Energia solare termica, come funziona e l'utilizzo nelle industrie

Nel percorso avviato da Modofluido alla scoperta delle energie rinnovabili che contribuiscono alla transizione energetica, il solare termico si configura come una soluzione di grande interesse: in questo articolo esploriamo le potenzialità dell'energia termica solare con alcuni esempi di utilizzo nei settori industriali.

Indice: 

• Energia solare termica: come funziona?
• Energia solare termica: l'applicazione nelle industrie
  
  

Energia solare termica: come funziona?

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. La principale differenza tra energia solare termica e energia solare fotovoltaica è nel funzionamento del pannello: infatti, il pannello solare termico è progettato per estrarre il calore proveniente dall’energia del sole, mentre nel caso dell’energia solare fotovoltaica i pannelli avranno la funzione di estrarre la carica elettrica dei fotoni e convertirla in energia. 

Un sistema solare termico per il riscaldamento diretto al processo attrezzatura (Fonte: IRENA)

Le tecnologie del calore solare sono molto flessibili e possono adattarsi a una vasta gamma di situazioni da utilizzare su piccola e grande scala. Esistono tre differenti tipologie di impianti termici che si differenziano tra loro a seconda delle temperature di lavorazione:

• impianti a basse temperature (fino a 120°C);
• impianti a medie temperature (circa 500°C);
• impianti a alte temperature (circa 1000°C).

Gli ultimi due casi sono quelli principalmente utilizzati per la produzione d’energia dinamica, corrente elettrica, idrogeno, cogenerazione e trigenerazione.

Energia solare termica: l'applicazione nelle industrie

La maggior parte dei processi industriali richiede sia il riscaldamento di un flusso di fluido, come ad esempio flussi di aria calda, acqua calda, sia il riscaldamento di alcuni serbatoi come ad esempio nei forni industriali o nelle vasche di calore. I sistemi di riscaldamento esistenti per il calore di processo industriale sono basati su vapore o acqua calda da una caldaia, che utilizza principalmente combustibili fossili come petrolio, gas e carbone o elettricità generata da diverse fonti. I sistemi di riscaldamento di processo solare possono fornire fino al 20% del fabbisogno termico di un impianto. A seguire vediamo i benefici di applicazione in diversi settori industriali:

• Industria agroalimentare: le aziende agroalimentari in Italia richiedono più del 50% del loro fabbisogno termico a una temperatura inferiore ai 100 °C. Per soddisfare la domanda di calore, in questo caso si utilizzano principalmente impianti solari termici con collettori convenzionali. Caseifici, salumifici, frantoi e cantine sono le aziende principalmente interessate dai processi di lavorazione, sterilizzazione e del trattamento dei cibi, con acqua calda o tiepida e continui flussi di acqua sanitaria a determinati intervalli di temperature.
• Industria manifatturiera: il solare termico è utilizzato soprattuto nelle realtà industriali che utilizzano frequenti processi di lavaggio (ad esempio di bottiglie, serbatoi, tessuti, apparecchiature tecniche) con temperature dell'acqua inferiori ai 100°. Rientrano in questa tipologia quindi le industrie tessili, elettromeccanica, abbigliamento e calzaturiero, cartiere, cererie, chimico-farmaceutica, alimentare.
• Industria biomedicale: l'acqua sanitaria a precise temperature è un requisito fondamentale per il settore sanitario. Centri di ricerca, laboratori biomedici e strutture ospedaliere necessitano un apporto costante e continuo di acqua sanitaria a temperatura controllata.

Dal punto di vista dei costi di gestione degli impianti termici solari, per le aziende che vogliono intraprendere il percorso verso il miglioramento, l’efficienza e il risparmio energetico degli edifici attraverso l'adozione di energia rinnovabile, il GSE mette a disposizione il Conto Termico 2.0: uno strumento di sostegno diretto che incentiva  la produzione di energia termica da fonti rinnovabili in edifici esistenti dotati di impianto di riscaldamento.

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