Le fonti energetiche rinnovabili come il Sole, il Vento e le Biomasse sono un modo sostenibile e a basso impatto per fornire energia all'edificio.L'uso di fonti energetiche rinnovabili consente un triplice vantaggio: ENERGETICO, AMBIENTALE, ECONOMICO.VANTAGGIO AMBIENTALEL'uso di energia solare e energia eolica non provoca emissione di gas a effetto serra. La combustione di biomasse rilascia in atmosfera un quantitativo di CO2 equivalente a quello assorbito dalle specie vegetali durante la crescita, per cui l'uso di energia da biomassa può essere considerato a impatto zero.VANTAGGIO ENERGETICONon si consumano le riserve fossili. Il sole e il vento sono sempre disponibili. Anche le risorse agroforestali da cui si producono le biomasse sono sempre disponibili. La biomassa può essere considerata fonte energetica rinnovabile solo se l'intensità di taglio delle specie vegetali è inferiore all'intensità di ricrescita.VANTAGGIO ECONOMICOIl sole e il vento sono disponibili a tariffa zero. I costi sono limitati all'installazione degli impianti solari e eolici e alla loro manutenzione. Le biomasse hanno invece tariffa variabile in funzione di numerosi fattori, ma comunque conveniente rispetto alla maggior parte dei combustibili fossili.1) ENERGIA SOLARE TERMICAUn pannello solare termico è un dispositivo che intercetta l'energia radiante del sole e la converte in energia termica sotto forma di acqua calda.La temperatura dell'acqua calda prodotta è variabile in funzione delle caratteristiche tecniche del pannello e delle condizioni meteorologiche.Principali usi dell'acqua calda solare:
- acqua calda per usi sanitari- riscaldamento invernale edificio- riscaldamento inv./est. piscina
Tipologie di pannello solare più diffuse:
- collettori a piastra piana, mediamente più economici e meno efficienti- collettori a tubo sottovuoto, mediamente più costosi e più efficienti
La scelta della tipologia di collettore deve essere effettuata attraverso una analisi costi-benefici, considerando come parametri fondamentali l'uso dell'acqua calda solare (es. riscaldamento), le caratteristiche climatiche della località di installazione, il sistema di integrazione (es. caldaia a gas).L'efficienza di un pannello solare termico è funzione della tipologia, delle caratteristiche tecnico-costruttive e delle condizioni climatiche.Un impianto solare termico è costituito da più collettori, idraulicamente connessi in serie e/o parallelo tra loro, e da un serbatoio di accumulo. Le due tipologie di impianto di riferimento sono a circolazione naturale e a circolazione forzata.Gli impianti a circolazione naturale sono più semplici ed economici, ma nel complesso meno efficienti. Il fluido è mosso dal gradiente termico. Per funzionare necessitano che il serbatoio di accumulo sia collocato sopra i collettori e possono essere realizzati solamente impianti di piccola taglia.Gli impianti a circolazione forzata sono più complessi e costosi, ma nel complesso più efficienti. Il fluido è mosso da una pompa elettrica di circolazione. Non ci sono vincoli di posizionamento del serbatoio di accumulo e non ci sono limiti di taglia.Problematiche della tecnologia solare termica:- il sole è una fonte energetica discontinua- i profili di produzione da impianto solare e di consumo da utenze domestiche sono disaccoppiatiUn impianto solare termico necessita di un accumulo per l'energia termica prodotta.L'accumulo è in genere un serbatoio di acqua. Esso viene caricato (la temperatura media dell'acqua al suo interno aumenta) durante le ore in cui c'è produzione dall'impianto solare e viene scaricato (la temperatura media dell'acqua al suo interno diminuisce) nelle ore in cui c'è consumo dalle utenze domestiche.L'accumulo viene convenzionalmente dimensionato nella misura di 75 litri di acqua per ogni metro quadrato di superficie di pannello solare.2) ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICALa tecnologia solare fotovoltaica è basata sull'effetto fotoelettrico.Quando un flusso di fotoni (energia solare) colpisce un materiale semiconduttore (es. il silicio) energizza i suoi elettroni generando una corrente elettrica continua.L'effetto fotoelettrico avviene all'interno di una cella solare. L'unione di più celle forma un pannello solare.Un impianto fotovoltaico è costituito da una serie di pannelli e da un inverter.L'inverter è un dispositivo che trasforma la corrente continua a 12 V in uscita dal pannello in corrente alternata a 220 V in ingresso all'impianto elettrico domestico.L'efficienza di un pannello fotovoltaico è data dal rapporto tra l'energia solare in ingresso e l'energia elettrica in uscita.
- I pannelli commerciali hanno efficienza fino a 20 %;- i pannelli sperimentali hanno efficienza fino a 44 %.Principali tipologie di pannello solare fotovoltaico:
1) silicio monocristallino, più costoso, consente una efficienza media di circa il 15 %;2) silicio policristallino, di costo intermedio, consente una efficienza media di circa il 12/13 %;3) silicio amorfo, meno costoso, consente una efficienza media di circa il 10 %.
Le prime due tipologie si presentano sotto forma di pannelli rigidi, di spessore elevato. La terza tipologia si presenta sotto forma di pannelli flessibili, di spessore modesto, e per questo viene detta "thin film".Problematiche della tecnologia solare fotovoltaica:
- il sole è una fonte energetica discontinua;- i profili di produzione da impianto solare e di consumo da utenze domestiche sono disaccoppiati.
Un impianto solare fotovoltaico necessita di un accumulo per l'energia elettrica prodotta.L'accumulo viene caricato durante le ore in cui la produzione è superiore al consumo e viene scaricato nelle ore in cui il consumo è superiore alla produzione.Un edificio può essere elettricamente connesso in rete (on-grid) o a isola (stand-alone).Nel primo caso è la rete elettrica che svolge la funzione di accumulo: configurazione più semplice e con minori costi di installazione.Nel secondo caso servono dispositivi di accumulo come batterie: configurazione più complessa e con maggiori costi di installazione.POTENZALa taglia di un impianto fotovoltaico viene misurata in kilowatt di picco (kWp). Un kWp rappresenta la potenza elettrica prodotta dall'impianto nelle condizioni di 1.000 W/m2 di irraggiamento solare e di 25 °C di temperatura ambiente.ENERGIAIl sole è una fonte energetica rinnovabile discontinua. L'energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico dipende, oltre che dall'efficienza del pannello, anche dal suo posizionamento e dalle condizioni meteo. Le ore di funzionamento annuo in Italia sono variabili da 1.100 ore/anno a 1.500 ore/anno a seconda della latitudine.
3) LE CALDAIE A BIOMASSELe biomasse sono disponibili come combustibile per caldaie per edifici residenziali sotto forma di ciocchi, cippato e pellet. Esse costituiscono un'alternativa sostenibile ai combustibili fossili.I ciocchi sono la forma tradizionale con cui vengono alimentati camini e stufe. E' richiesto il caricamento manuale, e questo impedisce l'automazione dei dispositivi. Il cippato viene prodotto triturando il legno fino ad ottenere cip della dimensione di qualche centimetro. Il pellet viene prodotto essiccando la segatura di legno e successivamente compattandola in cilindretti aventi diametro di qualche millimetro. La cippatura o la pellettizzazione del legno ne consentono lo stoccaggio in silos e il caricamento automatico in caldaia.Uno dei principali problemi dell'impiego di caldaie a biomasse, specie in aree urbane, è la necessità di disporre di ampi spazi di stoccaggio, al fine di garantire una sufficiente autonomia all'impianto di riscaldamento. Inoltre è necessario periodicamente smaltire le ceneri generate dalla combustione.
