Esistono quattro tipi di impianti:

• a circolazione naturale: in questo tipo il fluido è l’acqua stessa che riscaldandosi sale per convezione in un serbatoio di accumulo (boiler), che deve essere posto più in alto del pannello, dal quale viene distribuito alle utenze domestiche; il circuito è chiuso, in quanto l’acqua che viene consumata viene sostituita dall’afflusso esterno.
• a circolazione forzata: un circuito composto dal pannello, una serpentina posta all’interno del boiler ed i tubi di raccordo. Una pompa, detta circolatore, permette la cessione del calore raccolto dal fluido alla serpentina posta all’interno del boiler. Il circuito è notevolmente più complesso, dovendo prevedere un vaso di espansione, un controllo di temperatura ed altri componenti, ed ha un consumo elettrico dovuto alla pompa e alla centralina di controllo, ma ha una efficienza termica ben più elevata, visto che il boiler è posto all’interno e quindi meno soggetto a dispersione termica durante la notte o alle condizioni climatiche avverse.
• a svuotamento: il sistema è analogo a quello a circolazione forzata, solo che l’impianto viene riempito e quindi usato solo quando è necessario o possibile. Se l’impianto ha raggiunto la temperatura desiderata, si svuota, oppure se manca il sole l’impianto non si riempie. Questo permette anche di aumentare il numero dei collettori solari. Unico vincolo risiede nella necessità di avere una pendenza minima tra il collettore e il serbatoio di raccolta.
• a concentrazione con inseguitore solare: in grado di concentrare i raggi solari in corrispondenza del fluido termoconduttore grazie ad una particolare forma parabolica

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Un buon isolamento termico garantisce:

• riduzione delle perdite di calore
• clima confortevole negli ambienti interni
• riduzione delle spese di riscaldamento
• riduzione dei ponti termici
• assenza di vizi costruttivi
• assenza di umidità e di muffe
• allungamento della durata di vita dell’edificio

L’indicatore fondamentale per misurare la perdita di calore degli elementi di un edificio è il Coefficiente di Trasmittanza termica o valore U.
Più basso è il valore U, minore l’energia dispersa attraverso l’elemento costruttivo analizzato.
Il valore U indica la quantità di calore, espressa in watt, che attraversa un metro quadrato di superficie di un elemento costruttivo di un certo spessore, a fronte di una differenza di temperatura di 1 Kelvin.

Un buon isolamento termico delle singole parti costruttive favorisce una migliore qualità abitativa degli ambienti interni dell’edificio.

Un altro vantaggio dell’isolamento termico è quello di impedire o ridurre ponti termici, che sono la principale causa della formazione di muffe all’interno degli ambienti.

In ogni situazione occorre valutare il materiale da utilizzare per avere una coibentazione migliore per l’edificio.

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• eliminare lo spreco energetico
• migliorare l’efficienza dell’illuminazione
• aumentare la durata.

Grazie ad un’analisi diagnostica accurata vengono studiati gli ambienti, le attività che in esso si svolgono e la durata media di accensione dei corpi illuminanti, al fine di proporre l’intervento più efficace per ottenere un deciso miglioramento visivo, un abbattimento dei costi della bolletta e della manutenzione.

L’illuminazione ad ultima generazione consente di risparmiare a parità di luce emessa, fino all’80% di energia elettrica rispetto ad una normale lampada ad incandescenza. Hanno inoltre una durata di vita estremamente lunga, da 50.000 ad oltre 100.000 ore; hanno costi di manutenzione ridotti, si accendono immediatamente e l’assenza di mercurio e piombo ne consente lo smaltimento tra i rifiuti indifferenziati.

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Cogenerazione

La cogenerazione è il processo di produzione contemporanea di energia meccanica (solitamente trasformata in energia elettrica) e di calore. Il calore è utilizzabile per riscaldamento di edifici e/o per processi produttivi-industriali.

La cogenerazione può incrementare l’efficienza di utilizzo del combustibile fossile fino ed oltre l’80%, a ciò corrispondono minori costi per l’approvvigionamento del combustibile fossile e minori emissioni di inquinanti e di gas ad effetto serra (cosiddetti gas climalteranti) rispetto alla produzione separata di elettricità e di calore.

Il Parlamento Europeo riconosce la produzione combinata come un provvedimento importante tra quelli necessari per soddisfare il raggiungimento degli obiettivi del Protocollo di Kyoto e, già da tempo, ha incluso tra le proprie priorità la diffusione progressiva di una corretta produzione combinata di energia elettrica e calore. In particolare, la direttiva 2004/8/CE è interamente dedicata alla promozione della cogenerazione basata sulla domanda di calore utile e introduce il concetto di Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR), ovvero la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo modalità che, nella normativa italiana, sono definite dal Decreto Legislativo 8 febbraio 2007, n. 20 come integrato dal DM 4 agosto 2011.

