Impianti solari On-Line.
Come leggere ed interpretare i dati presentati On-Line

 

Il servizio "Liveplant" offerto da Portalsole si propone di mostrare il funzionamento in tempo reale  di alcuni impianti solari termici e fotovoltaici connessi ad internet via ADSL.

Si e' partiti nel lontano 2004 con l'offerta dei dati di un solo impianto, e ad oggi (Ottobre 2010) se ne contano addirittura 9; da qui la necessita' di redarre un articolo che descriva le peculiarità dei singoli impianti, in modo da permetterne una corretta e comprensibile lettura dei dati.

 

Impianti solari termici On-Line

Se c'e' poco da dire sugli impianti FV "live", degli impianti solari termici presenti On-Line su Portalsole si potrebbe scrivere un libro...

Infatti pur essendo tutti basati sui sistemi commerciali a svuotamento Rotex, essi sono completamente diversi tra loro per taglia, orientamento, tipologia della centralina usata, tipo di uso, formato dei dati, HD e software usato, tipologia impiantistica ecc. ecc. ecc....

 

 

Impianto	Superficie assorbitore	Orientamento e Inclinazione	Capacita' Accumulo	L'impianto integra...	Integrazione termica
Fabrizio	7 mq	OVEST - 17°	500 + 300	ACS + riscaldamento (no da Novembre a Gennaio)	Caldaia a condensazione con accumulo
Maurizio	7 mq	SUD-EST - 30°	500	ACS (due famiglie)	Caldaia istantanea a condensazione
Sergio&Teresa	9.5 mq	SUD - 57°	500	ACS + riscaldamento	Caldaia istantanea a condensazione
Giulio&Massimo	11.8 mq	SUD - 25°	500 + 300 + 300	ACS (due famiglie)	Resistenze elettriche

Nel dettaglio, le differenze e peculiarità degli impianti solari termici meritano una trattazione dedicata per singola installazione... partiamo a descrivere in primis l'impianto di Fabrizio (il mio...), e dedichiamo un singolo paragrafo per ogni impianto solare termico presente su Portalsole.

 

Impianto solare termico di Fabrizio. Locato a Magenta, in provincia di Milano, si estende su una superficie netta di circa 7 mq grazie ai suoi 3 pannelli solari piani. I pannelli sono orientati ad Ovest e hanno una inclinazione di soli 17 gradi. L'impianto è online dal 2004 e produce calore per ACS e riscaldamento in una casa riscaldata tramite termosifoni, integrata con una caldaia a condensazione ad accumulo, con regolazione climatica della T. di mandata all'impianto di riscaldamento. Pur essendo un impianto praticamente perfetto dal punto di vista delle scelte impiantistiche, rimane comunque fortemente penalizzato dall'orientamento pessimo che riduce quasi a zero l'energia catturabile dal sole nei mesi centrali dell'inverno. L'impianto e' connesso in scarico, cioe' la caldaia NON scalda direttamente l'accumulo per integrare il calore eventualmente mancante, ma agisce in serie, ovvero è disposta a valle dell'accumulo stesso. Per quanto riguarda l' ACS, l'acqua fredda dell'acquedotto entra prima nella serpentina immersa nell'accumulo solare ( 500 Lt ) e poi entra preriscaldata in quella immersa nell'accumulo della caldaia ( 300 Lt. ). Se la temperatura dell'accumulo solare fosse piu' bassa di quella dell'accumulo della caldaia, il calore eventualmente mancante verra' integrato da quest'ultima. Ma se, come accade sempre nella bella stagione, l'accumulo solare si trovasse ad una temperatura sufficientemente alta, sarà il calore dell'accumulo solare a mantenere caldo ANCHE l'accumulo della caldaia; in pratica in queste condizioni, chiamiamole "estive", l'uso quotidiano dell'ACS mantiene caldo l'accumulo della caldaia, che contribuisce cosi ad aumentare virtualmente fino a ben 800 litri la capacita' di accumulo di energia solare.

