L’Italia ha un grande potenziale per diventare un hub del solare termico in Europa. I motivi per credere in questa fonte e tecnologia rinnovabile sono molti. Intanto perché conta su un settore già consolidato, che impiega circa 1.800 addetti e genera un fatturato di 240 milioni di euro.
“La storia dell’evoluzione energetica ci insegna un principio fondamentale: la diversificazione è cruciale per costruire un sistema energetico resiliente, capace di prevenire concentrazioni di potere, squilibri economici e dipendenze industriali. Adottare massicciamente fonti energetiche rinnovabili non è solo una scelta responsabile, quindi, ma una necessità strategica per il futuro.
“Il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC) ci indica già la strada: prevede di triplicare la produzione di energia termica solare, passando da 2,8 TWh nel 2021 a 8,1 TWh nel 2030, con un valore di mercato stimabile in 3 miliardi di euro.
In un contesto geopolitico incerto, in cui spesso l’Europa gioca un ruolo di secondo piano in ambito energetico (L’UE ha una dipendenza, in termini di import di energia, del 62,5% nel 2022, rileva Eurostat), il solare termico è in decisa controtendenza: circa il 90% degli impianti installati nel nostro continente proviene da fonti interne. I benefici del solare termico per la transizione energetica si estendono anche a economia e occupazione: il fatturato complessivo in Europa è pari a 3,4 miliardi di euro per il 2022, corrispondenti a 26.700 posti di lavoro diretti e indiretti.
Il solare termico è una tecnologia rinnovabile che sfrutta l'energia solare, abbondante in Italia, e rappresenta una risorsa strategica per il Paese. Da dati IEA [1], il calore rappresenta circa il 50% dei consumi finali di energia di cui solo il 10% è prodotto da rinnovabili termiche. Si tratta quindi di un settore con elevato potenziale di decarbonizzazione.
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A livello nazionale, dato l’esaurimento anticipato delle risorse del bando del Mase per la riqualificazione energetica dei Comuni, si potrebbero valorizzare strumenti alternativi come le Green Communities, finanziate al 100% dal Pnrr.
Il Ruolo del PNIEC e gli Obiettivi di Crescita
A livello nazionale, il PNIEC prevede di triplicare la produzione di energia termica solare, passando da 2,8 TWh nel 2021 a 8,1 TWh nel 2030, con un valore di mercato stimabile in 3 miliardi di euro [3].
Applicazioni Industriali del Solare Termico
Malgrado abbia davvero molte potenzialità, il solare termico incontra ancora molte limitazioni e ostacoli in alcuni campi applicativi, come quelli industriali e commerciali. I motivi sono diversi, illustra Solterm Italia. Le barriere sono superabili. Come lo spiega nel dettaglio lo stesso documento, a partire da una normativa “coerente ed equilibrata” a una comunicazione finalizzata a mettere in evidenza i pregi di questa tecnologia - è bene ribadirlo - matura e capace di fornire benefici.
La quota di energia associata alla produzione di beni alimentari dipende dal tipo di alimento (se di origine animale o vegetale), dalle tecniche e tecnologie utilizzate per la lavorazione, dai processi implementati per la trasformazione e conservazione, dalle modalità di trasporto. La filiera agro-alimentare consta di diverse fasi di lavorazione (dalla materia prima al prodotto finito) caratterizzate da consumi energetici specifici non facilmente quantificabili se non in maniera approssimata data la variabilità delle tecnologie utilizzate che di diversificano per sotto-settore e per tipologia di prodotto da trattare.
Tuttavia, in maniera indicativa circa il 33% dei consumi di energia è attribuibile alle principali operazioni quali: riscaldamento, essiccazione, refrigerazione, surgelazione, sterilizzazione e sanificazione. Un’ulteriore 50% dei consumi totali è destinato a soddisfare la richiesta energetica per i processi ausiliari quali: la generazione di calore di processo, la produzione di vapore e aria compressa, la produzione di freddo.
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Esempi di Applicazione nel Settore Agro-Alimentare
- Deodorizzazione: Procedimento tipico dell’industria alimentare per neutralizzare i cattivi odori.
- Maltazione: Processo dell’industria della birra per trasformare l’orzo in malto, con l’essiccazione come fase più energivora.
- Magazzini Refrigerati: Utilizzo di macchine ad assorbimento acqua/ammoniaca alimentate da impianti solari a concentrazione.
Nonostante le notevoli potenzialità offerte dal settore, attualmente le installazioni di impianti solari a concentrazione per la produzione di calore di processo a temperature medio-basse destinate al settore agro-alimentare sono piuttosto limitate.
Esempi di Impianti Solari Termici in Italia
- Birrificio Peroni: Impianto con collettori parabolici lineari per il pastorizzatore.
- Caseificio Nuova Sarda Industria Casearia: Impianto Linear-Fresnel per lavorazione formaggi, raffrescamento ed energia elettrica.
ENEA fornisce supporto al settore industriale nel miglioramento tecnologico dei diversi prodotti attraverso: analisi modellistiche, sviluppo e ottimizzazione energetica di prodotti commerciali e/o prototipi preindustriali, messa a punto di metodi per la caratterizzazione energetica, realizzazione e gestione di impianti prototipali o sperimentali e co-sviluppo con stakeholder industriali.
