Nell'ottica di una casa che possa rendersi, per quanto possibile, autonoma dal punto di vista energetico, facciamo una botta di conti: domandiamoci, intanto, fra riscaldamento d'inverno, raffrescamento d'estate ed acqua calda ad uso sanitario, di quanta energia abbiamo bisogno in un anno. Ho ipotizzato, si tratta solo di una ipotesi, per ordine di grandezza, che possano servire, mediamente, 3 KW. Se ci pensiamo, con 3 KW elettrici (che sono quelli normalmente resi disponibili ad uso domestico) facciamo andare tranquillamente i condizionatori dell'aria. Analogamente penso che tre stufette da un KW che funzionino costantemente possano essere sufficenti per scaldare una casa ben coibentata durante l'inverno. Teniamo presente che, in questo conto, non abbiamo considerato che, nelle mezze stagioni, si consuma meno e che, normalmente, di notte il riscaldamento si lascia inattivo. Assumiamo qindi che il consumo annuale sia di 26 MWh. Questo numero è sicuramente eccessivo, ma può servirci come base per un ragionamento sensato.
Ipotizziamo, adesso, di accumulare questi 26 MWh durante i mesi estivi, e di utilizzarli durante quelli invernali. Se consideriamo 3 mesi per l'accumulo, durante i quali ipotizziamo di non sottrarre energia dall'accumulo stesso, avremo cheil serbatoio di accumulo reale dovrà consentirci di immagazzinare 20 MWh, cioè 72 GJ. Ipotizzando poi che, nelle otto ore giornaliere dei 3 mesi estivi, si debbano prelevare da dei pannelli termici 26 MWh, avremo che la resa media dei pannelli durante le ore di insolazione dovrà essere di 36 KW. A questo punto ipotizziamo un fattore di conversione netto del 33% ed un irraggiamento di 1 KW/m², ed avremo la necessità di 18 m² di pannello solare termico, praticamente l'intera superficie del tetto.
Ipotizziamo, adesso, di utilizzare specchi e concentratori, in modo di non aver difficoltà a scaldare l'acqua ad alte temperature, e di poterci quindi permettere di avere un accumulo a 95 °C. Se ipotizziamo che l'acqua accumulata possa essere utilizzata per il riscaldamento fino a che non giunge a 50 °C, avremo 45°C di salto termico utile, equivalenti, dato il calore specifico dell'acqua di 4186 J/(Kg*K), avremo che un litro d'acqua ci consentirà di accumulare 188KJ di energia e che, di conseguenza, i 72 GJ di accumulo necessari dovranno essere accumulati in 383000 litri di acqua, pari a 383 m³. Il serbatoio ideale, per minimizzare la superfice di interfaccia con il mondo esterno, sarebbe ovviamente di forma sferica con un raggio di quattro metri e mezzo, ma un serbatoio di forma sferica di 9 metri di diametro realizzato in un materiale resistente in grado di garantire un servizio continuato per molti anni non è certo di semplice realizzazione e, inoltre, la coibentazione e la posa in opera sarebbero molto difficoltose. Una buona alternativa potrebbe essere quella di un serbatoio cilindrico di 8 metri di diametro ed 8 di altezza. Il volume complessivo sarebbe di 400 m³, la coibentazione e la posa in opera sarebbero sicuramente più semplici. L'alternativa cubica, invece, avrebbe 7,3 metri di lato, ma la superficie esposta sarebbe sicuramente maggiore e, realizzandolo in acciaio, anche il numero delle saldature.
Il problema, dal punto di vista pratico, è che un tubo di 8 metri di diametro non è proprio comodo da trasportare. Occorrono delle soluzioni alternative che consentano il trasporto via camion o, in alternativa, si dovrà considerare l'ipotesi di un serbatoio realizzato in opera. In ogni modo si tratta di un semplice problema ingegneristico, la cui soluzione non è complessa.