Per quanto riguarda invece il riscaldamento degli ambienti, il ritorno del riscaldamento viene fatto passare PRIMA nell'accumulo solare, dove puo' scaldarsi nel caso incontri temperature piu' alte, sottraendo cosi' calore all'accumulo solare, che viene a trovarsi sempre a bassa temperatura e pronto a ricevere energia dal sole. In questo modo la temperatura nell'accumulo solare non puo' mai salire piu' di tanto, perche il calore solare prodotto viene subito "consumato" dall'impianto di riscaldamento. In questo modo la resa dell'impianto solare ne ha grande beneficio, grazie alle basse temperature di regime. Durante le ore di irraggiamento solare la centralina invia anche un contatto di blocco bruciatore alla caldaia per "informarla" della presenza del sole.... La caldaia in queste condizioni mantiene in funzione la pompa di circolazione dell'acqua, pur fermando il bruciatore. Questa azione di blocco del bruciatore determina di fatto la situazione di "scarico assoluto" descritta bene su Portalsole.... situazione che fa precipitare la temperatura nell'accumulo fino a bilanciarsi su valori di temperatura dove e' garantito, in modo naturale e senza complicati sistemi di regolazione, il trasferimento di TUTTA l'energia messa a disposizione dal sole.

Questa strategia e' molto utile e funzionale (la resa dell'impianto solare va ai suoi massimi), ma nel caso di QUESTO impianto essa NON puo' essere usata per tutto l'inverno, in quanto la produzione solare ad Ovest e' troppo limitata per permettere un funzionamento adeguato dell'impianto nei mesi centrali dell'inverno. Infatti a temperature esterne molto basse la regolazione climatica della caldaia mantiene il ritorno del riscaldamento a temperature più elevate, che manterrebbero troppo alto il valore di temperatura dell'accumulo solare rispetto a quanto raggiungibile dallo scarso irraggiamento solare catturabile dall'impianto così orientato. Meglio, in queste situazioni, bypassare la serpentina dell'integrazione solare al riscaldamento e usare quest'ultimo solo per il preriscaldo di acqua calda sanitaria (ACS ).  Se si guarda il grafico relativo alla produzione di calore annuale, si nota comunque che il preriscaldo dell'ACS operato a Novembre-Dicembre-Gennaio determina comunque interessanti valori di produzione energetica solare, pari a circa 4/5 kwh termici al gg (prodotti nei giorni di sole); dato assolutamente NON trascurabile se si osservano i valori di produzione solare nei mesi estivi, che e' mediamente solo doppia, a fronte di un irraggiamento solare chiaramente molto più elevato. Questo significa che il risparmio energetico dovuto alla sola produzione di ACS rimane comunque interessante anche nei mesi più sfavorevoli.

La produzione solare è invece massima a tardo inverno e inizio primavera, dove si riscontrano le produzioni energetiche maggiori dell'anno per via dell'attivazione dell'integrazione al riscaldamento.

Gli alti consumi dell'impianto di riscaldamento mantengono scarico e freddo l'accumulo solare a vantaggio della produzione di calore e della resa dei collettori.

Un'altra nota interessante e' data dalla produzione del mese di Agosto... essa e' la minima dell'anno per via dell'assenza di consumi dovuta dall'assenza degli utilizzatori in vacanza.... la produzione di calore in questo caso deve solamente pareggiare le perdite di calore dell'accumulo solare.

La centralina che gestisce il funzionamento dell'impianto solare e' stata realizzata ad hoc, e fin dall'inizio e' stato previsto un sistema di gestione ed invio dei dati via Web.

Essa calcola anche l'energia prodotta dall'impianto solare, provvedendo direttamente al calcolo e alla contabilizzazione dei kWh, che vengono successivamente inviati al server di Portalsole.

 

 

Impianto solare termico di Maurizio.

 

Locato a Boffalora, in provincia di Milano, l'impianto di Maurizio e' molto simile a quello visto sopra.

Differisce solamente per il tipo di caldaia usata (una istantanea a condensazione senza accumulo), per i collettori usati (Solimpeks adattati allo svuotamento) e per l'orientamento che risulta a SUD/EST quasi pieno (- 40 gradi rispetto a SUD).

L'inclinazione dei pannelli e' di 30 gradi.

L'impianto e' on line dal 2005.

Dato che anche questo impianto possiede un orientamento non propriamente adatto all'integrazione solare al riscaldamento, e visto che le esigenze di ACS di Maurizio devono soddisfare i consumi di due famiglie, questo impianto viene utilizzato quasi esclusivamente per la produzione di sola Acqua Calda Sanitaria.

L'impianto di Maurizio usa la stessa centralina solare e lo stesso sistema di gestione dei dati dell'impianto di Fabrizio.

 

Impianto solare termico di Sergio.

 

Locato in provincia di Lecco, all'inizio delle Prealpi, l'impianto di Sergio&Teresa si estende su una superficie netta di 9.5 mq circa di pannelli solari piani. L'orientamento e' a SUD pieno e l'inclinazione dei pannelli e' di 57 gradi.

