Solar cooling: cos'è, come funziona, costi e incentivi
Che cos'è il solar cooling e come funziona? Differenze tra raffrescamento con pannelli solari termici e fotovoltaici, vantaggi, rendimenti, costi e incentivi del Conto Termico 3.0.
Il solar cooling (o raffrescamento solare) è una tecnologia che permette di raffreddare un edificio sfruttando l'energia del sole.
L'idea di base è utilizzare l'energia solare per alimentare un sistema di climatizzazione, riducendo così i consumi di energia acquistata e rendendo il raffrescamento più sostenibile.
Il principio è particolarmente interessante perché, durante l'estate, quando il sole è più intenso e gli edifici richiedono maggiore raffrescamento, aumenta anche la disponibilità di energia solare.
Esistono principalmente due modalità per sfruttare il sole nella climatizzazione estiva:
- Solar cooling fotovoltaico: i pannelli fotovoltaici producono energia elettrica che alimenta un condizionatore o una pompa di calore.
- Solar cooling termico: i collettori solari producono calore che viene utilizzato per alimentare particolari macchine frigorifere ad assorbimento o adsorbimento.
Esistono inoltre sistemi di raffrescamento e deumidificazione dell'aria che utilizzano materiali essiccanti rigenerati mediante energia solare.
Vediamo come funzionano queste tecnologie e quando conviene installarle.
Come funziona il solar cooling con pannelli solari termici?
Nel solar cooling termico, anziché utilizzare direttamente l'elettricità per azionare un compressore frigorifero, si sfrutta il calore prodotto dai collettori solari.
Il funzionamento può essere riassunto in cinque passaggi:
- I collettori solari termici, installati generalmente sulla copertura dell'edificio, assorbono la radiazione solare e riscaldano un fluido termovettore.
- Il calore viene trasferito, eventualmente attraverso uno scambiatore, a un circuito che può comprendere un serbatoio di accumulo termico.
- L'energia termica alimenta una macchina frigorifera ad assorbimento o adsorbimento, che produce acqua refrigerata.
- L'acqua fredda viene distribuita all'impianto di climatizzazione, ad esempio mediante ventilconvettori o unità di trattamento aria.
- Il calore sottratto agli ambienti e quello fornito al ciclo frigorifero vengono smaltiti all'esterno attraverso un sistema di dissipazione, ad aria oppure ad acqua.
In pratica, viene utilizzato il calore del sole per produrre freddo. Sembra un controsenso, ma si tratta di un processo termodinamico che sfrutta specifici cicli frigoriferi.
Attenzione: questi impianti non sono completamente privi di consumi elettrici. Pompe di circolazione, centraline, ventilatori e sistemi di dissipazione necessitano comunque di elettricità.
Macchine frigorifere ad assorbimento e adsorbimento: differenze
Le tecnologie più utilizzate nel solar cooling termico sono quelle ad assorbimento e ad adsorbimento.
Solar cooling ad assorbimento
Le macchine frigorifere ad assorbimento utilizzano una coppia di sostanze, generalmente acqua e bromuro di litio oppure ammoniaca e acqua, per realizzare un ciclo frigorifero alimentato prevalentemente da energia termica.
Nei sistemi acqua-bromuro di litio, l'acqua svolge la funzione di refrigerante, mentre il bromuro di litio costituisce la sostanza assorbente.
Il calore proveniente dai collettori solari permette di separare il refrigerante dalla soluzione assorbente. Attraverso successive trasformazioni, il refrigerante evapora sottraendo calore al circuito da raffreddare e producendo così l'effetto frigorifero.
Successivamente, il vapore viene nuovamente assorbito dalla soluzione, consentendo al ciclo di ripetersi.
Le macchine ad assorbimento a singolo effetto possono richiedere temperature di alimentazione indicativamente comprese tra 70 e 100 °C, a seconda della tecnologia e delle condizioni di esercizio.
Il vantaggio principale è la possibilità di utilizzare calore solare o calore di recupero per produrre energia frigorifera, riducendo la dipendenza dal compressore elettrico tradizionale.
