In genere, quando si pensa ai pannelli solari, si immagina il solare fotovoltaico (PV): pannelli installati sul tetto o in uno spazio aperto e che convertono la luce solare in elettricità. Tuttavia, i pannelli solari possono anche essere termici, nel senso che convertono la luce solare in calore invece che in elettricità. I pannelli solari termodinamici sono un tipo di pannello solare termico, chiamato anche collettore, che differisce notevolmente dai pannelli termici tradizionali; invece di richiedere la luce solare diretta, i pannelli solari termodinamici possono anche generare energia dal calore presente nell’aria.
Punti chiave
I pannelli solari termodinamici possono fungere da collettore ed evaporatore nelle pompe di calore ad espansione diretta assistite da energia solare (SAHP)
Assorbono il calore sia dalla luce solare che dall'aria ambiente e in genere non necessitano della luce solare diretta, anche se potrebbero non funzionare altrettanto bene nei climi più freddi
Sono necessari ulteriori test per valutare il funzionamento dei pannelli solari termodinamici nei climi più freddi
Mentre i pannelli solari termodinamici sono più popolari in Europa, alcuni stanno iniziando a raggiungere il mercato negli Stati Uniti
Come funziona una pompa di calore assistita da energia solare?
I SAHP utilizzano l'energia termica del sole e delle pompe di calore per produrre calore. Sebbene sia possibile configurare questi sistemi in molti modi diversi, includono sempre cinque componenti principali: collettori, un evaporatore, un compressore, una valvola di espansione termica e un serbatoio di scambio termico.
Cosa sono i pannelli solari termodinamici? Come funzionano?
I pannelli solari termodinamici sono componenti di alcune pompe di calore ad espansione diretta assistite da energia solare (SAHP), dove fungono da collettore, riscaldando il refrigerante freddo. Negli SAHP a espansione diretta, fungono anche da evaporatore: poiché il refrigerante circola direttamente attraverso un pannello solare termodinamico e assorbe calore, vaporizza, trasformandosi da liquido in gas. Il gas viaggia quindi attraverso un compressore dove viene pressurizzato e infine verso un serbatoio di stoccaggio per lo scambio di calore, dove riscalda l'acqua.
A differenza del fotovoltaico o dei tradizionali pannelli solari termici, i pannelli solari termodinamici non necessitano di essere posizionati in pieno sole. Assorbono il calore dalla luce solare diretta, ma possono anche assorbire calore dall'aria ambiente. Pertanto, sebbene i pannelli solari termodinamici siano tecnicamente considerati pannelli solari, sono per certi versi più simili alle pompe di calore ad aria. I pannelli solari termodinamici possono essere montati su tetti o pareti, in pieno sole o in completa ombra: l'avvertenza qui è che se vivi in un clima freddo, probabilmente funzioneranno in modo più efficiente in piena luce solare perché la temperatura dell'aria ambiente potrebbe non essere calda abbastanza per soddisfare le vostre esigenze di riscaldamento.
E l'acqua calda solare?
I sistemi solari per l'acqua calda utilizzano collettori tradizionali, che possono riscaldare un refrigerante, come i pannelli solari termodinamici, o direttamente l'acqua. Questi collettori richiedono piena luce solare e il refrigerante o l'acqua possono muoversi attraverso il sistema passivamente per gravità o attivamente tramite una pompa di controllo. I SAHP sono più efficienti perché includono un compressore, che pressurizza e concentra il calore nel refrigerante gassoso, e perché includono una valvola di scambio termico, che regola la velocità con cui il refrigerante scorre attraverso l'evaporatore, che può essere un pannello solare termodinamico. –per massimizzare la produzione di energia.
Quanto funzionano i pannelli solari termodinamici?
A differenza dei sistemi solari per l’acqua calda, i pannelli solari termodinamici sono ancora una tecnologia in via di sviluppo e non sono così ben testati. Nel 2014, un laboratorio indipendente, Narec Distributed Energy, ha condotto test a Blyth, nel Regno Unito, per determinare l’efficienza dei pannelli solari termodinamici. Blyth ha un clima abbastanza temperato con forti precipitazioni e i test si sono svolti da gennaio a luglio.
I risultati hanno mostrato che il coefficiente di prestazione, o COP, del sistema termodinamico SAHP era 2,2 (quando si tiene conto del calore perso dal serbatoio di scambio di calore). Le pompe di calore sono generalmente considerate altamente efficienti quando raggiungono COP superiori a 3,0. Tuttavia, sebbene questo studio abbia dimostrato che, nel 2014, i pannelli solari termodinamici non erano altamente efficienti in un clima temperato, possono funzionare in modo più efficiente nei climi più caldi. Inoltre, poiché la tecnologia ha continuato ad avanzare, i pannelli solari termodinamici hanno probabilmente bisogno di un nuovo studio di test indipendente.
Come valutare l'efficienza delle pompe di calore elioassistite
Prima di scegliere un SAHP, è necessario confrontare il coefficiente di prestazione (COP) di vari sistemi. Il COP è una misura dell'efficienza della pompa di calore basata sul rapporto tra il calore utile prodotto rispetto al suo apporto energetico. COP più elevati equivalgono a SAHP più efficienti e costi operativi inferiori. Mentre il COP più alto che qualsiasi pompa di calore può raggiungere è 4,5, le pompe di calore con COP superiori a 3,0 sono considerate altamente efficienti.
Orario di pubblicazione: 19 luglio 2022