EN
Η συνδυασμένη χρήση τεχνολογιών ανανεώσιμης ενέργειας είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα των μερών της. Τα συστήματα φωτοβολταϊκής-θερμικής ενέργειας σε συνδυασμό με συστήματα αντλιών θερμότητας αποτελούν μία από τις πιο ελπιδοφόρες υβριδικές λύσεις βιώσιμης ενεργειακής προσφοράς για κτίρια. Σε αντίθεση με τις συμβατικές μορφές ηλιακής θερμότητας ή τεχνολογιών μετάδοσης ηλιακού φωτός, οι τεχνολογίες PVT είναι σε θέση να απορροφούν ταυτόχρονα ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα, ενώ η αντλία θερμότητας αυξάνει τη θερμική ενέργεια χαμηλής ποιότητας (θερμότητα) σε χρησιμοποιήσιμη θερμοκρασία. Μαζί, δημιουργούν ένα ισχυρό ζευγάρι, το οποίο έχει αποδειχθεί και δοκιμαστεί σε πραγματικές εγκαταστάσεις παγκοσμίως.
Πώς Λειτουργεί το Υβριδικό Σύστημα
Ο συλλέκτης ΦΒΤ (Φωτοβολταϊκός-Θερμικός) αποτελεί το βασικό στοιχείο αυτού του συστήματος και αποτελείται από φωτοβολταϊκά κύτταρα που είναι εγκατεστημένα σε έναν θερμικό απορροφητή στην ανάστροφη πλευρά. Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν δέχονται την ηλιακή ακτινοβολία, ενώ ο θερμικός απορροφητής συλλέγει την περιττή θερμότητα των πλακών και τη μεταφέρει σε ένα ρευστό που κυκλοφορεί στο σύστημα. Η διπλή λειτουργία (ηλεκτρική και θερμική) αυτού του προϊόντος μπορεί να επιλύσει ένα από τα θεμελιώδη μειονεκτήματα των συμβατικών φωτοβολταϊκών μονάδων, δηλαδή την υπερθέρμανσή τους. Σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας του συστήματος ψύξης ΦΒΤ, έχει μελετηθεί αυτή η ενέργεια και φαίνεται ότι η ηλεκτρική απόδοση βελτιώνεται σημαντικά με τη χρήση του συστήματος ψύξης ΦΒΤ.
Η συλλεχθείσα θερμότητα χρησιμοποιείται στη συνέχεια ως πηγή θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας σε έναν κύκλο αντλίας θερμότητας, με αποτέλεσμα να επιβαρύνεται λιγότερο ο συμπιεστής. Για πολλές διατάξεις, η θερμική ενέργεια που παράγεται από τα PVT αποτελεί σημαντικό μέρος της θερμικής εισόδου στο σύστημα. Η μέθοδος υπερχείλισης με υγρό, για παράδειγμα, εξασφαλίζει βελτιωμένη εμβάπτιση των τοίχων και πλήρη αξιοποίηση της διαθέσιμης επιφάνειας για ανταλλαγή θερμότητας· αυτό επιτρέπει στον συμπιεστή να αναρροφά ατμό υψηλότερης πυκνότητας και βελτιώνει τη θερμική και ηλεκτρική απόδοση. Αυτός ο αποτελεσματικός συνδυασμός των δύο τεχνολογιών καθιστά το σύστημα κλειστού κυκλώματος, καθώς η απόρριπτη θερμότητα αξιοποιείται ως πόρος.
Μετρήσεις Απόδοσης από Πραγματικές Εγκαταστάσεις
Η απόδοση των υβριδικών αντλιών θερμότητας PVT είναι εντυπωσιακή, και πραγματικά δεδομένα το επιβεβαιώνουν. Για το θερμοκήπιο που βρίσκεται στη δοκιμαστική εγκατάσταση υπό πραγματικές συνθήκες χειμώνα, μελετήθηκαν υβριδικά συστήματα — πεδία συλλεκτών ηλιακής ενέργειας PVT 12 kW και αντλία θερμότητας μεταβλητής ταχύτητας 10 kW — όσον αφορά τη θερμική και ηλεκτρική τους απόδοση. Η θερμοκρασία εντός του θερμοκηπίου παρέμεινε σταθερή στους 10 °C, ανεξάρτητα από την εξωτερική θερμοκρασία που έπεσε κάτω από -10,5 °C καθ’ όλη τη διάρκεια του χειμώνα, παρέχοντας συνολικά 11.253 kWh θερμότητας. Κατά την περίοδο χωρίς ζήτηση θέρμανσης (εκτός αιχμής), 11.125 kWh θερμότητας αποθηκεύτηκαν και στη συνέχεια μεταφέρθηκαν στο ετήσιο φορτίο θέρμανσης, με αποτέλεσμα η συνολική ετήσια παροχή θερμότητας να ανέρχεται σε 22.378 kWh.
