Progressi graduali nell'affrontare tre sfide chiave del settore dei collettori solari piani

I collettori solari piani, una tipologia fondamentale di scaldacqua solare, stanno riscuotendo sempre maggiore interesse in tutto il mondo grazie al loro funzionamento affidabile, alla loro adattabilità architettonica e al loro appeal estetico. Sebbene i sistemi a tubi sottovuoto abbiano storicamente dominato il mercato cinese, con vendite di 38 milioni di metri quadrati nel 2015 (quota di mercato dell'87,36%), i sistemi piani ne rappresentavano solo 5,5 milioni di metri quadrati (12,64%). Al contrario, in Europa e Nord America, i collettori piani detengono circa il 90% del mercato e sono il prodotto di punta indiscusso.

Questo contrasto evidenzia sia le sfide che le opportunità per la tecnologia dei pannelli piani in Cina. Con efficienze di utilizzo dell'energia superiori al 76%, standard di sicurezza più elevati, maggiore durata e cicli di vita più lunghi, i sistemi solari piani sono in grado di conquistare una quota crescente del mercato interno. Tuttavia, nonostante questi vantaggi, il settore cinese dei collettori piani continua a confrontarsi con problemi di vecchia data: lento sviluppo tecnologico, insufficiente capacità di innovazione e una persistente concorrenza basata sulla bassa qualità e sui prezzi.

Le discussioni del settore e le opinioni degli esperti suggeriscono che sono stati compiuti progressi significativi nell'affrontare queste problematiche, in particolare in tre aree interconnesse: progettazione del prodotto, gestione della nebbia d'acqua e tecnologia di sigillatura.

1. Progettazione del prodotto: andare oltre l'imitazione verso l'innovazione

Il design del prodotto rappresenta il fondamento delle prestazioni dei collettori. Come sottolineato dagli esperti del settore, il design dei collettori è da tempo un punto debole nel settore cinese dei pannelli piani. Troppe aziende fanno affidamento sull'imitazione, con conseguente rallentamento del progresso tecnologico e diffusa omogeneità di prodotto.

Per interrompere questo ciclo, le aziende devono migliorare le proprie capacità di ricerca e sviluppo e innovazione. Fondamentale per il miglioramento delle prestazioni è lo sviluppo di rivestimenti selettivi avanzati, che influenzano direttamente l'efficienza termica. I rivestimenti devono soddisfare la domanda del mercato bilanciando parametri chiave come l'assorbanza solare e l'emittanza termica.

BTE Solar, uno dei due principali produttori mondiali di materiali e sistemi solari termici, è attualmente l'unica azienda cinese con capacità di produzione di rivestimenti a doppio strato. L'azienda fornisce sia rivestimenti selettivi blu che neri per collettori piani. Sebbene i rivestimenti neri costino oltre il 20% in meno rispetto ai tradizionali rivestimenti blu, offrono quasi la stessa efficienza, offrendo ai clienti una soluzione conveniente ma ad alte prestazioni. Questo doppio portafoglio consente la flessibilità necessaria per soddisfare le diverse esigenze del mercato, che si tratti di dare priorità alla durata, all'estetica o alla convenienza.

Ad esempio, i rivestimenti blu hanno tradizionalmente incontrato difficoltà a causa della resistenza alla nebbia salina. Tuttavia, grazie al design ermetico della cavità con traspirabilità controllabile, le membrane di BTE Solar garantiscono stabilità e prestazioni a lungo termine in ambienti difficili.

Le preoccupazioni principali includono:

1. Materiali di supporto: la fibra di poliestere, spesso utilizzata nei fogli posteriori, perde le sue prestazioni di isolamento oltre i 120°C, ma anche i collettori di qualità inferiore possono superare questa temperatura durante la stagnazione.

2. Guarnizioni e guarnizioni: i comuni materiali in gomma EPDM si degradano oltre i 150°C, non soddisfacendo i rigorosi standard di affidabilità.

3. Integrità strutturale: temperature di inattività eccessive possono causare deformazioni, perdite e delaminazione dei fogli posteriori.

La soluzione sta nello sviluppo di progetti che mantengano una tenuta ermetica della cavità combinata con una traspirabilità controllabile, garantendo che i materiali possano resistere all'esposizione inattiva e prevenendo al contempo danni strutturali irreversibili.

2. Nebulizzazione d'acqua: ottenere una "traspirabilità" controllata

Nei mercati avanzati, i sistemi piatti dominano i progetti di riscaldamento solare, soprattutto nelle applicazioni urbane a molti piani. Tuttavia, la formazione di nebbia d'acqua rimane un problema universale che mina l'efficienza e la durata. L'accumulo di umidità riduce l'assorbimento di calore, corrode gli assorbitori e degrada l'isolamento nel tempo.

