L'assorbitore è il cuore di un collettore solare termico, dove si genera il calore: una lamiera di rame o alluminio, in genere spessa 0,2–0,5 mm, il cui rivestimento selettivo converte fino al 95% della luce solare incidente in calore e lo cede al fluido che scorre nei tubi saldati sul retro. La qualità dell'assorbitore e del rivestimento determina in larga misura il rendimento ottico certificato di un collettore.
Che cosa fa l'assorbitore in un collettore solare?
L'assorbitore converte la luce solare in calore. È la lamiera metallica scura visibile dietro il vetro di un collettore piano, collegata ai tubi nei quali scorre il fluido termovettore: la radiazione diventa calore sulla superficie rivestita, si trasmette per conduzione alle pareti dei tubi ed esce con il fluido. Tutte le altre parti del collettore esistono per servire questa lamiera: il vetro la protegge dalle perdite dovute al vento, l'isolamento in lana minerale ne protegge il retro, la cassa la mantiene asciutta. La qualità dell'assorbitore e del rivestimento è il motivo principale per cui due collettori di dimensioni identiche possono differire in modo misurabile nella resa certificata.
Di quali materiali sono fatti gli assorbitori?
Nella costruzione degli assorbitori dominano il rame e l'alluminio. La lamiera ha in genere uno spessore di 0,2–0,5 mm; per la piastra l'alluminio ha in gran parte sostituito il rame dopo i rincari del prezzo del rame degli anni 2000, mentre i tubi montanti restano in genere in rame per la facilità di brasatura e la resistenza alla corrosione. La saldatura laser unisce i due metalli con un cordone continuo ad alta conduttività ed è diventata lo standard del settore, sostituendo la precedente saldatura a ultrasuoni. I collettori Wunder di Solimpeks, costruiti nello stabilimento di Konya, adottano questa costruzione: un assorbitore in alluminio con rivestimento selettivo Almeco-Tinox, saldato a laser a tubi di rame.
Arpa o meandro: come influisce la disposizione dei tubi sulle prestazioni?
La disposizione dei tubi decide con quale uniformità il fluido asporta il calore dalla piastra e quanta potenza di pompaggio serve. Un flusso non uniforme lascia parti della piastra calde e sfruttate male, e ciò si vede direttamente nei parametri di rendimento misurati.
| Configurazione | Disposizione | Più adatta a |
|---|---|---|
| Arpa (montanti–collettori) | Montanti verticali paralleli tra due collettori orizzontali | Sistemi a circolazione naturale e ad alta portata; basse perdite di carico |
| Meandro | Un unico tubo continuo a serpentina | Sistemi a bassa portata e drain-back; distribuzione uniforme del flusso |
| Doppia arpa | Due campi di montanti combinati | Collettori di grande formato; bilancia portata e perdite di carico |
Perché il rivestimento dell'assorbitore è così importante?
Il rivestimento determina l'equilibrio tra energia captata ed energia riemessa. I moderni rivestimenti selettivi depositati per sputtering assorbono il 94–95% della radiazione solare incidente e riemettono solo il 4–5% sotto forma di infrarosso termico; una semplice vernice nera ne riemetterebbe l'85–90%. Questa singola proprietà porta il rendimento ottico nell'intervallo 0,75–0,82 certificato per i collettori piani di qualità e consente agli assorbitori di raggiungere temperature di stagnazione di 160–200 °C, che il rivestimento deve sopportare per decenni senza degrado misurabile.
Come differiscono gli assorbitori nei vari tipi di collettore?
Ogni famiglia di collettori integra l'assorbitore in modo diverso. I collettori piani usano un'unica lamiera a tutto formato, che offre la maggiore superficie attiva per metro quadrato lordo. I tubi sottovuoto portano il rivestimento su un'aletta metallica all'interno di ciascun tubo di vetro oppure direttamente su una superficie interna del vetro, circondata dal vuoto. I collettori ibridi PVT laminano celle fotovoltaiche sopra l'assorbitore, così che una sola piastra fornisce contemporaneamente elettricità e calore: è il principio dei pannelli ibridi PV-T di Solimpeks, una tecnologia che l'azienda produce dal 2008. In tutti i tipi, alla fine del 2024 risultavano in funzione nel mondo circa 777 milioni di m² di collettori (IEA SHC, Solar Heat Worldwide), e quasi ogni metro quadrato è un assorbitore che svolge questo stesso compito.
Come viene provata la qualità dell'assorbitore?
Gli assorbitori vengono convalidati all'interno del collettore completo secondo la EN ISO 9806: misura delle prestazioni termiche, prova di esposizione all'aperto di diverse settimane, prove di stagnazione e di shock termico con spruzzo di acqua fredda e prove di pressione interna del circuito dei tubi. Per la superficie dell'assorbitore esiste una norma di durabilità dedicata, la ISO 22975-3, che invecchia campioni di rivestimento con calore e umidità per dimostrare una vita utile di 25 anni. I risultati certificati (rendimento ottico e coefficienti di dispersione termica) sono pubblicati per ogni collettore nel database pubblico Solar Keymark, così la qualità dell'assorbitore si può confrontare su valori verificati anziché sull'aspetto.
Domande frequenti
Per un assorbitore solare è meglio il rame o l'alluminio?
Le prestazioni termiche sono sostanzialmente uguali agli spessori utilizzati, perché la conduzione attraverso una piastra da 0,2–0,5 mm non è il fattore limitante. L'alluminio vince per costo e peso; il rame resta lo standard per i tubi. Ciò che conviene confrontare sono i parametri di rendimento certificati, non il metallo della piastra.
Perché gli assorbitori moderni appaiono blu scuro anziché neri?
L'aspetto blu-nero è un effetto collaterale dei rivestimenti selettivi cermet depositati per sputtering, tarati per la massima assorbanza solare e la minima emissione di infrarossi. Il colore da solo non dice nulla sulle prestazioni: lo dicono i valori di assorbanza ed emissività indicati nella scheda tecnica.
Un rivestimento dell'assorbitore degradato può essere rinnovato?
No. I rivestimenti selettivi vengono applicati in linee industriali di sputtering sotto vuoto e non possono essere riapplicati in cantiere. I rivestimenti di qualità sono progettati e provati (ISO 22975-3) per durare più a lungo della vita di progetto di 25 anni del collettore, quindi il rinnovo non rientra nella normale manutenzione.
Un assorbitore più grande significa sempre più resa?
La resa è proporzionale alla superficie moltiplicata per il rendimento. Un collettore più piccolo, con un rivestimento migliore e coefficienti di dispersione termica più bassi, può superare uno più grande, soprattutto a temperature di esercizio più elevate. Conviene confrontare i valori di resa annua delle schede tecniche Solar Keymark, indicati per singolo modulo collettore.