I pannelli PVT non vetrati continuano a raccogliere calore d'inverno e dopo il tramonto, perché assorbono energia dall'aria ambiente e dalla pioggia oltre che dalla luce del sole. I sistemi in campo mantengono un fattore di prestazione stagionale vicino a 3,3 con temperature dell'aria pari o inferiori a 0 °C. Ciò che d'inverno si ferma è la resa ad alta temperatura: il pannello alimenta il circuito sorgente di una pompa di calore, non un bollitore a 60 °C.
I pannelli PVT producono davvero qualcosa di notte?
Sì: dal punto di vista termico un pannello PVT non vetrato funziona dopo il tramonto, e non è un'affermazione di marketing ma una conseguenza della sua costruzione. I collettori non vetrati sono classificati WISC (collettori sensibili al vento e/o all'infrarosso) secondo la norma ISO 9806 proprio perché scambiano calore con il vento, con l'aria ambiente e con la pioggia, non soltanto con il sole. Se nell'assorbitore circola un fluido a −5 °C mentre l'aria esterna è a +3 °C, il calore passa al fluido. Il pannello si comporta come un grande e silenzioso scambiatore di calore con l'aria.
La parte elettrica, ovviamente, si ferma al tramonto. La formulazione corretta è quindi questa: un campo PVT produce elettricità quando splende il sole e raccoglie calore di basso livello in modo quasi continuo. Il rendimento termico riportato, riferito alla radiazione solare incidente, può superare il 100% proprio per questo motivo: all'apporto solare si aggiunge l'energia ambiente (IEA SHC Task 60).
Quanto calore fornisce un pannello PVT d'inverno?
Meno che a luglio, ma abbastanza da contare, perché una pompa di calore lo moltiplica. I sistemi con sorgente PVT monitorati hanno mantenuto un fattore di prestazione stagionale di circa 3,3 in inverni reali con aria ambiente ripetutamente a 0 °C o meno, e gli studi sui sistemi riportano un SPF di 3,49 con 20 m² di collettori, che sale a 3,80 con 30 m². Una giornata invernale a −10 °C senza sole diretto fornisce comunque calore utilizzabile alla sorgente, perché il fluido viene fatto circolare più freddo dell'aria.
L'andamento stagionale merita di essere esposto con chiarezza:
| Condizione | Produzione elettrica | Produzione termica | A che cosa serve il calore |
|---|---|---|---|
| Mezzogiorno d'estate | Massima, favorita dal raffreddamento delle celle | Elevata, uscita a 25–45 °C | Preriscaldamento diretto dell'ACS, piscina |
| Mezzogiorno d'inverno, cielo sereno | 20–35% di quella estiva | Moderata, vicina alla temperatura ambiente | Sorgente della pompa di calore, salamoia da ~0 a +10 °C |
| Inverno, cielo coperto | Bassa | Ancora positiva | Sorgente della pompa di calore, da aria |
| Notte, in qualsiasi stagione | Nessuna | Positiva ogni volta che il fluido circola sotto la temperatura ambiente | Sorgente della pompa di calore, rigenerazione della sonda geotermica |
| Gelo intenso, aria ferma | Nessuna | Prossima a zero, può formarsi brina | La pompa di calore passa all'integrazione o a una sorgente bivalente |
Perché il pannello non gela e non si copre di ghiaccio d'inverno?
Il circuito è protetto da una miscela di glicole propilenico, in genere al 30–40%, che porta il campo di lavoro fino a circa −20 °C. Il congelamento del fluido non è quindi il problema; lo è la brina che si forma sull'esterno dell'assorbitore. Quando l'assorbitore lavora sotto il punto di rugiada, sulla superficie del pannello si formano condensa e poi brina, esattamente come sulla batteria di una pompa di calore ad aria.