Solar cooling ad adsorbimento
Le macchine ad adsorbimento utilizzano invece materiali solidi porosi, come gel di silice o zeoliti, capaci di trattenere temporaneamente le molecole di un refrigerante sulla propria superficie.
Il calore solare viene utilizzato per rigenerare il materiale adsorbente, liberando il refrigerante e consentendo il funzionamento del ciclo frigorifero.
Alcuni sistemi ad adsorbimento possono funzionare con temperature di alimentazione inferiori rispetto alle macchine ad assorbimento, anche nell'ordine di 55–70 °C, secondo il modello.
Questa caratteristica può consentire l'utilizzo di collettori solari termici operanti a temperature relativamente contenute.
Occorre tuttavia considerare che le macchine ad adsorbimento presentano generalmente rendimenti termici inferiori e richiedono un'accurata progettazione del sistema complessivo.
Solar cooling con pannelli fotovoltaici e pompa di calore
Nella soluzione più semplice e diffusa, i pannelli fotovoltaici producono elettricità che viene utilizzata per far funzionare un normale condizionatore o una pompa di calore in modalità raffrescamento.
In questo caso non viene utilizzato direttamente il calore del sole, ma l'energia elettrica prodotta dai moduli fotovoltaici.
Il vantaggio principale è che proprio quando il sole è più intenso e quindi fa più caldo, l'impianto fotovoltaico può produrre una quantità importante di energia, coprendo una parte del fabbisogno elettrico del climatizzatore.
Ad esempio, un'abitazione dotata di un impianto fotovoltaico da 6 kWp potrebbe alimentare durante le ore soleggiate uno o più condizionatori, riducendo il prelievo di energia elettrica dalla rete.
La quantità di energia effettivamente autoconsumata dipenderà dalla produzione istantanea dei pannelli, dai consumi degli altri apparecchi e dalla potenza richiesta dall'impianto di climatizzazione.
Il fotovoltaico può essere abbinato anche a un sistema di accumulo elettrico, che consente di utilizzare parte dell'energia solare prodotta durante il giorno nelle ore successive.
Rispetto al solar cooling termico, questa soluzione è generalmente più semplice da installare e risulta particolarmente interessante nelle abitazioni e negli edifici di piccole dimensioni.
Solar cooling con deumidificazione: il sistema desiccant cooling
Esiste un'ulteriore tecnologia, chiamata desiccant cooling, che utilizza energia termica solare per contribuire al raffrescamento e soprattutto alla deumidificazione dell'aria.
Il sistema sfrutta materiali igroscopici, cioè capaci di assorbire o adsorbire l'umidità presente nell'aria, come gel di silice oppure particolari soluzioni saline.
L'aria viene inizialmente deumidificata attraverso il materiale essiccante. Successivamente viene raffreddata mediante recuperatori di calore e sistemi evaporativi, secondo la configurazione dell'impianto.
Il calore prodotto dai collettori solari viene impiegato per rigenerare il materiale essiccante, permettendone il riutilizzo.
Questi impianti sono particolarmente interessanti negli edifici dove è necessario trattare elevate portate d'aria esterna, come uffici, alberghi, strutture commerciali e ambienti con importanti esigenze di ventilazione.
Quanto rende un impianto solar cooling? COP ed efficienza
Per valutare le prestazioni di un impianto frigorifero si utilizza generalmente il COP, ossia il rapporto tra la potenza frigorifera prodotta e l'energia necessaria per alimentare il sistema.
Nel caso delle macchine frigorifere alimentate a calore occorre distinguere il COP termico dal rendimento elettrico complessivo dell'impianto.
Indicativamente:
- Le macchine frigorifere ad assorbimento a singolo effetto presentano spesso COP termici nell'ordine di 0,6–0,8;
- Le macchine ad adsorbimento possono presentare COP termici nell'ordine di 0,4–0,7;
- Le pompe di calore elettriche in raffrescamento possono presentare valori di EER e SEER anche sensibilmente superiori, ma riferiti al consumo di energia elettrica.