Από ηλεκτρικής πλευράς, το σύστημα PVT παρήγαγε 3.839 kWh ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια του έτους, καλύπτοντας το 36,72 % της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που κατανάλωσαν η αντλία θερμότητας και το βοηθητικό σύστημα. Ο εποχιακός συντελεστής απόδοσης (CoP) τιμής 3,38 έδειξε ότι η ενσωμάτωση συλλεκτών PVT με αντλία θερμότητας σε ψυχρές συνθήκες προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας και μειώνει την εξάρτηση από τη συμβατική ηλεκτρική δικτύωση.
Σε εμπορικό κτίριο, το σύστημα με επιφάνεια PVT 392 m² έδειξε συντελεστή απόδοσης (COP) για θέρμανση μεταξύ 5,8 και 6,3 κατά τη διάρκεια τυπικής εβδομάδας. Ο συνολικός συντελεστής απόδοσης του συστήματος έφθασε μέχρι 11,4, ενώ ο ετήσιος μέσος όρος COP ήταν 5,5. Η περίοδος απόσβεσης του συστήματος ήταν μόλις 3,8 χρόνια. Μία άλλη μελέτη που διεξήχθη καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους έδειξε μέσο COP 2,92 τον χειμώνα, 3,69 το καλοκαίρι και 3,46 κατά τις μεταβατικές εποχές, με εξατμιστή PVT που εμφάνισε μέση θερμική απόδοση 60,37 % και συνολική θερμοηλεκτρική απόδοση 70,12 % για τους μέσους μήνες. Αυτό αφορά εφαρμογές και οικονομικά οφέλη.
Εφαρμογές και οικονομικά οφέλη
Οι υβριδικές υβριδικές PVT-αντλίες θερμότητας μπορούν να είναι ιδιαίτερα ευεργετικές για τοποθεσίες με υψηλή ετήσια ζήτηση θερμότητας, όπως πισίνες, λαντρομάτ, και θερμοκήπια. Αυτά τα συστήματα μπορούν να καλύψουν τις περισσότερες, αν όχι όλες, τις ανάγκες θέρμανσης και να καλύψουν πολλές από τις ηλεκτρικές ανάγκες οικιακών συσκευών σε τέτοιου μεγέθους τοποθεσίες, όταν χρησιμοποιούνται ως «κύρια» πηγή ενέργειας για την ηλιακή ενέργεια. Τα τελευταία χρόνια, έχουν εισαχθεί PVT-ενισχυμένες αντλίες θερμότητας γεωθερμικής πηγής (PVT-GHPs), οι οποίες έχουν αποδειχθεί ότι προσφέρουν μέχρι 20 τοις εκατό υψηλότερη συνολική εξεργειακή απόδοση PVT και 25,6 τοις εκατό χαμηλότερη κορυφαία θερμοκρασία της φωτοβολταϊκής πλάκας.
Οι εξοικονομήσεις κόστους δεν αφορούν μόνο την κατανάλωση ενέργειας. Σε μία εμπορική εφαρμογή, διαπιστώθηκε ότι το σύστημα μείωσε την ετήσια μεταβολή της θερμοκρασίας της θερμικής αποθήκευσης στο έδαφος κατά μόλις 0,4°C και είχε περίοδο απόσβεσης 3,8 ετών. Με την αύξηση της απόστασης μεταξύ των γεωτρήσεων, η περίοδος απόσβεσης μειώθηκε κατά 18,8%. Η εγκατάσταση PVT μαζί με αντλίες θερμότητας έχει αποδείξει εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο έως και 70%, και συνεπώς και εξοικονόμηση εκπομπών CO₂ και κόστους κατά τη διάρκεια ζωής!
Μελλοντικές Επιπτώσεις
Η μετάβαση σε ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές βρίσκεται στο κατώφλι μας· οι ρυθμίσεις για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων θα εφαρμοστούν πιο αυστηρά από ποτέ, ενώ τα υβριδικά συστήματα PVT-αντλίας θερμότητας θα διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο. Η τεχνολογία αποδεικνύει επίσης ότι τα συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας μπορούν να σχεδιαστούν κατά τρόπο ώστε, όταν λειτουργούν σε συνδυασμό, η συνολική τους απόδοση να υπερβαίνει σημαντικά την απόδοση κάθε επιμέρους συστατικού. Το υβριδικό σύστημα PVT-αντλίας θερμότητας αποτελεί συνεπώς μια καθιερωμένη, οικονομικά αποδοτική και περιβαλλοντικά ευεργετική λύση για όσους σκέφτονται επενδύσεις στις εγκαταστάσεις τους προς την ενεργειακή βιωσιμότητα.
Η Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd, ιδρυθείσα το 2009, ασχολείται με προϊόντα πράσινης ενέργειας. Με βάση την εξαιρετική ποιότητα και τις υπηρεσίες της, η εταιρεία προμηθεύει όλα τα ηλιακά πλαίσια PVT, τις αντλίες θερμότητας, τους ανεμογεννήτορες και τις μπαταρίες LiFePO₄ για χρήση σε υβριδικά συστήματα. Επικοινωνήστε μαζί μας αμέσως για να μάθετε πώς οι λύσεις μας μειώνουν το λειτουργικό σας κόστος και σας παρέχουν ενεργειακή ανεξαρτησία.