Il PVT non vetrato gestisce la cosa in modo molto più dolce di un'unità ad aria alettata. La superficie è ampia e piana, quindi la brina si forma come uno strato sottile e uniforme anziché bloccare un passaggio d'aria, e si scioglie con un breve impulso inverso di fluido caldo invece che con un completo ciclo di sbrinamento con valvola di inversione. Poiché il campo non soffia aria, non ci sono né rumore né pennacchio di condensa.
Il PVT è la tecnologia sbagliata per un clima freddo?
No, ma va dimensionato e specificato per un clima freddo. Dalla fisica discendono tre regole:
- Scegliere una pompa di calore omologata per una salamoia in ingresso pari o inferiore a −15 °C. Le impostazioni predefinite per circuiti geotermici che si disattivano a −5 °C andranno ripetutamente in errore a gennaio.
- Preferire pannelli alettati non vetrati per il servizio come sorgente. Le alette sul retro moltiplicano la superficie esposta all'aria ambiente e sono ciò che permette al campo di comportarsi da collettore ad aria dopo il tramonto.
- Non aspettarsi calore diretto ad alta temperatura d'inverno. Come spiegato in che temperatura dell'acqua produce un pannello PVT?, un pannello non vetrato lavora nella fascia 10–40 °C, e a gennaio la resa utile è calore per la sorgente, non acqua da rubinetto.
Dimensionati in questo modo, i campi PVT funzionano come unica fonte di calore in migliaia di edifici olandesi, in un clima con inverni freddi, bui e ventosi e senza una vera tradizione di perforazioni geotermiche.
E l'obiezione che il calore serve proprio quando manca il sole?
È l'obiezione giusta e ha una risposta precisa: un sistema PVT non cerca di fornire calore nel momento in cui lo cattura. Il campo carica un accumulo o un circuito geotermico, e la pompa di calore attinge da lì in seguito. Solimpeks abbina i propri campi di pannelli ibridi PV-T ad accumuli inerziali e ad accumuli combinati proprio per questo: il compito del pannello è alzare nell'arco di una stagione la temperatura della sorgente che il compressore vede, non rispondere al termostato in tempo reale.
A decidere è l'aritmetica stagionale. Nell'arco di una stagione di riscaldamento una temperatura della sorgente più alta anche solo di 3–5 K aumenta il COP stagionale di circa il 10–15%, e lo fa proprio nelle giornate grigie e senza vento in cui un'unità ad aria è più debole.
Domande frequenti
I pannelli PVT producono elettricità di notte?
No. Lo strato fotovoltaico ha bisogno di luce, quindi la produzione elettrica è nulla dopo il tramonto. La parte termica continua ogni volta che il fluido in circolazione è più freddo dell'ambiente circostante, ed è per questo che il PVT funziona come sorgente per pompe di calore ventiquattr'ore su ventiquattro.
I pannelli PVT vanno liberati dalla neve?
Raramente. Un sottile strato si scioglie in fretta non appena il fluido circola, perché l'assorbitore si trova direttamente dietro il vetro. Una neve abbondante e persistente blocca sia il contributo elettrico sia quello solare termico, ma il campo continua a scambiare calore con l'aria attraverso la superficie posteriore.
A che temperatura minima può lavorare un pannello PVT?
Con una miscela al 30–40% di glicole propilenico il circuito funziona fino a circa −20 °C, e nel servizio come sorgente per pompa di calore viene fatto lavorare volutamente sotto 0 °C. Far circolare il fluido più freddo dell'ambiente è ciò che permette al pannello di raccogliere calore dall'aria oltre che dal sole.
Il PVT è meglio di una pompa di calore ad aria d'inverno?
È più silenzioso e non ha lo sbrinamento con ventilatore, e aggiunge apporto solare ogni volta che compare il sole, ma un'unità ad aria ben dimensionata resta la scelta più semplice nei climi miti. Il PVT vince dove contano il rumore, i vincoli autorizzativi o il valore dell'elettricità prodotta in loco.