Nella sua forma più semplice un impianto di produzione combinata comprende almeno un motore primo (turbina a vapore, turbina a gas, oppure motore a combustione interna), e un generatore elettrico. Nel caso, ad esempio, di una turbina a vapore, un combustibile primario, bruciando in una caldaia, cede energia termica all’acqua, trasformandola in vapore. Una parte di tale energia è trasferita dal vapore al motore primo che, trascinando l’alternatore, la trasforma in energia elettrica. Un’altra parte è invece utilizzata direttamente come energia termica, e può essere destinata, come già visto, a vari impieghi civili o industriali.

Trigenerazione

La trigenerazione è un particolare campo dei sistemi di cogenerazione che, oltre a produrre energia elettrica, consente di utilizzare l’energia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica anche per produrre energia frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi industriali, fino alla temperatura di -60 °C come acqua glicolata o ammoniaca liquida.

La trasformazione dell’energia termica in energia frigorifera è resa possibile dall’impiego del ciclo frigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante in combinazione con la sostanza utilizzata quale assorbente. Le coppie di refrigerante/assorbente usate sono:
acqua/bromuro di litio per temperature fino a 4 °C.
ammoniaca/acqua per temperature fino a -60 °C.

L’efficienza del ciclo (COP), definita come il rapporto fra energia frigorifera in uscita e l’energia termica in ingresso, varia da 0.7 a 1.3 in funzione degli stadi di riconcentrazione della soluzione, della temperatura di alimentazione, della temperatura del fluido refrigerato e della temperatura di condensazione. Nei sistemi trigenerativi, l’evoluzione delle tecnologie costruttive consente, oggi, di alimentare il ciclo con acqua calda a partire da 60 °C, vapore, gas esausti di combustione.

Rispetto alla generazione di sola energia elettrica, in un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta perché viene sfruttata una maggiore percentuale del potere calorifico del combustibile; si tenga presente che le centrali termoelettriche convenzionali convertono circa un 1/3 dell’energia del combustibile in elettricità (il resto è perso in calore), mentre in un impianto trigenerativo più di 4/5 della stessa energia è sfruttata visto che il calore è recuperato direttamente (funzionamento cogenerativo) o come fonte per un ciclo frigorifero ad assorbimento (funzionamento trigenerativo).

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• aumento della corrente circolante nei conduttori, che impone il loro sovradimensionamento e possibili problemi per surriscaldamento,
• cadute di tensione nella rete di distribuzione interna,
• riduzione della potenza attiva trasportabile lungo i cavi.

La normativa sul trasporto (delibera Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas 228/01), adeguando il provvedimento CIP 11/78 alle nuove regole, prevede penali per bassi fattori di potenza.
Penale valida quando il cosø scende sotto 0,9 e 0,8 rispettivamente.
Ad un cosø di 0,75 corrisponde una spesa intorno al 5% della bolletta complessiva, dello stesso ordine di grandezza del corrispettivo fisso e di potenza.

In sede di intervento per il rifasamento dei carichi può essere conveniente verificare la presenza di componenti armoniche della corrente al fine di intervenire in modo più organico e razionale.

Da quanto detto sull’origine del fenomeno, gli effetti negativi dovuti al basso fattore di potenza, così come le armoniche, si evitano anzitutto con una progettazione intelligente della rete, con un giusto dimensionamento dei componenti elettrici e con una corretta disposizione delle utenze e dell’inserimento di filtri ed altri dispositivi.

In aggiunta ed in accordo con gli accorgimenti progettuali, lo sfasamento dei carichi elettrici si risolve installando una o più batterie di condensatori, al fine di riportare il cosø appena sopra a 0,9. I tempi di ritorno dell’investimento sono molto brevi, generalmente inferiori all’anno.

A seconda della struttura interna dell’azienda/ente i condensatori possono essere ubicati in cabina, presso le utenze induttive o in entrambi i luoghi. La seconda è la soluzione ottimale e più razionale da un punto di vista tecnico, in quanto rifasare in prossimità delle utenze che assorbono energia reattiva consente di ridurre al minimo le perdite nella rete interna. E’ sicuramente consigliabile in presenza di forti carichi induttivi (grandi motori, ad esempio).
Quando lo sfasamento è dovuto ad una molteplicità di piccole utenze diffuse risulta più praticabile la prima soluzione, che evita il pagamento di penali ma non elimina sovraccarichi e problemi sulla rete interna.
Spesso si ricorre ad un giusto mix delle due soluzioni in modo da massimizzare i vantaggi.

E’ importante porre attenzione ai dispositivi di inserzione e distacco automatico delle batterie di condensatori per evitare che essi sfasino in anticipo la corrente quando i dispositivi induttivi vengono spenti. In generale, trovandosi in presenza di carichi variabili nel corso della giornata, è essenziale prevedere la presenza di tali sistemi di controllo.

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