Altre Applicazioni Industriali
- Industria manifatturiera: Utilizzo in processi di lavaggio con temperature dell'acqua inferiori ai 100°C.
- Industria biomedicale: Produzione di acqua sanitaria a temperature precise.
Tecnologia e Funzionamento degli Impianti Solari Termici
Il principio di base comune a tutti i sistemi solari termici è semplice: la radiazione solare viene raccolta e il calore risultante viene convogliato a un mezzo di trasferimento del calore, solitamente un fluido ma anche aria nel caso di collettori ad aria. Il mezzo riscaldato viene utilizzato direttamente (ad esempio per riscaldare l'acqua del rubinetto) o indirettamente tramite uno scambiatore di calore che trasferisce il calore alla sua destinazione finale (ad esempio nel riscaldamento degli ambienti o del calore di processo industriale).
L'energia solare termica deve essere distinta da altre due tecnologie di energia rinnovabile che utilizzano direttamente il sole: l'energia solare fotovoltaica e quella a concentrazione, entrambe forniscono elettricità, mentre il calore solare fornisce riscaldamento e raffreddamento. Le tecnologie del calore solare sono molto flessibili e possono adattarsi a una vasta gamma di situazioni da utilizzare su piccola e grande scala. impianti a alte temperature (circa 1000°C).
Componenti Chiave di un Impianto Solare Termico
Un componente chiave dell’impianto è il boiler di accumulo, un serbatoio termicamente isolato che conserva l’acqua calda prodotta durante le ore di sole.
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Tipologie di Impianti Solari Termici
Esistono due categorie principali di impianti solari termici: gli impianti a circolazione naturale, più semplici e indicati per le singole famiglie; gli impianti a circolazione forzata, in cui, con l’ausilio di una pompa, si può produrre acqua calda in grande quantità.
- Impianto solare termico a circolazione naturale: Il fluido termovettore contenuto nei tubi, una volta riscaldato dall’energia solare, diminuisce la propria densità e dunque comincia a salire verso l’alto, fino a raggiungere il serbatoio dove è contenuta l’acqua, riscaldandola.
- Impianto solare termico a circolazione forzata: In questo caso il fluido termovettore, per poter circolare, ha bisogno della “spinta” di una pompa elettrica di ricircolo controllata da una centralina di comando.
A differenza degli impianti a circolazione naturale, l’impianto solare termico forzato è di taglia medio-grande ed è adoperato, oltre che per la produzione di acqua calda sanitaria, anche per l’acqua destinata per il riscaldamento degli ambienti.
Vantaggi Economici, Fiscali e Ambientali
I vantaggi di un impianto solare termico sono numerosi e riguardano benefici economici, fiscali e ambientali. Vantaggi economici: riguardano principalmente il risparmio economico generato dalla produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento tramite energia solare, con un risparmio in bolletta che può arrivare fino al 70%. Inoltre, gli impianti hanno un’elevata durata nel tempo, con costi di manutenzione ridotti, e possono essere integrati con l’impianto esistente aumentando anche la durata di vita della caldaia, perché meno sollecitata.
Incentivi e Supporti Finanziari
Servono, inoltre, incentivi equi per supportare il mercato, e un patto di filiera per un’industria “di casa”. Oltre al Conto Termico, molte regioni italiane offrono bonus e contributi locali che si possono anche sommare al Conto termico. La Lombardia offre finanziamenti agevolati per start-up attive nel settore energetico, incentivi per imprenditori agricoli che installano impianti Fer nei fabbricati rurali e contributi per la riqualificazione di impianti sportivi ed edifici pubblici.
Un esempio virtuoso è il bando della Regione Umbria, che sostiene anche l’inserimento di questi impianti all’interno delle nuove CER.
Superare le Barriere e Promuovere il Solare Termico
La prima è sicuramente l’informazione: molte persone non conoscono il funzionamento e i vantaggi del solare termico o, come detto, lo confondono con il fotovoltaico.
Un altro aspetto necessario per promuovere il solare termico è la formazione di tecnici e installatori qualificati: corsi specifici per professionisti locali garantiscono installazioni corrette e prestazioni ottimali, aumentando la fiducia degli utenti.
Va superato anche il concetto che il solare termico sia una tecnologia “datata” perché è un’opzione moderna, economica e facilmente installabile, capace di ridurre l’uso di combustibili fossili e abbattere le emissioni. Si potrebbe anche pensare che mancano esempi pubblici o condominiali che facciano da modello.
Potenziale Energetico e Radiazione Solare in Italia
Il sole è la fonte energetica che alimenta tutti gli impianti solari, termici e fotovoltaici. La quantità di energia che ogni giorno il sole fornisce alla terra, è migliaia di volte superiore a quella che viene consumata sotto forma di combustibili fossili. Questa considerazione da sola basta a smentire chi sostiene che l’energia del sole non sarebbe in grado di coprire l’attuale fabbisogno di energia.
