Quanto rende realmente un impianto solare termico durante il suo funzionamento?
Non si tratta di una domanda per la quale si trovano molte risposte, mentre la quantificazione della reale producibilità di un sistema, soprattutto se di grande taglia, è di capitale importanza per valutare la sua prestazione energetica e la sua redditività economica.
Sole, legno e… poco gas
La recente valutazione di una centrale solare termica francese va proprio in questa direzione.
Il progetto dell’impianto in questione è iniziato nel 2019 e messo poi in funzione nel settembre 2021 dalla società Newheat, in collaborazione con la città di Narbona e la SNDC (Société Narbonnaise De Chaleur), filiale di Dalkia e operatore della rete di teleriscaldamento locale.
L’impianto è stato accoppiato a una centrale termica preesistente da circa 9 MW e alimentata in parallelo da gas e biomassa legnosa.
L’obiettivo primario del progetto era quello di sostituire, per quanto possibile, l’utilizzo del gas con l’apporto solare, coprendo prevalentemente il fabbisogno della rete nel periodo estivo, ovvero da aprile a ottobre, quando la disponibilità di energia solare è maggiore.
I collettori hanno un’area captante di 3.200 m2 e l’impianto impegna complessivamente una superficie di 1,5 ettari. La potenza installata è pari a 2,8 MW termici e la producibilità attesa vale circa 2.300 MWh/anno. L’energia prodotta permette di evitare l’emissione in atmosfera di circa 600 tonnellate di anidride carbonica ogni anno.
L’impianto è completato da un serbatoio di stoccaggio del calore, con un volume di acqua pari a 1.000 m3.
Solare in periferia
Non essendo stato possibile pensare alla realizzazione di un nuovo impianto energetico in un’area urbana densa, il progetto è stato posizionato alla periferia della città, a un’estremità della rete e decentrato rispetto al locale caldaie preesistente.
Il sistema solare termico, inoltre, è stato installato circa 20 metri più in alto della rete di teleriscaldamento.
È stato effettuato, poi, un ampio e dettagliato lavoro di modellazione e simulazione del comportamento idraulico della futura configurazione della rete per studiare la capacità dell’impianto solare di alimentare l’intera rete durante la stagione estiva e il mantenimento, in ogni momento, di valori di pressione compatibili con il funzionamento del locale caldaie esistente.
Questo lavoro ha validato la fattibilità tecnica del progetto, permettendo di scegliere una configurazione idraulica adeguata e dimensionare correttamente i vari componenti d’impianto.
Elevato grado di automazione
Per quanto riguarda gli attori coinvolti, Newheat funge da general contractor, assumendosi la piena responsabilità delle sue varie fasi e cioè progettazione, sviluppo, costruzione e, infine, gestione per un periodo di 25 anni.
Il progetto ha ricevuto il sostegno finanziario del meccanismo Fonds Chaleur gestito da ADEME, l’agenzia energetica nazionale francese, e della Regione Occitania; il 51% del finanziamento, poi, è stato coperto da Newheat, con il contributo di tre fondi regionali per la transizione energetica, AREC Occitanie, OSER ENR e Terra Energies.
L’impianto è altamente automatizzato e, non appena produce o ha nel suo accumulo calore a una temperatura sufficientemente elevata da poter essere immesso in rete (variabile a seconda della stagione), un segnale di disponibilità viene automaticamente inviato dall’impianto solare alla rete stessa.
Vengono allora avviate le pompe lato rete, che ne consentono l’alimentazione con il calore solare.
Risultati? Meglio del previsto
Venendo ora ai risultati reali ottenuti sul campo, nel 2023 l’impianto solare è stato in grado di fornire alla rete di teleriscaldamento un ammontare di energia pari a 2.310 MWh, permettendo di coprire oltre il 17% del fabbisogno energetico annuo della rete di riscaldamento e superando gli obiettivi iniziali.
Questo risultato corrisponde a una produzione solare annuale di 717 kWh/m², con un surplus di quasi l’8% rispetto all’obiettivo di produttività fissato dall’accordo di finanziamento stipulato con ADEME per il progetto.
Il mantenimento delle prestazioni richiede anche l’applicazione di un rigoroso piano di manutenzione.
Visite periodiche che garantiscono la continuità del servizio nel lungo periodo, infatti, sono associate al monitoraggio delle prestazioni dell’intero sistema e di ogni apparecchiatura chiave per le prestazioni (scambiatori, collettori solari, serbatoio di accumulo, ecc.).
Nel caso in cui si osservino cali di prestazione inattesi possono essere attivate operazioni di manutenzione straordinaria, come avvenuto per la pulizia dei collettori solari nella prima metà del 2024.
Solare in tutte le sue declinazioni
Oltre alla decarbonizzazione della rete, il progetto della centrale solare termica ha consentito la riabilitazione del terreno scelto per l’installazione, utilizzato per molti anni come discarica selvaggia.
Nell’ambito dello studio d’impatto ambientale effettuato al momento della presentazione della domanda per il permesso a costruire, inoltre, sono state adottate alcune misure per favorire il ritorno della biodiversità come l’installazione di nidi per gli uccelli, alloggi per insetti e rifugi per rettili.
I controlli vengono effettuati regolarmente da un esperto naturalista al fine di monitorare e validare l’efficacia di tali misure.
Il sito vuole candidarsi come un esempio virtuoso di decarbonizzazione e, a poco più di un anno dalla messa in servizio del sistema solare termico, sono stati avviati i lavori per studiare la fattibilità di aggiungere al progetto un impianto solare fotovoltaico, anche per fornire direttamente parte dell’elettricità necessaria al funzionamento dell’impianto termico, come pompe e valvole che assicurano la circolazione dell’acqua nei diversi circuiti idraulici del sistema.
Si tratta di una simbiosi perfetta. I momenti in cui le principali apparecchiature dell’impianto solare termico necessitano maggiormente di energia elettrica, cioè quando il sole è più intenso e il sistema di pompaggio deve funzionare per garantire la circolazione dell’acqua nei collettori solari termici, corrispondono proprio ai momenti in cui l’impianto fotovoltaico sarà più produttivo.
L’impianto FV, in servizio dall’agosto 2023, ha una potenza di picco di 29 kW e dovrebbe fornire circa il 75% del fabbisogno elettrico associato al sistema solare termico.