Un'analisi delle modalità e degli effetti dei guasti (FMEA) ha identificato le cause principali della nebbia d'acqua:

1. Eccessivo assorbimento di umidità nei materiali isolanti.

2. Sigillatura ermetica insufficiente.

3. Percorsi di ventilazione inadeguati.

4. L'umidità all'interno del collettore proviene da tre fonti principali:

5. Umidità residua rimasta durante la produzione.

6. Infiltrazione attraverso infiltrazioni esterne.

7. Assorbimento di umidità dall'umidità ambientale.

I tradizionali design "non ermetici" lasciano delle fessure che fungono da canali di ventilazione. Sebbene tali fessure possano consentire all'umidità vaporizzata di fuoriuscire sotto l'azione del calore, le dimensioni delle fessure sono incoerenti e incontrollabili: a volte troppo piccole per scaricare il vapore acqueo, a volte troppo grandi, creando percorsi di perdita permanenti.

Per risolvere questo problema, il settore sta adottando sempre più il principio "prima la sigillatura, poi lo sfiato controllato".

Le prese d'aria unidirezionali consentono all'umidità di evaporare naturalmente quando la temperatura interna aumenta.

I materiali isolanti a basso assorbimento riducono al minimo le fonti d'acqua all'interno del collettore.

Le membrane in PTFE (politetrafluoroetilene espanso) combinate con materiali in fibra di bambù creano un sistema antipolvere, impermeabile e traspirante. Queste strutture scaricano l'umidità interna mantenendo l'equilibrio della pressione, prevenendo sia infiltrazioni che condensa.

Questo approccio consente ai collettori di mantenere un ambiente interno asciutto e stabile, riducendo efficacemente il rischio di corrosione, degrado dell'isolamento e perdite di prestazioni. Prevenendo l'accumulo di umidità interna e condensa, la durata complessiva del prodotto viene notevolmente estesa, mentre le prestazioni termiche rimangono stabili e affidabili anche in condizioni operative difficili. Molte aziende del settore ora considerano le cavità ermetiche con traspirabilità controllabile non solo come un aggiornamento tecnico ma come l'inevitabile direzione per il futuro sviluppo dei collettori piani.

Grazie a questa tendenza all'innovazione, BTE Solar è diventata una delle principali aziende specializzate in collettori solari termici di alta qualità. Grazie all'avanzata tecnologia delle membrane e al design strutturale ottimizzato, l'azienda è in grado di produrre collettori che sono praticamente immuni ai problemi legati all'umidità, garantendo una durata a lungo termine e prestazioni costanti in diverse condizioni climatiche. Ciò consente ai prodotti BTE Solar di trovare ampia applicazione in diversi mercati, dall'edilizia residenziale ai progetti commerciali e ai programmi governativi su larga scala.

Allo stesso tempo, BTE Solar ha ottenuto numerose certificazioni internazionali, tra cui la gestione della qualità ISO, la conformità CE e la prestigiosa certificazione Solar Keymark. Queste credenziali non solo dimostrano il forte impegno dell'azienda per la sicurezza dei prodotti, l'affidabilità e gli standard ambientali, ma creano anche valore aggiunto per i clienti. In molte regioni, governi e aziende di servizi pubblici offrono incentivi finanziari o sussidi per i collettori solari ad alta efficienza certificati. Scegliendo i sistemi BTE, sviluppatori di progetti e distributori possono qualificarsi per questi programmi più facilmente, ottenendo in definitiva maggiori ritorni sugli investimenti e supportando al contempo la transizione verso l'energia pulita.

In breve, con collettori solari piani ad alta efficienza certificati che combinano tecnologia di sigillatura avanzata, eccellente resa termica e affidabilità a lungo termine, BTE Solar aiuta i suoi partner a massimizzare sia le prestazioni di riscaldamento sia l'accesso a vantaggi basati sulle politiche, rafforzando la competitività nell'attuale mercato globale delle energie rinnovabili.

3. Tecnologia di tenuta: rafforzamento delle strutture per l'affidabilità 

La sigillatura rimane uno dei fattori più decisivi per garantire le prestazioni e la sicurezza a lungo termine degli impianti solari termici. Anche con assorbitori ad alta efficienza e rivestimenti selettivi avanzati, l'affidabilità complessiva di un collettore solare può essere compromessa da una sigillatura inadeguata. Giunti del telaio mal eseguiti o una debole adesione tra il backsheet e l'involucro causano spesso infiltrazioni di vapore acqueo, corrosione delle parti metalliche, degrado dell'isolamento termico e, in ultima analisi, una riduzione della durata utile dell'intero sistema. Sia per i clienti che per i produttori, padroneggiare la tecnologia di sigillatura non è più un optional: è un requisito fondamentale per la competitività. 