L'impianto è online dal 2009 e produce calore per ACS e riscaldamento in una casa riscaldata tramite un impianto misto a pannelli radianti e termosifoni, integrato con una caldaia a condensazione istantanea, con regolazione climatica della T di mandata all'impianto di riscaldamento.

Nonostante l'utilizzo misto di pannelli radianti e termosifoni, la T di mandata utilizzata in tutto l'impianto di riscaldamento e' unica, ovvero non vi sono scambiatori o comunque altri mezzi dedicati a creare zone a diversa T.

L'impianto di riscaldamento può essere definito “a media T”: per avere un riferimento, con T esterne di 0 gradi, la regolazione climatica della caldaia comanda una T di mandata di circa 45°.

Come nel caso dell'impianto di Fabrizio, l'impianto solare e' connesso in scarico, cioe' la caldaia NON scalda direttamente l'accumulo per integrare il calore eventualmente mancante, ma agisce in serie, ovvero è disposta a valle dell'accumulo stesso.

A differenza dell'impianto di Fabrizio, grazie al perfetto orientamento a SUD l'accumulo solare agisce in integrazione al riscaldamento durante TUTTI i mesi invernali.

L'impianto solare di Sergio e' senza dubbio quello piu' interessante di quelli presenti On-Line; in esso e' dimostrato in modo tangibile e inequivocabile che tutte le buone pratiche sul solare termico suggerite da Portalsole portano a risultati eccezionali.

Infatti l'esposizione ed inclinazione ottimali, unite alla configurazione in scarico dell'impianto, fanno si che la produzione energetica annua netta (e in particolare la produzione invernale) risulti ai vertici assoluti raggiugibili da un impianto solare termico in Italia.

Altro dato verificabile dall'impianto di Sergio è che i vantaggi decantati dai tantissimi venditori Italiani di tubi sottovuoto sono in verita' sorpassati abbondantemente da un normale impianto a collettori piani, che produce sicuramente molto di piu' a parita' di superficie lorda occupata e ad una temperatura di lavoro almeno equiparabile.

Questo dato non e' piu' oggetto di dibattito nei mercati maturi (Germania in testa), ma in Italia, dove si e' ancora relativamente inesperti, e' facile imbattersi in tecnici che suggeriscono, anche in buona fede, i collettori sottovuoto, tecnologia assolutamente inadatta sia in campo teorico che pratico, per produzione di calore in ambito domestico.

Tornando all'impianto, Sergio non ha un sistema di blocco bruciatore che ferma il bruciatore della caldaia quando c'e' produzione di energia solare, semplicemente perche' nel suo caso non serve.

Infatti in presenza di normale irraggiamento solare la temperatura nell'accumulo sale a valori per i quali e' direttamente la regolazione climatica della caldaia a fermare il bruciatore. E questo anche durante i mesi piu' freddi.

Infatti, si deve ricordare che a 0 gradi esterni la regolazione climatica comanda la caldaia a produrre ad una T di 45 gradi, e tale valore di temperatura e' pienamente raggiungibile dall'innalzamento della T di ritorno operata nell'accumulo solare (in presenza di sole naturalmente …), grazie all'orientamento a sud e all'inclinazione molto spinta - adatta alla produzione invernale – dei collettori solari .

A destra possiamo vedere il grafico relativo alla produzione solare in un tipico giorno soleggiato di Febbraio... possiamo vedere chiaramente che la T nell'accumulo sale, nonostante sia inserita la serpentina collegata al ritorno del riscaldamento che porta via moltissimo calore.

Anche nei mesi piu' freddi, dunque, l'impianto è tipicamente in grado di fornire energia leggermente in eccesso rispetto a quella drenata dall'integrazione al riscaldamento, la quale a sua volta è sufficiente a tenere calda la casa.

Sotto e' invece visibile la produzione di calore in un anno intero di monitoraggio... si puo' osservare che in autunno/inverno l'impianto di Sergio produce molto piu' calore che in estate.... e questo per via dei maggiori consumi dovuti all'integrazione al riscaldamento e della grande capacita' dell'impianto di produrre calore in presenza di irraggiamento solare.

A fine inverno ed inizio primavera gli alti consumi dovuti al riscaldamento uniti alle condizioni di irraggiamento sempre più favorevoli, permettono le rese solari piu' alte dell'anno.

Da questo grafico è possibile anche osservare che la temperatura NON e' assolutamente un valido indicatore della produzione energetica e/o della resa di un impianto solare, dato che i valori massimi di temperatura sono raggiunti in estate, quando pero' la produzione di calore e' minima perche' limitata dalla semplice copertura dei soli fabbisogni di ACS della famiglia.

