Energia Solare per l'edilizia residenziale
Michele Vallario (settembre 1998)

E' una tesi del corso di laurea in Ingegneria Civile Edile dell'Università degli Studi della Basilicata. La parte progettuale riguarda una simulazione di casa solare in territorio lucano (40°N, 16°E; altitudine: 800 m), energeticamente indipendente grazie agli apporti solari gratuiti e ad impianti di solare termico (pannelli solari SolarNor) e fotovoltaico (tegole piane al silicio amorfo Canon-UniSolar): particolare cura è stata dedicata all'isolamento termico (10 cm di lana di vetro nelle intercapedini dei muri esterni, vetrature in Transparent Insulation Material, del tipo utilizzato dalla Solar House di Friburgo (D), ed interramento della copertura e del muro settentrionale). Le celle FV, i pannelli solari e le superfici vetrate della serra-soggiorno sono distribuite su una superficie esposta a sud ed inclinata di 50° sull'orizzonte.

Lo stoccaggio dell'energia elettrica prodotta dalle celle fotovoltaiche è affidato ad accumulatori elettrochimici della capacità di 20 kVAh ed al ciclo dell'idrogeno, che si avvale di elettrolizzatori, serbatoi di idrogeno (15 mc) e di ossigeno (7,5 mc), e celle a combustibile in due stack da 100 W l'uno (celle DAIS), che ricaricano gli accumulatori quando il livello di carica scende sotto un quarto del massimo.

Dalle celle a combustibile, del tipo PEMFC (temperatura di esercizio: 60-80°C), parte anche una tubazione che termina in uno scambiatore acqua-acqua immerso nel serbatoio dell'acqua calda (1000 litri), al quale fanno capo anche gli scambiatori dei pannelli solari (a circolazione naturale) e dell'impianto di riscaldamento (a circolazione forzata), i cui corpi scaldanti sono serpentine di rame annegate nei solai (vedi spaccato assonometrico).

Il bilancio annuo dell'edificio è largamente positivo, soprattutto per il solare termico: a fronte di un fabbisogno di 7752 kWht (7420 per acqua calda sanitaria e 332 per riscaldamento) i soli pannelli solari intercettano 8051 kWh; gli apporti solari gratuiti attraverso la sola serra ammontano a circa 27000 kWh annui, ma buona parte di questi è allontanata dall'edificio, durante l'estate, per raffrescarlo: il sistema di raffrescamento si serve di uno sfiato estivo sul soffitto della serra-soggiorno, e di prese d'aria che si affacciano su un condotto a contatto con il pietrame di drenaggio alle spalle del muro posteriore (a 12°C costanti tutto l'anno). L'elettricità prodotta dai pannelli fotovoltaici al silicio amorfo è stimata a più di 1600 kWh annui, contro un consumo stimato di 1400 kWh; si ricordi che tutti i kWh eccedenti prodotti in estate saranno disponibili in inverno, grazie al ciclo dell'idrogeno.

Il tempo di ritorno dell'investimento in questi impianti (rispetto all'allacciamento alle reti elettrica e metano, distanti 3 km, e relativi impianti), è stato valutato in 29 anni, posti zero i loro costi di gestione ed ipotizzando un raddoppio dei prezzi reali del kWh termico ed elettrico tradizionale fino al 2010. Può essere accorciato dimensionando meglio gli impianti solari, o confidando in un aumento dei costi di gestione (combustibili) degli impianti tradizionali superiore al previsto; ulteriore accorciamento può derivare dai contributi governativi a favore degli impianti di energie alternative (L. 10/91, leggi finanziarie).
 


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