.
Leonardo Da Vinci, già nel Cinquecento, aveva approfondito lo studio di parabole per concentrare l’energia solare da impiegare nell’industria dell’epoca, e soltanto due secoli più tardi Lavoisier fu in grado di fondere il platino (punto di fusione 1780 °C) in un crogiuolo riscaldato da un concentratore di raggi solari.
Il naturalista svizzero Horace de Saussure inventò nel 1767 una sorta di pannello solare termico, ovvero la prima cucina solare: una pentola colorata di nero, riempita d’acqua e chiusa in un contenitore di legno con più vetri sovrapposti, a creare una camera riscaldata dal sole.

Nei primi anni del Novecento, questa invenzione, ripresa e migliorata, fu prodotta a livello industriale in California. William J. Bailey, nel 1909, migliorò lo stesso sistema creando due ambienti separati: da una parte il pannello che riscaldava l’acqua e dall’altro l’accumulo di acqua calda. Venne così risolto il problema del raffreddamento dell’acqua nelle ore notturne, tipico del sistema originario. Ed è questo il metodo che viene utilizzato ancora oggi.

Ancora in California, nel 1920, fu scoperto il gas naturale; tale evento comportò la chiusura dell’industria dei pannelli solari, che nel 1923 si trasferì in Florida. La prima casa solare attiva venne costruita nel 1939.....


Capitolo III°: A cosa serve un pannello solare termico?
Un pannello solare termico serve a scaldare acqua con l’energia che ci arriva ogni giorno dal sole. Il sole irradia fino a 1000 W per metro quadrato di energia solare. Per avere un’idea di quanta energia ci viene regalata ogni giorno basta pensare che il sole in un anno irradia un totale di 30 volte l’energia contenuta in tutte le riserve mondiali di carbone, petrolio, gas naturale e uranio. L’assurdità è che solo lo 0,4 per cento dell’energia prodotta nel mondo proviene dal geotermico, solare ed eolico messi insieme.

Un boiler elettrico da 50 litri che scalda l’acqua alla temperatura di 60 °C consuma mediamente 2600 Wh (cioè 2600 W per un’ora di funzionamento). Ammettendo che il nostro pannello solare termico riesca a convertire il 50 per cento di energia solare in energia termica, per scaldare lo stesso quantitativo di acqua ci basterebbero un’ora di sole e 5,2 metri quadrati di pannelli. Oppure, se utilizziamo l’acqua calda principalmente alla sera o alla mattina e abbiamo a disposizione tutta la giornata per scaldare la nostra acqua, ci basterà meno di un metro quadrato di pannello nel periodo estivo (circa 0,75 metri quadrati).

Dal momento che il pannello solare termico sfrutta l’energia solare, non funziona di notte e nei giorni in cui il sole è coperto. Per ovviare a questo inconveniente si usa scaldare un accumulo di acqua (boiler scaldato dai pannelli solari termici). Questo accumulatore viene coibentato, cioè protetto in modo tale da non far raffreddare l’acqua calda durante la notte o nelle giornate nuvolose. Più sono i metri quadrati di pannelli e la quantità di acqua presente nell’accumulo e maggiore sarà la capacità di prelevare acqua calda nella giornata.

Il rendimento maggiore si ottiene orientando il pannello a sud con una inclinazione che varia a seconda della stagione in cui si vuole avere la massima efficienza. Se vogliamo ottenere la massima efficienza nel periodo estivo inclineremo il pannello di 30° rispetto all’asse orizzontale; nel periodo invernale dovremo invece inclinare il pannello di 60° rispetto all’asse orizzontale....

- Avvertenze e sicurezza

- Il sole come fonte di energia 
- Il picco di Hubbert e la fine del petrolio 
- A cosa serve un pannello solare termico? 
- Tipologie di pannelli solari termici 
- Dimensionare un pannello solare termico 
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- Un impianto a inseguimento solare autocostruito

- Rete per l’autocostruzione del solare termico

- Il solare termodinamico: una promessa per il futuro?

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