EN
Een combinatie van hernieuwbare energietechnologieën is meer dan de som van haar onderdelen. Fotovoltaïsch-thermische systemen gekoppeld aan warmtepompsystemen behoren tot de meest veelbelovende duurzame hybride oplossingen voor energievoorziening in gebouwen. In tegenstelling tot conventionele vormen van zonneverwarming of zonlichttransmissietechnologieën kunnen PVT-technologieën zowel elektriciteit als warmte opvangen, terwijl de warmtepomp lage-temperatuurwarmte (thermische energie) verhoogt naar een bruikbare temperatuur. Samen vormen zij een krachtig duo, dat wereldwijd in praktijk is getest en bewezen.
Hoe het hybride systeem werkt
De PVT-collector (fotovoltaïsch-thermisch) is het kernonderdeel van dit systeem en bestaat uit fotovoltaïsche cellen die aan de achterzijde zijn bevestigd aan een thermische absorber. De PV-cellen produceren elektriciteit wanneer ze door zonlicht worden getroffen, terwijl de thermische absorber de afvalwarmte van de panelen opvangt en deze overdraagt aan een vloeistof die in een circuit circuleert. Het tweedelige ontwerp van dit product lost één van de fundamentele nadelen van conventionele zonnepanelen op: oververhitting. Onder normale bedrijfsomstandigheden van het PVT-koelsysteem is deze energie onderzocht, en blijkt dat het elektrisch rendement aanzienlijk verbetert door het gebruik van het PVT-koelsysteem.
De opgevangen warmte wordt vervolgens gebruikt als een warmtebron met lage temperatuur in een warmtepompcyclus, waardoor de belasting op de compressor kleiner wordt. Bij veel configuraties vormt de thermische energie die door de PVT wordt opgewekt een aanzienlijk deel van de warmtetoevoer aan het systeem. De vloeistof-overvoermethode zorgt bijvoorbeeld voor een betere bevochtiging van de wanden en een volledige benutting van het beschikbare oppervlak voor warmteuitwisseling; dit stelt de compressor in staat om damp met een hogere dichtheid aan te zuigen en verbetert zowel de thermische als de elektrische prestaties. Deze effectieve combinatie van de twee technologieën maakt het tot een gesloten circuit, aangezien afvalwarmte wordt benut als een bron van waarde.
Prestatiemetingen uit werkelijke installaties
De prestaties van PVT-warmtepomp-hybrides zijn indrukwekkend, en praktijkgegevens bevestigen dit. Voor de kas op de testopstelling voor echte winteromstandigheden werden hybridesystemen – bestaande uit 12 kW PVT-zonnecollectorvelden en een variabel-snelheids 10 kW warmtepomp – onderzocht op thermische en elektrische prestaties. De temperatuur binnen de kas bleef gedurende de gehele winter stabiel op 10 °C, ongeacht buitentemperaturen lager dan -10,5 °C. Er werd een hoeveelheid warmte geleverd van 11.253 kWh. Aangezien er bijna geen ruimteverwarming nodig was tijdens het rustseizoen, werd de resterende hoeveelheid van 11.125 kWh opgeslagen en vervolgens toegevoegd aan de jaarlijkse verwarmingsbehoefte, wat resulteerde in een totale jaarlijkse warmtevoorziening van 22.378 kWh.
Aan de elektrische kant genereerde het PVT-systeem gedurende het jaar 3.839 kWh elektriciteit, wat 36,72 % van het totale elektriciteitsverbruik van de warmtepomp en het hulpstelsel dekt. Het seizoensgebonden prestatiecoëfficiënt (CoP) bedroeg 3,38; het onderzoek toonde aan dat de integratie van PVT-collectoren met een warmtepomp onder koude omstandigheden aanzienlijke besparingen oplevert op energieverbruik en afhankelijkheid van conventionele netstroom.
In een commercieel gebouw leverde het systeem met een PVT-oppervlakte van 392 m² een verwarmings-COP tussen 5,8 en 6,3 tijdens een typische week. Het geïntegreerde systeem-COP bereikte maximaal 11,4, terwijl het jaarlijkse gemiddelde COP op 5,5 lag. De terugverdientijd voor het systeem bedroeg slechts 3,8 jaar. Een ander jaarrond onderzoek toonde een gemiddeld COP van 2,92 in de winter, 3,69 in de zomer en 3,46 in de overgangsseizoenen aan, waarbij de PVT-verdamper een gemiddelde thermische efficiëntie van 60,37 % en een totale thermoelektrische efficiëntie van 70,12 % had voor gemiddelde maanden. Dit geldt voor toepassingen en kostenvoordelen.
Toepassingen en kostenvoordelen
Hybride PVT-warmtepompsystemen kunnen vooral voordelig zijn voor locaties met een hoog jaarlijks thermisch energieverbruik, zoals zwembaden, wasserettes en kassen. Deze systemen kunnen het grootste deel, zo niet alle, verwarmingsbehoeften dekken en kunnen, wanneer zij als ‘primaire’ stroombron voor de zonnepanelen worden gebruikt, ook veel van de elektrische behoeften van huishoudelijke apparaten op dergelijke locaties vervullen. De afgelopen jaren zijn PVT-ondersteunde grondwarmtepompen (PVT-GHP’s) geïntroduceerd, waarvan is aangetoond dat zij tot 20 procent hoger algehele PVT-exergie-efficiëntie bieden en een 25,6 procent lagere piektemperatuur van het PV-paneel hebben.
De kostenbesparingen zijn niet alleen gebaseerd op energieverbruik. In één commerciële toepassing bleek het systeem de jaarlijkse temperatuurschommeling van de bodemwarmteopslag te verminderen tot slechts 0,4 °C en had het een terugverdientijd van 3,8 jaar. Door de boringafstanden te vergroten, is de terugverdientijd met 18,8 % afgenomen. PVT-installaties met warmtepompen hebben een netstroombesparing van tot wel 70 % aangetoond, en daarmee ook besparingen op CO₂-uitstoot en levenscycluskosten!
Toekomstige implicaties
De energietransitie staat voor de deur; regelgeving rond gebouwenergie-efficiëntie wordt strenger dan ooit afgedwongen, en hybride PVT-warmtepompsystemen zullen een cruciale rol spelen. De technologie laat ook zien dat systemen op basis van hernieuwbare energie zo kunnen worden ontworpen dat hun prestaties in combinatie sterk boven die van de afzonderlijke componenten uitstijgen. Het hybride PVT-warmtepompsysteem is daarom een gevestigde, economische en milieuvriendelijke oplossing voor wie overweegt te investeren in zijn of haar pand om energieduurzaamheid te bereiken.
Opgericht in 2009 werkt Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd aan groene-energieproducten. Op basis van hoge kwaliteit en betrouwbare service levert het bedrijf alle PVT-zonnemodules, warmtepompen, windturbines en LiFePO₄-batterijen voor gebruik in hybride systemen. Bel ons vandaag nog om te ontdekken hoe onze oplossingen uw bedrijfskosten verlagen en u energie-onafhankelijkheid bieden.