Attenzione: il COP termico di una macchina ad assorbimento non può essere confrontato direttamente con il COP o l'EER di un climatizzatore elettrico, perché il denominatore rappresenta una forma di energia differente.
Per valutare la convenienza occorre considerare anche i consumi delle pompe, la dissipazione del calore, le perdite di distribuzione e la disponibilità di energia solare durante l'intera stagione estiva.
Esempio pratico di funzionamento del solar cooling
Immaginiamo un edificio con un fabbisogno frigorifero istantaneo di 20 kW, servito da una macchina ad assorbimento con COP termico pari a 0,7.
Per produrre 20 kW frigoriferi, la macchina richiederebbe una potenza termica di circa:
20 / 0,7 = 28,6 kW termici.
Questa potenza potrebbe essere fornita, in parte o totalmente, dal campo solare termico, in funzione dell'irraggiamento, della superficie dei collettori e della temperatura di esercizio.
Inoltre, la macchina dovrebbe smaltire all'esterno una potenza termica indicativamente pari a circa 48,6 kW, data dalla somma del calore sottratto agli ambienti e del calore utilizzato per alimentare il ciclo, trascurando i contributi elettrici ausiliari.
L'esempio dimostra perché sia fondamentale dimensionare correttamente non soltanto i collettori solari, ma anche il sistema di dissipazione del calore.
Quando la produzione solare non è sufficiente, l'impianto può essere progettato per utilizzare una fonte termica integrativa oppure un sistema frigorifero ausiliario.
Vantaggi e svantaggi del solar cooling
Il principale vantaggio del raffrescamento solare è la possibilità di utilizzare una fonte rinnovabile proprio quando aumenta la richiesta di climatizzazione estiva.
Tra i vantaggi possiamo ricordare:
- Riduzione dei consumi energetici acquistati, quando l'impianto è correttamente dimensionato e utilizzato;
- Utilizzo dell'energia solare per il raffrescamento degli ambienti;
- Possibilità di integrare il sistema con impianti esistenti di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria;
- Riduzione dei picchi di assorbimento elettrico nei sistemi frigoriferi alimentati termicamente;
- Possibilità di utilizzare anche calore di recupero proveniente da processi industriali o altre sorgenti termiche.
Esistono però alcuni svantaggi:
- Costo iniziale generalmente elevato per le configurazioni solari termiche con macchine frigorifere ad assorbimento o adsorbimento;
- Necessità di superfici adeguate per l'installazione dei collettori solari;
- Maggiore complessità impiantistica rispetto a un tradizionale sistema di climatizzazione elettrico;
- Necessità di un sistema per lo smaltimento del calore verso l'esterno;
- Produzione solare variabile in funzione delle condizioni meteorologiche;
- Necessità di una manutenzione specializzata e di un'accurata regolazione dell'impianto.
Quanto costa un impianto di solar cooling?
Il costo del solar cooling dipende principalmente dalla potenza frigorifera richiesta, dalla tecnologia utilizzata, dalla superficie dei collettori e dalla complessità dell'impianto.
Occorre distinguere il raffrescamento alimentato da fotovoltaico dal solar cooling termico tradizionale.
Nel primo caso, il costo dipende essenzialmente dalla realizzazione dell'impianto fotovoltaico, dall'eventuale accumulo e dal sistema di climatizzazione elettrico.
Nel secondo caso, invece, occorre considerare la fornitura e installazione dei collettori solari termici, della macchina frigorifera, dell'accumulo, dei sistemi di dissipazione, delle pompe e delle apparecchiature di regolazione.
Per gli impianti solari termici ad assorbimento o adsorbimento, soprattutto di piccola potenza, l'investimento può risultare sensibilmente superiore a quello di un tradizionale impianto a compressione elettrica.
Per questo motivo è difficile indicare un prezzo al metro quadrato dell'edificio: il costo deve essere determinato sulla base di un progetto e di un preventivo specifico.
