I giovedì della culturascientifica

Solare termico a bassa temperatura:le applicazioni ed il mercato

Centro Ricerche della TrisaiaCentro Ricerche della Trisaia

Ing. Giacobbe BRACCIOe-mail: braccio@trisaia.enea.it

Solare termico a bassa temperaturaSolare termico a bassa temperaturaSituazione Europea:

Collettori vetrati - m² installati ogni 1000 abitanti

203

264

44

51

6

0 50 100 150 200 250 300

Austria

Grecia

Germania

Danimarca

Italia

Fonte: Sun in Action II, Aprile 2003

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

1995

1997

1999

Anno

m² i

nsta

llati

per a

nno

Presenza di 3 Laboratorioperanti nel settore della

certificazione

Ripresa dell’attività ENEAnel settore del solare termico

a bassa temperatura

Obiettivi del libro bianco

3 milioni di m² al 2010 ⇔⇔⇔⇔ 0.2 Mtep

Superficie attuale di circa 400.000 m²con un installato annuale di 45.000 m²

Evoluzione del mercato italiano

COMBI

Costi dei sistemi solari e m² installati annualmente DHW = domestic hot water systems COMBISYSTEM = produzione di ACS e riscaldamento mbienti

Andamento dei costi nel mercato tedesco

CombiCombi-system-system

Fonte: Sun in Action II, Aprile 2003

Confronto tra domanda di energia termica e produzione di calore

Il grafico mostra come unsistema solare da 6 m² èin grado di coprire l’interocarico durante il periodoestivo, una partesignificativa durante lestagioni intermedie e solouna piccola porzionedurante l’inverno

Un sistema combinato con 12 m² di superficie, oltre a soddisfare quasicompletamente il fabbisogno di ACS (tranne che per una parte nelperiodo invernale), riesce a coprire la quasi totalità del carico richiestoper il riscaldamento ambientale nelle stagioni intermedie, sfruttando i piùelevati livelli di insolazione che si raggiungono in queste stagioni.

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Il “Il “Solar KeymarkSolar Keymark””

Marchio per la certificazione su basevolontaria della conformità deiprodotti solari agli standard europei.

Gli elementi fondamentali del sistema di certificazione sono:• Superamento di specifici test, effettuati da Laboratori Accreditati, in

conformità a standard EN;• Sistema di produzione in garanzia di qualità con aziende certificate ISO

9000.

Marchio diqualitàdell’UnioneEuropea

VANTAGGI del Keymark:

• Maggiore affidabilità e qualitàdei prodotti

• Prestazioni misurate conmetodi affidabili e validati

• Validità dei test in tutti i paesieuropei

Regole di schema

• Sweden (SP)• Denmark (DTI)• The Netherlands (TNO)• Germany (ITW)• Austria (Arsenal)• Switzerland (SPF)• France (CSTB)• Italy (ENEA Trisaia – Lab.

Accreditato SINAL n° 0473)• Portugal (INETI)• Greece (Demokritos)• Spain (INTA)

I Laboratorio accreditati

Solar KeymarkSolar Keymark: : Regole particolari di schemaRegole particolari di schema ((Flow ChartFlow Chart))

InternalQ - system

Externalsurveillance

Confirmingparty

Cert./insp.body

Product

License

Conformativereport

Test lab

Accreditingbody

Test results

Certificationbody

Cert./insp.body

Test

Product

Manufacturer

Customer

RequirementsEN standard

Test methodsEN standardLabel

Mark schemerules

Accreditingbody

Indietro

Cosa significa “qualità” nel solare termicoCosa significa “qualità” nel solare termico

Qualità equivale a rispetto della normativa tecnica, cheper:

COLLETTORI SOLARICOLLETTORI SOLARI Standard EN 12975

SISTEMI SOLARISISTEMI SOLARIdel tipo del tipo Factory MadeFactory Made Standard EN 12976

SISTEMI SOLARISISTEMI SOLARIdel tipo del tipo Custom BuiltCustom Built Standard EN 12977

Test previsti dalla normativa per i collettoriTest previsti dalla normativa per i collettoriSequenza test• Test di sovrapressione• Test di resistenza alle alte

temperature• Test di esposizione (stagnazione a

secco)• Shock termico esterno ed interno• Prova di pioggia• Prova di carico meccanico• Prestazioni termiche che

prevedono:• efficienza termica in stato

stazionario e resa energeticain condizioni transitorie;

• costante di tempo e capacitàtermica;

• modificatore dell’angolo diincidenza;

• perdite di carico.• Resistenza all’impatto

Sistema ad impattoverticale per prova digrandine

Dispositivo a ventose persimulazione carichi meccanicipositivi e negativi

Box prova di pioggia

Impianto di prova per i collettori

Curve di efficienza per le diverseCurve di efficienza per le diversetipologie di collettoretipologie di collettore

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

T* = (Tm-Ta)/G [m²K/W]

Effic

ienz

a (%

)

Collettore a tubi evacuati

Collettore vetratoCollettore scoperto

Indietro Collettore vetrato

Collettore a tubi evacuati

Collettorescoperto

Resa energetica per sistemi solariResa energetica per sistemi solariCaratterizzazione delle prestazioni giornaliereConsiste nella valutazione dell’energia accumulata dalsistema in diverse condizioni meteo-climatiche e adiverse temperature di carica del sistema.

0 5 10 15 20 25 30-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

Radiazione giornalie ra (MJ/m²)Q

uant

ità d

i ene

rgia

spi

llata

(MJ)

Ta -Tc= -20Ta-Tc= -10Ta-Tc= 0 Ta-Tc= 10

)(0 caTH TTHQ −++= ααα

L’energia Q accumulata dal sistema viene correlataall’energia H giunta sul piano del collettore e alladifferenza tra Tamb e Tc, secondo la relazioneseguente:

Impianto di prova per i sistemiSerbatoio

acquacalda

Serbatoioacquafredda

Serbatoiodi

accumuloTi

Tf

P

Collettore

Scarico del

draw-off

Scarico per il precondizionamento

Sistema sotto test

Valvola dimiscelazione

Sistema diacquisizioneSistema di

acquisizione

• Solarimetro;• Sens. Tamb• Anemometro

• Solarimetro;• Sens. Tamb• Anemometro

Pompa dimiscelazione

Sensori ambientali

Serbatoioacquacalda

Serbatoioacquafredda

Serbatoiodi

accumuloTiTi

TfTf

PP

Collettore

Scarico del

draw-off

Scarico per il precondizionamento

Sistema sotto test

Valvola dimiscelazione

Sistema diacquisizioneSistema di

acquisizione

• Solarimetro;• Sens. Tamb• Anemometro

• Solarimetro;• Sens. Tamb• Anemometro

Pompa dimiscelazione

Sensori ambientali

Attività di ricercaAttività di ricerca

• Simulazione di impianti solari termici ed analisi della resa energeticain condizioni stazionarie e transitorie di funzionamento (QDT)

• Sviluppo e validazione di nuove metodologie di identificazione deiparametri caratteristici dei componenti solari (lo sviluppo di tali metodiha come scopo la determinazione rapida ed attendibile dei parametri statici edinamici del collettore rispetto ai metodi attualmente disponibili)

• Sviluppo di nuove tecnologie e di specifiche normative per sistemicombinati (Combi-system) per la produzione di ACS e riscaldamentodi ambienti

• Sviluppo di nuove tecnologie per la refrigerazione degli ambientialimentati da energia solare (ad esempio: impianti con essiccanti, siasolidi che liquidi, il cui calore di rigenerazione è fornito da collettori piani aliquido o ad aria)