Il pannello solare ibrido: acqua calda, energia e riscaldamento

In commercio è presente tra le tipologie di pannello solare che meglio incarnano l'ecosostenibilità: con un solo processo, il pannello solare ibrido permette di garantirsi, non solo la produzione di energia elettrica per alimentare tutti gli apparecchi elettrici della propria casa, ma anche il calore necessario per climatizzare i locali e gli ambienti in cui si svolge la vita dell'abitazione e per riscaldare l'acqua del sistema idrico-sanitario.

Il pannello solare ibrido, distinguendosi per le sue potenzialità termiche, è stato scelto dal Comitato Scientifico della Mostra Convegno Expocomfort/Next Energy come prodotto di eccellenza al concorso intitolato "Percorso Efficienza e Innovazione 2012", mettendosi in gara per l'assegnazione della categoria di Classe Energetica A 2012, un riconoscimento dedicato alle migliori tecnologie atte a garantire l'efficienza energetica perseguendo integrazione tra edificio e impianti da fonti rinnovabili.

Nel pannello solare ibrido, la tecnologia del fotovoltaico e quella del solare termico si uniscono e si scambiano: il solare fotovoltaico assorbe le radiazioni solari, mentre la parte che non riesce a accumulare, il calore termico, viene recuperato da uno scambiatore che incrementa, in questo modo, la produzione elettrica, fruendo anche dell'energia dispersa dal pannello fotovoltaico stesso.

Quali sono i vantaggi di un pannello solare ibrido?

I vantaggi di un pannello solare ibrido sono connaturati alle sue doppie potenzialità:

• con un solo pannello è possibile ottenere la produzione di energia e il calore necessario per riscaldare gli ambienti e avere l'acqua calda sanitaria necessaria;
• la superficie di installazione è minore, per cui adatto anche per gli utenti che non possiedono molto spazio a disposizione per collocare un impianto fotovoltaico con molti moduli;
• costi di acquisto e installazione minori, tenendo in considerazione che, per avere gli stessi benefici di un impianto fotovoltaico, si può acquistare un solo pannello solare ibrido (vedi sopra);
• può essere utilizzato per il riscaldamento dell'acqua della piscina;
• la temperatura dell'acqua calda permette di ridurre, eliminare il deposito della neve sui pannelli solari;
• interventi di manutenzione molto bassi, in quanto la tecnologia del pannello solare ibrido è molto più semplice rispetto a un pannello tradizionale;
• riduzione dell'impatto ambientale, vista la possibilità di installare un solo pannello solare ibrido per ottenere i benefici di cui si necessita per la propria abitazione.

                                (Esempio di pannelli solari ibridi circondati dalla neve)

Come funzionano i pannelli solari ibridi?

I pannelli solari ibridi sono costituiti da moduli fotovoltaici collocati sulla superficie assorbente di un collettore solare termico, il quale ha la funzione di raffreddare i moduli fotovoltaici per incrementarne il rendimento elettrico, pari a circa il 15-16%  in più rispetto a un pannello tradizionale.

Grazie alla possibilità di generazione di energia elettrica e il riscaldamento dell'acqua del servizio idrico e degli ambienti, i pannelli solari ibridi possono essere integrati al riscaldamento della casa, come per esempio in alternativa o insieme alle pompe di calore. La congiunzione dei due collettori (quello del pannello ibrido e quello della pompa di calore) permette di avere una resa elettrica elevata nel collettore del modulo fotovoltaico grazie a quella più bassa nel lato freddo della pompa di calore e, nello stesso tempo, nel lato caldo, avere una temperatura utile al riscaldamento di casa e acqua.

I vantaggi del pannello solare ibrido arrivano proprio dalle potenzialità di raffreddamento della temperatura di esercizio. Come abbiamo accennato varie volte nei precedenti articoli e sezioni della guida, ciò che riduce il rendimento termico di un pannello solare è l'irraggiamento solare stesso quando troppo elevato e supera i 25°. Per questo motivo, a una tale temperatura, il rendimento elettrico è di circa il 14% delle radiazioni solari stesse: in estate si può, così, ottenere la produzione che in inverno si utilizza per riscaldare la casa.
Inoltre, l'acqua calda può essere utilizzata per eliminare il deposito di neve sui pannelli, una problematica molto sentita nelle zone con inverni rigidi e nevosi, in cui i pannelli vengono sepolti letteralmente dalla neve.

Ricapitolando:

una pompa di calore che funziona tra i 25° e 50° C ai due lati ha un COP di 4 - 4,5. Per ogni kW elettrico si hanno 4 - 4,5 kW termici resi al lato caldo.

Ciò significa che un impianto PVT d 3 kwp elettrici fornisce dai 12 ai 13,5 kw termici, essendo la differenza, da 9 a 11,5 kw,  coperta dal calore generato a bassa temperatura dal modulo PVT.

In unità più correnti si potrà ottenere 10300-11500 kcal/h, sufficienti per il riscaldamento di una media abitazione in classe energetica A.

Quali tipologie di pannelli solari ibridi esistono?

I pannelli solari ibridi si classificano in:

• pannelli solari ibridi ad aria, in cui le basse prestazioni dell'aria di asportare calore riducono il recupero termico e il rendimento delle celle solari;
• pannelli solari ibridi ad acqua permettono un'efficiente trasmissione del calore e di scambio termico; 
• pannelli solari ibridi vetrati, in cui il vetro riduce le dispersioni energetiche frontali. Lo svantaggio di questa tipologia di pannello si ha nei periodi di maggiore irraggiamento solare: le radiazioni solari causano la stagnazione, ovvero la temperatura interna è molto elevata e riduce il rendimento elettrico;
• pannelli solari ibridi non vetrati, in cui la resa elettrica è minore rispetto alle altre tipologie di pannello;
• pannelli solari ibridi a collettori piani e a concentrazione, i quali si distinguono per le elevate prestazioni nell'assorbimento dell'irraggiamento solare, sia per la generazione di energia che per la produzione di calore per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria.