La maggior parte delle fabbriche che valutano l'installazione di impianti solari termici non si chiedono se la tecnologia funzioni. Vogliono sapere se funziona abbastanza bene – in base al loro sito, al loro profilo di consumo e al costo del combustibile – da garantire un ritorno sull'investimento che giustifichi la spesa.

In breve: l'acqua calda sanitaria riscaldata con energia solare in genere non elimina completamente la bolletta del riscaldamento. Tuttavia, ne riduce significativamente i costi. Fonti del settore e linee guida ingegneristiche, inclusi i dati del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, indicano che i sistemi solari per il riscaldamento dell'acqua possono ridurre i costi di riscaldamento dell'acqua di circa il 50-80%, a seconda del consumo di acqua calda, del dimensionamento dell'impianto, della disponibilità di energia solare nella zona e del costo del combustibile convenzionale che viene sostituito.

Per una fabbrica, ciò significa che la vera domanda non è "fa risparmiare denaro?" ma "quanto fa risparmiare nel mio caso specifico e in quanto tempo si ripaga l'investimento?". Questo articolo analizza le variabili che determinano queste risposte.

Quando l'energia solare per la produzione di acqua calda diventa economicamente vantaggiosa per una fabbrica.

Non tutti i progetti di produzione di acqua calda sanitaria in ambito industriale si traducono in un solido business case. I progetti che tendono a ottenere i migliori risultati condividono alcune caratteristiche che vale la pena valutare fin da subito.

Modello della domanda e programma operativo

L'utilizzo di impianti solari per la produzione di acqua calda è economicamente vantaggioso per le fabbriche con una domanda di acqua calda stabile e costante. Dormitori, docce, mense, linee di lavaggio per i processi produttivi e preriscaldamento dell'acqua di alimentazione delle caldaie generano carichi giornalieri prevedibili che si allineano perfettamente con i cicli giornalieri di raccolta dell'energia solare.

Le fabbriche che operano tutto l'anno o quasi possono utilizzare una maggiore quantità di calore prodotto dall'impianto. Uno stabilimento che si ferma per periodi prolungati – ad esempio, per la produzione stagionale o per le chiusure festive di diverse settimane – può comunque trarne beneficio, ma in genere con un ritorno inferiore perché l'energia solare raccolta durante i periodi di inattività non viene utilizzata o deve essere dispersa.

Tipo di combustibile e costo dell'energia

Questa è spesso la variabile più importante. Il solare termico compensa l'energia termica acquistata per il riscaldamento, quindi maggiore è il costo attuale del combustibile, maggiore sarà il risparmio ottenuto da ogni unità di calore solare.

Le fabbriche che riscaldano l'acqua con elettricità, GPL o gasolio tendono a registrare i maggiori risparmi. Anche gli impianti che hanno accesso a gas naturale sovvenzionato o a combustibili a bassissimo costo ne traggono vantaggio, ma il periodo di ammortamento si allunga e l'investimento diventa più difficile da giustificare internamente.

Condizioni del tetto e installazione reale

Gli impianti solari termici commerciali richiedono una superficie utile sul tetto (o spazio a terra per l'installazione), un'adeguata capacità di carico strutturale e uno spazio libero sufficiente per evitare ombreggiamenti tra le file di collettori. Anche il percorso delle tubazioni dal gruppo di collettori al locale tecnico è importante: tubazioni lunghe aumentano la dispersione di calore e i costi di installazione.

Prima di iniziare il dimensionamento dell'impianto, la progettazione del progetto dovrebbe confermare la capacità portante del tetto, l'area utilizzabile non ombreggiata e la distanza pratica tra il campo di collettori e l'infrastruttura dell'acqua calda dell'impianto.

Dove le fabbriche utilizzano tipicamente acqua riscaldata dal sole

Nei progetti industriali, l'acqua calda sanitaria prodotta con energia solare offre il massimo valore laddove la richiesta di acqua calda è moderata e il consumo giornaliero è prevedibile.

Perapplicazioni solari termiche commercialiQuesti casi d'uso rappresentano le tipologie di progetto più collaudate e replicabili nel settore industriale.

