Le applicazioni industriali del solare termico possono riguardare tutti quei settori produttivi in cui è richiesta acqua, o anche aria, calda, a temperature comprese tra i 20 e i 250 °C. Con la tecnologia oggi disponibile e agli attuali costi di mercato, si possono realizzare impianti solari che consentono tempi di ritorno inferiori ai 4 anni, a fronte di una vita utile dell’impianto di oltre 20 anni.
La maggior parte degli impianti oggi esistenti, applicati a utenze industriali, lavora a temperature inferiori ai 100 °C, facilmente raggiungibili dai collettori solari standard, gli stessi che vengono utilizzati nel settore residenziale per la produzione di acqua calda sanitaria. In Italia la percentuale di energia consumata nel settore industriale è il 32% del totale, la media europea è del 28%.
Nel precedente articolo abbiamo visto alcune esperienze realizzate nel mondo. Gli impianti solari termici convenzionali convertono l’energia solare in calore con un’ottima efficienza (>70%) quando il calore stesso deve essere prodotto in un intervallo di temperature medio – basse. Oltre al loro attuale e consolidato utilizzo per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento di ambienti e piscine, quindi, si presenta particolarmente interessante il loro impiego per la produzione di calore di processo nelle industrie. Esse richiedono, infatti, una notevole quantità di calore a temperature spesso limitate, al di sotto dei 150°C, offrendo perciò agli impianti solari termici la possibilità di intervenire proficuamente per soddisfare parzialmente la domanda di energia termica dei diversi processi. Sulla base di tali considerazioni è possibile individuare i settori industriali più adatti all’impiego degli impianti solari termici, nonché i processi specifici con le relative temperature.
L’Ecoistituto RESEDA ha analizzato l’utilizzo pratico della tecnologia solare termica in questo specifico settore rilevando molte caratteristiche per un corretto dimensionamento e per applicazioni più efficienti possibili. In particolare è stata analizzata l’applicazione nel settore industriale nel Lazio.
Il costo “chiavi in mano” di un impianto solare ad uso industriale è inferiore a quello di impianti domestici tradizionali, poiché si tratta di applicazioni di grande scala, con superfici di centinaia o migliaia di metri quadrati. Gli impianti migliori hanno un tempo di ritorno economico di circa 3/4 anni e tale indicazione appare confortante per due ragioni: la vita attesa per gli impianti solari è, senza dubbio, superiore ai 20 anni e, inoltre, esiste la possibilità di accedere a meccanismi di finanziamento su scala nazionale o regionale.
Particolarmente interessante appare la legge che promuove gli investimenti per l’innovazione tecnologica e la tutela ambientale e che è indirizzata a piccole e medie imprese industriali che si trovano nella necessità di rinnovare gli impianti produttivi con macchinari di nuova concezione e a tecnologia avanzata o che devono effettuare programmi di investimento per la riduzione dell’impatto ambientale.
Secondo i casi specifici, l’impianto solare può essere collegato direttamente con il processo (per esempio, riscaldamento diretto di una vasca per il lavaggio di tessuti), oppure supportare il sistema centrale di produzione di calore, preriscaldando l’acqua in ingresso ad una caldaia a vapore o generando direttamente vapore, nel caso si utilizzino collettori innovativi ad alta efficienza o a concentrazione.
È buona norma, prima ancora dello studio di fattibilità dell’impianto solare, che l’industria, eventualmente supportata dai progettisti “solari”, valuti la possibilità di realizzare recuperi interni di calore per aumentare l’efficienza energetica complessiva del processo produttivo. La progettazione dell’impianto solare dovrebbe essere sempre subordinata a questo passo preliminare e mirata a soddisfare la restante richiesta di calore.
La scelta della tipologia di collettori solari da adottare dipende, principalmente, dalla temperatura necessaria per il calore richiesto:
- Collettori piani vetrati: si tratta dei collettori solari convenzionali, che lavorano con valori di efficienza soddisfacenti fino a 70÷80 °C.
- Collettori stazionari “speciali” ad elevata efficienza: sono collettori sottovuoto oppure collettori dotati di riflettore parabolico per la concentrazione della radiazione solare (CPC, Compound Parabolic Concentrators); come i precedenti, non utilizzano nessun meccanismo per “inseguire” il sole, ma, grazie alle loro peculiari caratteristiche, possono produrre calore fino a circa 150 °C.
- Collettori parabolici lineari (Parabolic trough): sono collettori a concentrazione, dotati di meccanismo di inseguimento del sole, e possono generare energia termica anche fino a 400 °C.
Scopi del progetto portato avanti dalla RESEDA sono:
- ridurre le emissioni inquinanti prodotte nei processi industriali
- ridurre i costi di produzione
- aumentare l’autonomia energetica è l’indipendenza dalle politiche energetiche
- una maggiore competitività delle industrie attraverso la riduzione dei costi per l’energia.
Il consumo di energia nell’industria è dovuto:
- al riscaldamento degli ambienti
- alla produzione di acqua calda sanitaria
- al raffrescamento e alla refrigerazione
- all’energia elettrica per il processo e la meccanizzazione
- energia termica per calore di processo
- trasporti e meccanizzazione
- illuminazione, sistemi di controllo e amministrazione.
Contrariamente a quanto si crede la maggiore frazione di energia consumata nel settore industriale è per la produzione di energia termica. I consumi totali sono circa 456 TWh annui di cui il 70% è energia termica. In particolari i settori dove si utilizza maggiormente l’energia termica sono il settore agroalimentare, il cartario e il chimico. Come detto, nella maggior parte delle applicazioni la fascia di temperatura non supera i 150°C; solo nel settore cartario la temperatura supera i 160°C per il 60% dell’energia termica totale consumata. In ogni caso è possibile utilizzare i sistemi a concentrazione (fresnel o cilindro-parabolici).
Nel Lazio, dove la ricerca è stata implementata, ci sono circa 2.000 industrie che possono utilizzare gli impianti termici solari con impianti medio grandi, dai 50 mq ai 1.000 mq di superficie captante. I principali settori sono quello agroalimentare (circa 450 industrie) e quello per la produzione della pasta (circa 1.200 industrie).
Per coprire il 50% dei fabbisogni termici servirebbero circa 100.000 mq di superficie captante con una produzione di circa 60 GWh annui e un investimento di 6 milioni di euro l’anno per dieci anni. Con un risparmio annuo di 4,8 milioni di euro, l’investimento avrebbe un utile già al terzo anno di funzionamento degli impianti.
Per ulteriori informazioni: Solare Termico, manuale tecnico per progettisti, installatori, esperti di energie rinnovabili (Flaccovio Editore)