La convenienza economica aumenta quando il sistema viene utilizzato per molte ore durante l'anno e quando il calore solare prodotto può essere sfruttato anche per altri servizi, ad esempio acqua calda sanitaria o integrazione del riscaldamento.
Solar cooling: quando conviene installarlo?
Il solar cooling termico risulta particolarmente interessante negli edifici caratterizzati da un importante fabbisogno frigorifero estivo e da una buona disponibilità di superfici esposte al sole.
Tra le possibili applicazioni troviamo:
- Alberghi e strutture ricettive;
- Uffici e edifici direzionali;
- Centri commerciali e attività del settore terziario;
- Edifici pubblici e scolastici;
- Stabilimenti industriali e strutture con esigenze di raffrescamento di processo.
Per una singola abitazione, invece, nella maggior parte dei casi risulta più semplice valutare un impianto fotovoltaico abbinato a una pompa di calore reversibile, capace di riscaldare durante l'inverno e raffrescare durante l'estate.
In ogni caso, la scelta deve essere effettuata confrontando l'investimento iniziale, i costi di manutenzione, i consumi stagionali e l'energia effettivamente autoconsumata.
Solar cooling e incentivi: Conto Termico 3.0
Gli impianti di solar cooling termico possono beneficiare degli incentivi previsti dal Conto Termico 3.0, disciplinato dal DM 7 agosto 2025, nel rispetto dei requisiti tecnici e delle condizioni di accesso stabilite dalla normativa e dalle regole applicative del GSE.
In particolare, l'art. 8, comma 1, lettera d), del decreto contempla l'installazione di impianti solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria e/o a integrazione dell'impianto di climatizzazione invernale, anche abbinati a sistemi di solar cooling.
Il sistema incentivabile deve rispettare i requisiti previsti per i collettori, le apparecchiature e l'impianto nel suo complesso.
Il contributo viene determinato secondo i criteri del decreto, considerando anche la superficie solare lorda, l'energia termica prodotta e i coefficienti previsti per la specifica tipologia di intervento.
Per gli impianti solari termici con sistemi di solar cooling sono previsti specifici coefficienti di valorizzazione dell'energia termica prodotta.
La durata dell'incentivo è generalmente pari a 2 anni per superfici solari lorde fino a 50 mq e a 5 anni per superfici superiori a 50 mq e fino a 2.500 mq, secondo le condizioni del decreto.
È importante precisare che non qualsiasi impianto fotovoltaico abbinato a un condizionatore può accedere automaticamente al Conto Termico 3.0.
Per gli impianti fotovoltaici, infatti, sono previste condizioni differenti, tra cui, per gli interventi ammessi, l'abbinamento alla sostituzione di impianti di climatizzazione invernale esistenti con pompe di calore elettriche e il rispetto dei requisiti relativi all'autoconsumo.
Prima di effettuare l'investimento è quindi necessario verificare la specifica categoria di intervento, i requisiti dell'edificio, quelli del soggetto beneficiario e la documentazione da presentare al GSE.
Conclusioni: conviene il solar cooling?
In generale, il solar cooling è una tecnologia interessante perché può ridurre i consumi energetici estivi, abbassare i costi di gestione e limitare l'impatto ambientale, sfruttando una fonte di energia rinnovabile proprio nel momento in cui la richiesta di raffrescamento è maggiore.
Tuttavia, occorre distinguere le soluzioni più semplici, basate su fotovoltaico e condizionatori elettrici, dagli impianti solari termici con macchine frigorifere ad assorbimento o adsorbimento.
I primi risultano generalmente più adatti alle abitazioni e alle piccole attività. I secondi possono diventare interessanti negli edifici di maggiori dimensioni, soprattutto quando esiste un'elevata richiesta di raffrescamento e la possibilità di utilizzare il calore solare anche per altri servizi.
Per valutare correttamente la convenienza è fondamentale affidarsi a un progettista che analizzi i fabbisogni energetici dell'edificio, le caratteristiche dell'impianto e gli eventuali incentivi disponibili.
Spero che l'articolo ti sia stato utile, a presto, Vincenzo.