Come stimare il costo attuale del riscaldamento dell'acqua

Prima di calcolare il risparmio ottenibile con l'energia solare, è necessario avere un quadro chiaro di quanto ti costa attualmente l'acqua calda.

Iniziate calcolando il volume giornaliero di acqua calda per tutti i carichi che il sistema dovrà servire: docce, mensa, lavaggio, linee di risciacquo, preriscaldamento. Se il vostro impianto non misura separatamente l'acqua calda, effettuate una stima basandovi sull'occupazione, sui turni di lavoro, sui dati relativi all'acqua di processo e sul ricambio del serbatoio di accumulo.

Successivamente, bisogna determinare l'aumento di temperatura: la differenza tra la temperatura dell'acqua fredda in ingresso e la temperatura di mandata desiderata. Un aumento di temperatura maggiore significa più energia per litro.

Ad esempio, una fabbrica che utilizza 5.000 litri al giorno con un aumento di temperatura di 40 °C (diciamo, da 15 °C a 55 °C) richiede circa 232 kWh di energia per il riscaldamento al giorno. Su 300 giorni di attività, ciò corrisponde a un totale di circa 69.600 kWh all'anno.

Convertite quel dato energetico annuo in costo utilizzando il prezzo effettivo del combustibile. È in questa fase che molte fabbriche scoprono che le opportunità sono maggiori del previsto, soprattutto quelle che si riscaldano con elettricità o GPL, dove i costi per kWh possono essere diverse volte superiori rispetto al gas naturale.

Risparmio realistico previsto per progetti solari per la produzione di acqua calda sanitaria in ambito industriale.

Un impianto solare termico ben dimensionato non copre il 100% del fabbisogno annuo di riscaldamento. Il parametro utile è la quota solare, ovvero la percentuale di energia termica annua fornita dall'impianto solare rispetto a quella prodotta dal sistema di riscaldamento ausiliario.

Per gli impianti commerciali e industriali, le percentuali di energia solare riportate si attestano in genere tra il 40% e il 70%, a seconda del clima, del profilo di domanda, del dimensionamento dell'impianto e della fonte di calore di supporto. Sovradimensionare gli impianti per aumentare la percentuale di energia solare al di sopra di questo intervallo non è generalmente raccomandato per i grandi impianti, poiché aumenta i costi di investimento e introduce il rischio di surriscaldamento estivo durante i periodi di minore domanda.

*Si presume un aumento della temperatura di 40 °C e 300 giorni di funzionamento all'anno. Questa tabella è solo a scopo di pianificazione preliminare e non costituisce un preventivo.

Uno stabilimento che utilizza riscaldamento elettrico o a GPL in una zona ad alta irradiazione potrebbe registrare valori superiori a questo intervallo. Un impianto con gas sovvenzionato o con spazio limitato sul tetto potrebbe ottenere risultati inferiori. Lo scopo di questa tabella non è la precisione, bensì rendere sufficientemente evidente la portata dell'opportunità per decidere se valga la pena intraprendere una valutazione specifica per il progetto.

Qual è il fattore che incide maggiormente sul ritorno all'investimento?

Nei progetti di produzione di acqua calda sanitaria tramite energia solare negli stabilimenti industriali, sei variabili tendono a essere predominanti nel determinare il ritorno sull'investimento.

È possibile utilizzare un impianto solare con la caldaia o la pompa di calore esistente?

Nella maggior parte dei casi, sì. In genere, una fabbrica non ha bisogno di sostituire le proprie apparecchiature di riscaldamento esistenti per adottare l'energia solare per la produzione di acqua calda.

L'approccio standard prevede l'installazione di un impianto di collettori solari e di un serbatoio di accumulo come circuito di preriscaldamento a monte della caldaia o della pompa di calore esistente. L'acqua in ingresso viene prima riscaldata dall'energia solare nel serbatoio di accumulo, quindi alimentata al sistema di riscaldamento convenzionale, che si attiva solo per colmare il divario di temperatura rimanente. Nelle giornate con elevata insolazione, il sistema di riscaldamento ausiliario potrebbe funzionare a malapena. Nelle giornate nuvolose o di elevata richiesta, invece, copre normalmente il deficit.

