La caratteristica principale che identifica la qualità di un collettore solare è l’efficienza intesa come capacità di conversione dell’energia solare incidente in energia termica.

Esistono tre principali tipologie di collettori solari: piani; sottovuoto; a concentrazione. I primi si possono suddividere in due ulteriori categorie: piani vetrati e piani scoperti.

Collettori solari piani

I collettori solari piani sono la tipologia attualmente più diffusa. Quelli vetrati sono essenzialmente costituiti da una copertura in vetro protettivo in grado di sopportare pioggia, vento, grandine e

temperature rigide, di filtrare i raggi solari e creare l'effetto serra per intrappolare il calore, una piastra captante isolata termicamente nella parte inferiore e lateralmente contenuti all’interno di una cassa metallica o plastica. La piastra captante a sua volta può essere:

- A superficie non selettiva: cioè l'assorbitore di calore è semplicemente verniciato in nero, un colore che contribuisce a captare e trattenere meglio e più a lungo i raggi solari. Questo pannello, è consigliata per le case abitate in brevi periodi estivi.

- A superficie selettiva: cioè l'assorbitore di calore è potenziato da una superficie che consente al pannello di trattenere maggiormente il calore del sole riflettendo al suo stesso interno i raggi infrarossi che emana, riducendo al tempo stesso la riflessione. Concetto possibile solo grazie a una superficie vetrata che permette di essere attraversata dai raggi solari, ma riflette i raggi infrarossi proveniente dal collettore. Questa tipologia di pannelli è molto più efficiente e costosa, ma permette un utilizzo del pannello per 10 mesi l’anno

Questi collettori si distinguono per un ottimo rapporto qualità prezzo/prestazione. I pannelli solari di questo tipo anno una durata di vita di almeno 20 anni e sono in grado di fornire acqua calda dai 30°C ai 60°C.

I collettori piani scoperti sono normalmente in materiale plastico direttamente esposti alla radiazione solare. L'acqua da riscaldare passa direttamente all'interno dei tubi dell'assorbitore. Hanno un costo notevolmente più basso dei pannelli vetrati e l'installazione è molto semplice, al punto da poter essere fatta senza ricorrere a personale specializzato.

Ovviamente hanno un rendimento molto basso e per poter funzionare richiedono temperature esterne relativamente alte. Questi collettori riescono fornire acqua a temperature da 10 a 40°C a dipendenza del modello. Per questo motivo sono adatti per gli utilizzi nella stagione estiva (stabilimenti balneari, alberghi stagionali, campeggi, seconde case, ecc.). L’uso di collettori non vetrati si limita ad applicazioni con temperature non troppo elevate. Dal momento che la copertura in vetro e l’isolamento termico sono assenti, per applicazioni a temperature elevate le perdite di calore sarebbero troppo grandi e il rendimento troppo basso. Una protezione contro il vento ne aumenta il rendimento. La loro durata di vita è di ca. 30 anni.

Collettori solari sottovuoto

Il problema maggiore dei collettori è quelli di trattenere al suo interno il calore dei raggi solari. I collettori a tubi sottovuoto sono progettati con lo scopo di ridurre le dispersioni di calore verso l’esterno. Infatti il calore raccolto da ciascun elemento (tubo sottovuoto) viene trasferito alla piastra generalmente in rame, presente all’interno del tubo. In tal modo il fluido termovettore si riscalda e, proprio grazie al vuoto, si minimizza la dispersione di calore verso l’esterno dovute a convezione e a conduzione.

Al loro interno la pressione dell’aria è ridottissima, così da impedire la cessione del calore per conduzione da parte dell’assorbitore. In fase di assemblaggio l’aria tra l’assorbitore ed il vetro di copertura viene aspirata, e deve essere assicurata una tenuta perfetta e che rimanga tale nel tempo. I collettori

A tubi sottovuoto hanno un rendimento annuo di circa il 15% più elevato dei migliori collettori a piastra. Sono in grado di fornire acqua calda anche a 100°C. Anche se la loro durata di vita è di ca. 20 anni, questi collettori perdono già molto prima il loro “vaacum” diminuendo le loro prestazioni. Attualmente il rapporto costo/beneficio resta a vantaggio dei collettore piano, in quanto i collettori sottovuoto sono troppo cari tenendo conto della resa poco superiore e della loro inferiore durata di vita.

Nonostante tutto, questi pannelli hanno indubbiamente delle prestazioni migliori! Anche se il loro rendimento non è particolarmente migliore rispetto ai collettori piani, sono capaci di trattenere il calore accumulato anche se ci sono temperature esterne molto rigide. Perciò i collettori a tubi sottovuoto garantiscono prestazioni elevati e costanti durante tutto l’anno. Posso essere utilizzati anche nei paesi nordici e in paesi con una insolazione medio-bassa.

Collettori solari a concentrazione

I collettori solari a concentrazione sono collettori concavi progettati per ottimizzare la concentrazione dell’energia solare in un punto ben determinato (fuoco). Sono efficaci solo con luce solare diretta poiché devono seguire il movimento del sole. Questo tipo di collettore, potendo raggiungere alte temperature (400-600 ° C), è una scelta logica per generatori solari o centrali elettro-solari.

(fonti: Wikipedia, Solare Termico Attivo - LEEE, Dossier Solare Termico - Progetto RES & RUE Dissemination - ACCOMANDITA)