L'impianto di Sergio si differenzia dagli altri due sopra indicati anche per la centralina solare utilizzata, che risulta essere l'originale RPS/3 di Rotex. Di conseguenza anche l'interfaccia usata per fornire i dati su Web e' stata progettata e realizzata ex-novo.

L'interfaccia, della quale Portalsole pubblica sul suo forum, in pieno spirito Open, sorgenti e schemi elettrici, NON mantiene registrati i dati di temperatura e portata del circuito solare forniti via RS232 dalla centralina originale RPS/3 Rotex, ma ne permette la visualizzazione su Web.

Dato che la centralina solare RPS/3 Rotex non mette a disposizione sulla porta seriale il valore dell'energia (pur contabilizzandolo), e' stato possibile gestire questo importante valore direttamente sul server di Portalsole operando un calcolo sulla base dei valori delle temperature e delle portate trasmessi via Web.

Si deve pero' considerare che un'eventuale 'caduta' del link ADSL sull'impianto di Sergio determina una sottostima dei valori dei kWh calcolati da Portalsole, che pertanto puo' presentare valori sempre corretti o al limite determinati per difetto rispetto a quanto calcolato dalla centralina Rotex RPS/3.

 

L'impianto solare termico di Giulio.

L'impianto solare di Giulio e' il piu' grande di quelli presentati su Portalsole, sia dal punto di vista della superficie occupata dai collettori che dalla capacita' dell'accumulo.

Locato a Grosio, in Valtellina, e' composto da 5 pannelli solari piani per un totale di quasi 12 mq di superficie netta di assorbitore solare, e da ben tre accumuli: uno da 500 Lt che funge da accumulo solare e altri due da 300 Lt, ciascuno dei quali posto in serie all'accumulo solare.

I due accumuli da 300 Lt si occupano di integrare eventualmente l'energia mancante, tramite due rispettive resistenze elettriche.

L'impianto serve ACS per due famiglie e altrettanti appartamenti che utilizzano moltissima energia a causa dell'utilizzo di sistemi di ricircolo dell'acqua sanitaria in tubazioni vecchie e male isolate.

Si tratta di un ottimo esempio di applicazione del solare termico: la produzione solare risulta centralizzata, mentre viene mantenuta completamente autonoma la distribuzione dell'ACS e i relativi costi di integrazione termica, tra i due diversi appartamenti.

Il calore prodotto e immaganizzato nell'accumulo solare viene spostato nei rispettivi accumuli autonomi di integrazione grazie al semplice uso dell'ACS (come per l'impianto di Fabrizio), ma anche grazie a due rispettive pompe (ciascuna associata ad un accumulo di integrazione), che partono in modo comandato dalle temperature presenti nei diversi accumuli.

( Nell' animazione sopra si vede un solo boiler sanitario associato alla sua pompetta di carico )

In particolare, ciascuna pompa di carico parte quando la temperatura nell'accumulo solare e' maggiore di 6 gradi rispetto a quella presente nel rispettivo accumulo di integrazione, e si ferma quando la differenza di temperatura tra l'accumulo solare ed il rispettivo accumulo di integrazione scende a 3 gradi.

La gestione dell'impianto si completa dal controllo delle due resistenze elettriche di integrazione, ciascuna delle quali viene accesa quando l'associato accumulo autonomo scende sotto i 45 gradi e si spegne quando raggiunge i 50 gradi , in coerenza anche con l'orario in modo da rispettare la tariffazione bioraria; ( vengono evitate comunque le ore di punta per l'operazione di reintegro eventualmente richiesta ).

In ogni caso, le resistenze elettriche NON intervengono in alcun modo sull'accumulo solare.

L'impianto è online dal 2010 e usa la stessa centralina solare di Sergio (Rotex RPS/3).

La presenza di un numero maggiore di dati da monitorare (temperature, pompe e resistenze elettriche di integrazione) ha però imposto lo sviluppo ex-novo di un'ulteriore interfaccia per la fornitura dei dati su Web.

Con l'aiuto dello stesso Giulio, grande esperto e appassionato di elettronica, abbiamo realizzato una scheda che si occupa di tutte queste funzionalita', oltre che naturalmente della gestione dei dati via Web. Anche questa scheda viene offerta in spirito Open sul forum di Portalsole, a tutti quanti si vogliano cimentare nel fai-da-te elettronico.