Tradizionalmente, la maggior parte delle strutture a telaio si basava su una combinazione di rivestimenti adesivi, nastri biadesivi o strisce di pressione a leva. In questo design ampiamente utilizzato, il backsheet viene inserito in quella che è nota come struttura a "bocca di coccodrillo", dove viene pressato saldamente da una macchina specializzata e ulteriormente bloccato in posizione con staffe angolari interne o connettori angolari. Rispetto ai precedenti telai rivettati, questo approccio rappresenta un progresso significativo: offre un accoppiamento più uniforme, migliora la resistenza agli agenti atmosferici e contribuisce a semplificare la produzione di massa. Tuttavia, nonostante questi miglioramenti, tali strutture spesso non riescono a soddisfare i requisiti di tenuta sempre più stringenti degli attuali sistemi solari termici. 

Le limitazioni diventano particolarmente evidenti in due punti critici: i giunti angolari a 45° e le aree di innesto lineare della bocca a coccodrillo. In questi punti, le fessure microscopiche sono difficili da eliminare completamente. Nel tempo, l'espansione termica, le vibrazioni e le sollecitazioni esterne possono peggiorare queste fessure, compromettendo la planarità complessiva e consentendo all'aria o al vapore acqueo di infiltrarsi all'interno del collettore. Questo rischio è particolarmente evidente nei pannelli piani di grandi dimensioni, dove anche le deformazioni più piccole vengono amplificate. Inoltre, la progettazione meccanica della bocca a coccodrillo richiede l'utilizzo di materiali più spessi e pesanti per mantenere la resistenza strutturale. Se da un lato ciò migliora la rigidità, dall'altro aumenta inevitabilmente sia il consumo di materie prime che i costi di produzione, esercitando un'ulteriore pressione sui produttori che cercano di bilanciare prestazioni e prezzo.

Per affrontare queste sfide persistenti, aziende lungimiranti e team di ricerca e sviluppo hanno esplorato attivamente strategie di tenuta più affidabili. Diversi approcci promettenti stanno attualmente plasmando il settore: 

1. Design delle staffe angolari esterne: spostando il punto di tenuta all'esterno dell'interfaccia tra assorbitore primario e foglio posteriore, questi design semplificano i requisiti geometrici della tenuta ermetica e riducono significativamente la probabilità di micro-fessure nascoste nei giunti angolari. 

2. Applicazione continua dell'adesivo: invece di assemblare telai segmentati con punti di incollaggio separati, le nuove linee di produzione stanno iniziando ad applicare gli adesivi in ​​un unico processo continuo su un telaio integrato. Ciò non solo migliora l'uniformità e la planarità della sigillatura, ma garantisce anche un allineamento più solido ed elimina le giunzioni deboli. Il compromesso, tuttavia, è la necessità di ingenti investimenti in attrezzature di precisione e automazione. 

3. Adesivi siliconici avanzati: grazie alla loro eccezionale elasticità e resilienza, gli adesivi siliconici mantengono l'efficacia sigillante in un intervallo di temperature di esercizio insolitamente ampio, da -55 °C a 210 °C. Ciò garantisce prestazioni affidabili anche in climi rigidi con forti sbalzi di temperatura, tempeste di sabbia o elevata umidità. 

4. Nervature di rinforzo e supporti per piastre di assorbimento: migliorando la resistenza del telaio e prevenendo deformazioni o deformazioni, questi miglioramenti meccanici contribuiscono direttamente all'integrità della tenuta a lungo termine. Una piastra di assorbimento ben supportata distribuisce le sollecitazioni in modo più uniforme, riducendo il rischio di affaticamento della tenuta e perdite. 

Nel complesso, queste innovazioni evidenziano il continuo progresso del settore solare termico verso il raggiungimento di un delicato equilibrio tra producibilità, controllo dei costi e affidabilità ermetica. Per gli utenti finali, una migliore tenuta si traduce in una maggiore fiducia nella durata del sistema, minori costi di manutenzione e una maggiore durata utile. Per i produttori, padroneggiare tecniche di tenuta avanzate è un modo per differenziare i propri prodotti, ridurre i rischi di garanzia e rafforzare la fiducia dei clienti internazionali.

Uno sguardo al futuro: verso un settore delle piastre piane più competitivo

L'evoluzione del settore cinese dei collettori solari piani sta avvenendo per fasi. Il settore ha già superato la fase di imitazione diffusa, compiendo progressi tangibili nell'innovazione progettuale, nella mitigazione della nebbia d'acqua e nelle tecnologie di sigillatura.

In qualità di leader mondiale nel solare termico, BTE Solar unisce la tecnologia avanzata del rivestimento selettivo a una vasta esperienza in progetti internazionali. Grazie alle sue esclusive linee di produzione di rivestimenti a doppio strato e alle opzioni di membrane flessibili, l'azienda aiuta i partner di tutto il mondo a migliorare la stabilità termica, l'affidabilità e l'efficienza dei costi nelle loro soluzioni solari per l'acqua calda.

Per le aziende che esplorano sistemi di collettori piani di alta qualità o cercano opportunità di collaborazione a lungo termine, BTE Solar accoglie richieste e partnership per espandere congiuntamente il mercato dell'energia pulita.