Vediamo cosa abbiamo tralasciato in questa analisi:
- Non abbiamo considerato le perdite di calore del serbatoio. Queste, d'altro canto, possono essere molto contenute con una accurata coibentazione;
- Non abbiamo considerato l'energia prodotta in inverno, o nelle mezze stagioni. Un motivo, per altro, c'è: Salvo realizzare un inseguitore azimutale, cosa per altro fattibile. un impianto solare sarà ottimizzato per un ben preciso periodo dell'anno. Volendo convertire tanta energia, converrà ottimizzarlo per l'estate, non preoccupandosi di ottenere un rendimento accettabile in inverno quando, per altro, l'irraggiamento non sarebbe comunque tale da fornire un contributo significativo. Con l'uso di un inseguitore, un impianto a concentrazione potrà comunque fornire energia anche nelle altre stagioni;
- Non abbiamo considerato il consumo di una casa in classe A+, stimato in 33 KWh per m² all'anno, sicuramente minore di quella che abbiamo preso in considerazione.
Insomma, i conti fatti, tutto sommato, dovrebbero essere abbastanza realistici. Come a dire che, con un tetto solare ed un serbatoio sotto le fondazioni, una villetta unifamiliare ben costruita non dovrebbe aver bisogno di un apporto energetico esterno nè per il riscaldamento d'inverno, nè per il raffrescamento d'estate. Su quest'ultimo punto, in particolare, si dovrebbe insistere. Utilizzando un chiller, si utilizza il calore per rinfrescare. In questo modo si consuma energia quando questa è disponibile, un metodo molto efficiente per fare le cose.
Se, come penso, abbiamo sovrastimato il consumo effettivo della casa, e sottostimato la resa dei pannelli, potremmo trovarci con una eccedenza di energia termica. Cosa farne? Un uso interessante, oltre a quello di scaldare una serra, sicuramente la soluzione puù intelligente, nell'ottica di una autonomia energetica estesa in senso lato, è quello di produrre energia elettrica per mezzo di un motore stirling. Il motore stirling, ammesso di poter utilizzare l'energia dissipata sul lato freddo per scaldare qualcosa, come ad esempio un ambiente, è veramente molto efficente. Una cogenerazione realizzata in questo modo richiederebbe un inverter, esattamente come nel caso di una cogenerazione da pannelli solari, ma con il vantaggio di partire da una differenza di potenziale maggiore e, di conseguenza, di operare, a parità di potenza, con correnti minori e minori perdite di commutazione. Usando un inverter diventa abbastanza logico passare attraverso un sistema di batterie in tampone, in modo da reimmettere in rete solo l'energia effettivamente non consumata. Lo so, con le attuali normative è conveniente mettere tutto in rete e riprelevare quella che serve, ma qua stiamo parlando di buon senso e non di convenienza economica.
Ok. Ridendo e scherzando abbiamo dato le specifiche di massima per una casa energeticamente logica. Per ora fermiamoci qua, più avanti scenderemo nel dettaglio.
Se, come penso, abbiamo sovrastimato il consumo effettivo della casa, e sottostimato la resa dei pannelli, potremmo trovarci con una eccedenza di energia termica. Cosa farne? Un uso interessante, oltre a quello di scaldare una serra, sicuramente la soluzione puù intelligente, nell'ottica di una autonomia energetica estesa in senso lato, è quello di produrre energia elettrica per mezzo di un motore stirling. Il motore stirling, ammesso di poter utilizzare l'energia dissipata sul lato freddo per scaldare qualcosa, come ad esempio un ambiente, è veramente molto efficente. Una cogenerazione realizzata in questo modo richiederebbe un inverter, esattamente come nel caso di una cogenerazione da pannelli solari, ma con il vantaggio di partire da una differenza di potenziale maggiore e, di conseguenza, di operare, a parità di potenza, con correnti minori e minori perdite di commutazione. Usando un inverter diventa abbastanza logico passare attraverso un sistema di batterie in tampone, in modo da reimmettere in rete solo l'energia effettivamente non consumata. Lo so, con le attuali normative è conveniente mettere tutto in rete e riprelevare quella che serve, ma qua stiamo parlando di buon senso e non di convenienza economica.
Ok. Ridendo e scherzando abbiamo dato le specifiche di massima per una casa energeticamente logica. Per ora fermiamoci qua, più avanti scenderemo nel dettaglio.
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