In Italia, la radiazione globale annua è variabile, e va dai 1.370 kWh/m² l'anno di Milano ai quasi 2.000 kWh/m² l'anno di Trapani.
Efficienza e Conversione dell'Energia Solare
L’efficienza di conversione (o rendimento istantaneo) di un pannello solare è data dal rapporto tra l’energia termica istantanea prodotta dal collettore e l’energia solare che incide sulla sua superficie.
La curva di efficienza (vedi immagine seguente) mostra le variazioni dell'efficienza istantanea dei collettori al variare delle condizioni di irraggiamento solare. Si può vedere come i pannelli sottovuoto mantengano un rendimento elevato anche in condizioni climatiche sfavorevoli, mentre quelli piani vetrati sia selettivi che non selettivi risentono dell’assenza di radiazione diretta.
L’efficienza complessiva di un impianto solare non dipende unicamente dal grado di efficienza dei pannelli.
Solare Termico nel Mondo: Esempi Virtuosi
L’energia solare termica è una delle tecnologie più promettenti nel panorama delle rinnovabili. Dal cuore della Cina fino all’Italia, questa forma di energia pulita sta dimostrando il suo potenziale in termini di efficienza, sostenibilità e capacità di accumulo.
L’Esempio di Dunhuang in Cina
Nel deserto del Gobi, in Cina, sorge uno degli impianti solari termici a concentrazione più avanzati al mondo. Costruito nella città di Dunhuang, nella provincia di Gansu, questo impianto è operativo dal 2018 ed è un modello esemplare di produzione energetica sostenibile.
Come funziona: 12.000 specchi disposti in cerchi concentrici riflettono la luce solare verso una torre centrale alta 260 metri. All’interno della torre, un assorbitore di calore riscalda il sale fuso, che accumula energia termica e la trasforma in vapore ad alta pressione, azionando così una turbina elettrica.
Capacità e impatto ambientale: L’impianto può produrre fino a 100.000 kWh ogni ora, anche di notte o con cielo nuvoloso, grazie all’efficiente sistema di accumulo termico.
Il Futuro dell'Energia Solare Termica
Il sole è il futuro dell’energia. Il solare termico è il reale risparmio per le famiglie, una tecnologia semplice, non inquinante, rinnovabile, ammortizzabile in breve tempo.
La produzione di calore mediante energia solare è già oggi un’opzione interessante dal punto di vista economico, visto l’alto prezzo del petrolio e la continua crescita del costo del gas.
Sebbene la quota di energia termica di origine solare sia oggi relativamente piccola rispetto al consumo complessivo, il suo potenziale è rilevante.
Energia Solare Termica vs Fotovoltaico
Spesso si può fare confusione tra solare fotovoltaico e solare termico, ma in realtà non ci sono molti punti in comune, se non quello di utilizzare l’irradiazione solare per produrre energia. Le due tecnologie infatti sono molto diverse in termini di utilizzo, costo e durata.
Sopra i tetti di molte abitazioni è possibile vedere già da alcuni anni i pannelli solari fotovoltaici; sebbene la fonte energetica sia la stessa, ossia il sole, esiste una grande differenza tra energia solare termica e fotovoltaica. Quest’ultima infatti produce energia elettrica e viene quindi utilizzata per l’illuminazione e per tutte le altre operazioni che richiedono l’uso di corrente.
Quindi, anche gli strumenti e i mezzi utilizzati per sfruttare l’energia solare in questi due modi saranno diversi: nel caso dell’energia termica, occorre installare dei particolari pannelli, che si trovano nella sovrategola oppure incassati nel tetto, solitamente rivolti verso il lato sud della casa.
Il pannello solare termico è composto da diverse parti, ognuna con una precisa funzione e con caratteristiche diverse ma indispensabili al funzionamento dell’intero sistema. L’energia solare quindi compie un preciso percorso all’interno del pannello: passando attraverso il vetro, viene trasferita ai tubi presenti sotto l’assorbitore di luce solare, all’interno dei quali è presente un fluido termovettore, capace di accumulare e trasportare calore. Il fluido è composto da acqua e antigelo, per evitare danni alle tubature durante i mesi più freddi. Successivamente questo calore viene trasferito all'impianto vero e proprio: viene impiegato per riscaldare l’acqua fredda presente nel bollitore.
Potenziale Inesplorato in Italia
L'Italia offre condizioni meteorologiche e geografiche molto buone per l'uso dell'energia solare. Attualmente il mercato europeo è dominato da solo tre paesi - la Germania, l'Austria e la Grecia - dove negli ultimi anni è stato installato circa il 75% della superficie dei collettori e l'Italia, insieme a Francia e Spagna, sfrutta purtroppo solo in minima parte il suo notevole potenziale di radiazione solare.
Con la ratifica del Protocollo di Kyoto, la scrittura del Libro Bianco dell'Unione Europea (che prevede un incremento dell'approvvigionamento energetico da fonti rinnovabili del 12% in tutta l'UE per il 2010) ed una sempre maggiore consapevolezza dell'opinione pubblica, il ricorso sempre più ampio all'energia solare dovrà in ogni caso verificarsi anche in Italia.