Questo significa che il tempo nuvoloso non rende il sistema impraticabile. Significa semplicemente che il riscaldatore di riserva si fa carico di una quota maggiore del carico in quei giorni. Il valore commerciale dell'impianto solare si misura nella riduzione del consumo annuo di combustibile durante l'intera vita utile dell'impianto, non nella sua capacità di soddisfare l'intero fabbisogno energetico in un dato giorno.

Per un'analisi più approfondita dell'integrazione retrofit, consultare la nostra guida susistemi solari per l'acqua caldaper edifici commerciali.

Quando l'acqua calda sanitaria solare non è la soluzione ideale

L'energia solare per la produzione di acqua calda non è la soluzione ideale per ogni stabilimento. Avere ben chiaro in quali casi non è adatta aiuta a evitare progetti che sembrano validi sulla carta ma che si rivelano deludenti nella pratica.

Le fabbriche con una domanda di acqua calda molto bassa o irregolare, dove i costi di riscaldamento sono già minimi rispetto alla spesa energetica totale, potrebbero scoprire che il costo dell'impianto non giustifica i risparmi, indipendentemente dalla quota di energia solare. Se la bolletta annuale dell'acqua calda è bassa, anche una riduzione del 60% non è sufficiente a compensare il risparmio.

Gli impianti con spazi sui tetti molto limitati o fortemente ombreggiati potrebbero non avere spazio sufficiente per installare un numero adeguato di collettori solari, rendendo così il progetto economicamente sostenibile. L'installazione a terra è talvolta un'opzione, ma comporta costi aggiuntivi per le opere civili e potrebbe entrare in conflitto con altri usi del sito.

Gli impianti che utilizzano combustibili molto economici, come il gas fortemente sovvenzionato, il recupero del calore di scarto già esistente o il teleriscaldamento a tariffe basse, hanno tempi di ammortamento più lunghi perché il costo evitato per kWh è basso.

Le operazioni che richiedono temperature dell'acqua molto elevate, ben superiori a 80 °C, spingono i collettori a piastra piana in un intervallo operativo meno efficiente. Questi carichi potrebbero essere gestiti meglio da altre soluzioni termiche o configurazioni ibride.

Quali dati sono necessari prima di richiedere un preventivo specifico per il progetto?

Le affermazioni generiche sui risparmi sono facili da trovare. Per ottenere una stima utile e specifica per il progetto, sono necessari dati reali. Se stai preparando una richiesta di offerta (RFQ) o richiedendo una valutazione di fattibilità a un fornitore, raccogli le seguenti informazioni prima di contattarlo:

Questo passaggio è ciò che distingue una stima di marketing approssimativa da un preventivo con cui l'ufficio acquisti può effettivamente lavorare. Per una checklist dettagliata dei dati di ingegneria specifica per i progetti di fabbrica, consultare la nostra guida sudati di preventivo per impianto solare per acqua calda sanitaria in fabbrica.

Asporto finale

Una fabbrica può ottenere un risparmio significativo grazie all'energia solare per la produzione di acqua calda, ma solo se il progetto è dimensionato in base a un fabbisogno di acqua calda reale e ripetibile e se la convenienza economica viene valutata in relazione ai costi effettivi del combustibile e alle condizioni del sito.

I candidati ideali sono gli impianti con domanda costante, temperature di mandata moderate, superficie di installazione sufficiente e costi relativamente elevati per il riscaldamento convenzionale. In questi progetti, l'acqua calda sanitaria solare funziona al meglio come preriscaldamento, riducendo il consumo di combustibile, mentre la caldaia o la pompa di calore esistenti rimangono in funzione come sistema di riserva e per garantire affidabilità.

Se state valutando se un progetto sia adatto alla vostra struttura, il primo passo più efficace non è chiedere un preventivo, bensì raccogliere i dati relativi al fabbisogno di acqua calda, al costo del combustibile, al programma operativo e ai vincoli del sito. È così che una stima approssimativa dei risparmi si trasforma in una decisione concreta di progetto.