Cosa sono i collettori solari?
Un collettore solare è pannello che cattura l’energia solare contenuta dalla luce solare e la converte in calore.
Poiché quasi l’intero spettro della radiazione solare viene utilizzato per produrre calore, l’efficienza di questi collettori è compresa tra il 60% e il 75%.
Da un punto di vista funzionale, il componente principale dell’assorbitore solare è l’elemento che converte la luce solare in energia termica e produce calore. Successivamente, l’energia termica viene prelevata dal collettore e raccolta in serbatoi o utilizzata direttamente.
Tipi di collettori solari
Collettori solari piani
collettori solari piani
In linea di principio, un collettore solare ha un alloggiamento metallico rettangolare in cui sono montati gli altri elementi. Attraverso una finestra di vetro la luce del sole cade su una superficie che assorbe quasi l’intera gamma spettrale.
L’energia termica risultante non viene persa a causa del collettore isolato. La convezione di calore verso l’esterno è limitata da una o più finestre.
Nei collettori sottovuoto questo aspetto è quasi del tutto eliminato. Le radiazioni di calore dovute alla propria temperatura sono inoltre prevenute dal vetro della finestra che è opaco per lunghezze d’onda maggiori. Questo calore viene trattenuto all’interno del collettore, portando l’equilibrio termico ad una temperatura superiore rispetto alla situazione senza finestra.
Questo effetto è noto come effetto serra. I moderni collettori solari utilizzano vetri speciali contenenti il minor ferro possibile e con maggiore resistenza alla grandine e al carico di neve.
Un elemento assorbente, in particolare nei collettori del vuoto, può avere una selettività della lunghezza d’onda in modo che, da un lato, possa assorbire una vasta gamma di radiazioni solari e, dall’altro, possa avere un’emissione il più bassa possibile nel vicino gamma infrarossa per ridurre l’emissione di calore.
L’elemento di assorbimento del calore emette il calore che scorre attraverso tubi di rame o alluminio collegati. L’agente di calore che trasporta calore all’utente o ad un contenitore di stoccaggio. Alcuni hanno circuiti di riscaldamento solare aperti, il che significa che attraverso i tubi del collettore scorre anche acqua, necessaria per l’utente.
Nelle regioni a maggiore rischio di gelo, vengono solitamente utilizzati circuiti separati. Il circuito primario del collettore contiene un fluido resistente al gelo (antigelo). Il calore viene trasferito dal circuito primario attraverso uno scambiatore di calore ad acqua dal circuito secondario, l’utente.
Collettori solari sottovuoto
I collettori a tubi sottovuoto sono costituiti da tubi paralleli dietro i quali si trovano i riflettori, concentrando la radiazione solare. I tubi sottovuoto sono costituiti da due tubi di vetro concentrici tra i quali è lo spazio. Il tubo interno è circondato da un assorbente, collegato a un tubo di rame attraverso il quale circola un agente di riscaldamento.
Il vuoto tra i tubi riduce al minimo la perdita di calore per convezione e conduzione, consentendo prestazioni superiori.
Tali collettori sono più efficienti in aree con temperature moderate, giustificando il loro utilizzo in aree calde con solo le installazioni tecniche dove sono necessarie temperature più elevate.
Un altro vantaggio è che la superficie assorbente è sempre perpendicolare alla direzione dell’energia solare assorbita durante il giorno. La tecnologia utilizzata nella fabbricazione di questo tipo di collettore è simile a quella delle centrali termiche con vasche paraboliche.
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