EN
A megújuló energiával működő technológiák kombinációja többet ér, mint az egyes részeik összege. A fotovoltaikus-hőtechnikai (PVT) rendszerek hőszivattyús rendszerekkel való összekapcsolása a legígéretesebb fenntartható épületenergia-előállítási hibrid megoldások közé tartozik. Ellentétben a hagyományos napmelegítási vagy napfény-transzmissziós technológiákkal, a PVT technológiák képesek egyszerre elektromos energiát és hőt is termelni, miközben a hőszivattyú az alacsony hőfokú hőenergiát (hőt) felhasználható hőmérsékletre emeli. Együtt erős párost alkotnak, amelyet világszerte valós telepítésekben már igazoltak és teszteltek.
Hogyan működik a hibrid rendszer
A PVT (fotovillamos–hőmérsékleti) gyűjtő a rendszer kulcsfontosságú eleme, amely fotovillamos cellákból áll, amelyeket a hátsó oldalán hőelnyelő felületre rögzítettek. A PV-cellák akkor termelnek elektromos energiát, amikor napfény éri őket, miközben a hőelnyelő felület összegyűjti a panelek által leadott felesleges hőt, és azt egy folyadékba vezeti, amely kering a rendszerben. Ennek a terméknek a kettős funkciójú terve kiküszöböli a hagyományos napenergiás PV-modulok egyik alapvető hiányosságát: túlmelegedésüket. A PVT-hűtőrendszer normál üzemeltetési körülményei között végzett kutatások során megállapították, hogy az elektromos hatásfok jelentősen javul a PVT-hűtőrendszer alkalmazásával.
A begyűjtött hőt ezután alacsony hőmérsékletű hőforrásként használják fel egy hőszivattyús ciklusban, így a kompresszor terhelése csökken. Számos konfiguráció esetén a PVT által előállított hőenergia jelentős része a rendszerbe bevezetett hőnek. A folyadék-túlfolyásos módszer például biztosítja a falak jobb nedvesítését és a hőcserére rendelkezésre álló teljes felület kihasználását; ez lehetővé teszi, hogy a kompresszor nagyobb sűrűségű gőzt szívjon be, és javítja a termikus és elektromos teljesítményt. Ez a két technológia hatékony kombinációja zárt kört alkot, mivel a hulladékhőt erőforrásként hasznosítják.
Teljesítménymutatók valós telepítésekből
A PVT-hőszivattyús hibrid rendszerek teljesítménye lenyűgöző, és a valós világbeli adatok ezt megerősítik. A valós téli körülményeket szimuláló tesztkörnyezetben elhelyezett üvegház esetében a hibrid rendszerek – 12 kW-os PVT napkollektor-terület és egy változó fordulatszámú, 10 kW-os hőszivattyú – hő- és villamos teljesítményének vizsgálatát végezték. Az üvegház belső hőmérséklete az egész télen át stabilan 10 °C maradt, függetlenül attól, hogy a külső hőmérséklet -10,5 °C alá csökkent. Ebben az időszakban 11 253 kWh hőenergiát szolgáltattak. A nyári időszakban – amikor gyakorlatilag nem volt szükség fűtésre – a többi, 11 125 kWh hőenergiát tárolták, majd átvezették az éves fűtési terhelésbe, így az éves összes hőellátás 22 378 kWh lett.
Az elektromos oldalon a PVT rendszer az év során 3839 kWh villamos energiát termelt, ami a hőszivattyú és a segédrendszer által felhasznált teljes villamosenergia-mennyiség 36,72%-át fedte le. A kutatás szerint a szezonális teljesítménytényező (CoP) 3,38 volt, és azt mutatta ki, hogy a PVT gyűjtők integrálása a hőszivattyúval hideg körülmények között jelentős megtakarítást eredményez az energiafogyasztásban és a hagyományos hálózati áramtól való függőségben.
Kereskedelmi épületben a 392 m²-es PVT rendszer egy tipikus héten 5,8 és 6,3 közötti fűtési CoP-t mutatott. A komplex rendszer CoP-je akár 11,4-ig emelkedett, az éves átlagos CoP pedig 5,5 volt. A rendszer megtérülési ideje csupán 3,8 év. Egy másik, egész évben tartó tanulmány szerint a PVT elpárologtatóval a téli időszakban átlagosan 2,92, a nyári időszakban 3,69, a átmeneti időszakokban pedig 3,46 CoP értéket mértek, miközben az átlagos hőhatásfok 60,37%, a teljes termoelektromos hatásfok pedig 70,12% volt az átlagos hónapokra. Ez az alkalmazásokra és a költségelőnyökre vonatkozik.
Alkalmazások és költségelőnyök
A hibrid PVT-hőszivattyús rendszerek különösen előnyösek olyan helyszínek számára, ahol magas az éves hőigény, például úszómedencék, mosodák és üvegházak esetében. Ezek a rendszerek kielégíthetik a fűtési igények nagy részét, sőt akár az egészét is, és ugyanakkor – ha napenergiás rendszer „elsődleges” energiatermelő egységeként működnek – sok háztartási készülék elektromos energiaigényét is fedezhetik ezen méretű helyszíneken. Az utóbbi években bevezették a PVT-támogatott földhőszivattyús rendszereket (PVT-GHP), amelyekről bizonyították, hogy akár 20 százalékkal magasabb a teljes PVT-exergia-hatékonyságuk, és a napelempanelek csúcs-hőmérséklete 25,6 százalékkal alacsonyabb.
A költségmegtakarítás nem csupán az energiafogyasztás szempontjából jelentkezik. Egy kereskedelmi alkalmazás során megállapították, hogy a rendszer éves talajhő-tárolási hőmérséklet-ingadozását csupán 0,4 °C-ra csökkentette, és a megtérülési idő 3,8 év volt. A fúrt kútak távolságának növelésével a megtérülési idő 18,8%-kal csökkent. A PVT-berendezések hőszivattyúkkal együtt akár 70%-os hálózati áram-megtakarítást eredményeztek, így a CO₂-kibocsátás és az életciklus-költségek is csökkentek!
Jövőbeli következmények
Az energiaátmenet küszöbén állunk, az épületenergia-hatékonyságra vonatkozó szabályozásokat erősebben fogják érvényesíteni, mint bármikor korábban, és a hibrid PVT-hőszivattyús rendszerek kulcsszerepet fognak játszani. A technológia azt is bizonyítja, hogy a megújuló energiarendszerek úgy tervezhetők, hogy kombinált működésük során teljesítményük jelentősen meghaladja az egyes összetevők külön-külön nyújtott teljesítményét. A hibrid PVT-hőszivattyús rendszer ezért megbízható, gazdaságos és környezetbarát megoldást kínál azok számára, akik épületeikben energiatartós beruházásokat fontolgatnak.
A Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd. 2009-ben alapították, és zöldenergiás termékekkel foglalkozik. A vállalat minőségi termékeivel és szolgáltatásaival minden PVT napenergiás modult, hőszivattyút, szélgenerátort és LiFePO₄ akkumulátort szállít hibrid rendszerekhez. Hívjon minket még ma, hogy megtudja, hogyan csökkentik megoldásaink üzemeltetési költségeit, és energiafüggetlenséget biztosítanak Önnek.
