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L'irraggiamento solare produce energia termica che può essere "catturata" in vari modi e impiegata per  svariati usi.
L'energia solare è la fonte primaria di energia. Dell’energia solare si sfruttano sia gli effetti diretti sia quelli indiretti.
L'irraggiamento solare produce energia termica che può essere "catturata" in vari modi e impiegata per  svariati usi.
Il più comune è rappresentato dalla semplice energia termica, utilizzata sia come acqua calda per usi sanitari (ACS), sia come integrazione per il riscaldamento di ambienti. In ambiti industriali-commerciali, oltre ad ACS e riscaldamento ambienti, può essere utilizzata nei processi industriali stessi, o per produrre energia frigorifera. Molto interessanti sono le applicazioni per produrre  energia elettrica o energia meccanica.
Le tecnologie per lo sfruttamento dell'energia solare, finalizzato alla produzione di calore, vengono classificate secondo la temperatura raggiunta dal fluido vettore, in:
- Bassa temperatura: comprendono i sistemi che usano un collettore per captare e trasferire energia solare per produrre ACS o climatizzare gli edifici. Sono i sistemi più diffusi in Italia e in Europa meridionale.
- Media temperatura: richiedono dispositivi a debole concentrazione in modo da raggiungere temperature fino ai 250°C per l’utilizzo del calore principalmente in processi industriali o produzione di acqua dissalata.
- Alta temperatura: richiedono sistemi più spinti atti a concentrare la radiazione solare per raggiungere temperature superiori anche ai 400°C essenzialmente per la produzione di energia elettrica per via termodinamica.
I componenti fondamentali di un impianto solare termico sono:
- i collettori o pannelli, che hanno il compito di raccogliere il calore del sole;
- un bollitore (serbatotio o boiler), che serve ad accumulare l’acqua calda prodotta dall’impianto,
- un circuito idraulico, che trasferisce il calore dai collettori al bollitore e quindi all’impianto ACS e di Riscaldamento ( se previsto)
un circuito elettrico (per impianti a circolazione forzata), che comprende un circolatore e una centralina di regolazione della temperatura.
Un collettore solare trasforma la radiazione solare in calore e si distingue così da un pannello fotovoltaico, che trasforma la luce del sole in corrente elettrica.
L’elemento principale è l’assorbitore, che ha la funzione
di assorbire la radiazione solare incidente a onde corte e di trasformarla in calore (trasformazione fototermica).
Solitamente è composto da un metallo con buona capacità di condurre il calore (per esempio il rame) e dovrebbe riuscire a trasformare il più completamente possibile la radiazione solare in calore.
Al giorno d’oggi nella maggior parte dei collettori vengono impiegati assorbitori dotati di uno strato selettivo. Attraverso tale processo si raggiunge un alto grado di assorbimento (a > 0,95), nel range delle lunghezza d’onda della radiazione solare. A ciò spesso si abbina un basso fattore di emissività (? < 0,1) nelle lunghezze d’onda della radiazione termica, che permette cioè di trattenere l’energia termica assorbita. Gli strati selettivi possono essere ottenuti con procedimento galvanico (cromo, alluminio con pigmentazione al nickel) oppure applicati sotto vuoto (per esempio Tinox o Cermet).
Un buon contatto termico tra l’assorbitore e un fluido termovettore in circolazione (per esempio acqua, glicole oppure aria) permette la cessione del calore al fluido termovettore e di conseguenza il trasporto fuori dal collettore del calore pronto per essere usato.
Per ridurre le dispersioni termiche e per migliorare il rendimento del collettore, l’assorbitore viene provvisto di una copertura trasparente frontale, mentre lateralmente e sul retro viene coibentato.
Tipi di Collettore
Collettori solari piani
I collettori solari piani sono la tipologia attualmente più diffusa. Quelli vetrati sono essenzialmente costituiti da una copertura in vetro, una piastra captante isolata termicamente nella parte inferiore e lateralmente contenuti all’di una cassa metallica o plastica.
Quelli scoperti sono normalmente in materiale plastico direttamente esposti alla radiazione solare. L’utilizzo di quest’ultimi  di norma limitato al riscaldamento dell’acqua di piscine.
Il circuito interno di un collettore piano può essere ad arpa o a serpentina.
Da un lato i collettori ad arpa favoriscono meglio la circolazione, e  presentano meno rischi di strozzature o otturazioni; dall’altro lato i collettori a meandro, quando installati in serie, hanno una resa più uniforme rispetto ai collettori ad arpa.
Negli impianti a circolazione naturale la circolazione tra collettore e serbatoio di accumulo viene determinata
dal principio di gravità.
Il fluido termovettore si riscalda all’interno del collettore ed essendo più leggero del fluido freddo, quindi presenta una differenza di densità,  si instaura una circolazione naturale. Il fluido riscaldato cede il suo calore all’acqua contenuta nel serbatoio e ricade nel punto più basso del circuito del collettore.
Negli impianti a circolazione naturale il serbatoio si deve trovare quindi in un punto più alto del collettore.
Un impianto a circolazione forzata è formato da un collettore solare a sé stante, connesso attraverso un circuito con un serbatoio localizzato nell’edificio. All’interno del circuito solare si trova acqua o un fluido termovettore antigelo. Una pompa provvede a far circolare il fluido tra il sistema di accumulo ed il collettore.
La pompa di circolazione del circuito solare è attivata da un regolatore differenziale di temperatura. Quando la temperatura all’interno del collettore è superiore alla temperatura di riferimento impostata nel serbatoio di accumulo. Il calore viene quindi trasportato al serbatoio di accumulo e ceduto all’acqua sanitaria
mediante uno scambiatore di calore.
Un impianto solare termico è generalmente utilizzato per produrre Acqua Calda Sanitaria. Con un tale impianto può essere soddisfatto dal 60-90% del fabbisogno totale.
Tali impianti possono essere utili anche per il riscaldamento degli ambienti. Lo svantaggio principale di questa applicazione è che, a differenza dell’ACS il cui fabbisogno è costante nelle stagioni, il riscaldamento degli ambienti serve maggiormente quando c’è meno sole.
Se per la produzione di acqua calda il solare termico riesce a tagliare i consumi del 60-90%, ai fini del riscaldamento degli ambienti può soddisfare al massimo il 40% del fabbisogno.

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