EN
Połączenie technologii energii odnawialnej daje efekt większy niż suma ich części. Systemy fotowoltaiczno-termiczne połączone z systemami pomp ciepła należą do najbardziej obiecujących hybrydowych rozwiązań zrównoważonego zaopatrzenia budynków w energię. W przeciwieństwie do tradycyjnych form wykorzystania ciepła słonecznego lub przekazywania światła słonecznego, technologie PVT pozwalają na jednoczesne pozyskiwanie energii elektrycznej i ciepła, a pompa ciepła podnosi niskotemperaturową energię cieplną (ciepło) do temperatury przydatnej do użytku. Razem tworzą silną parę, której skuteczność została potwierdzona i zweryfikowana w rzeczywistych instalacjach na całym świecie.
Jak działa system hybrydowy
Kolektor PVT (fotowoltaiczno-cieplny) jest kluczowym elementem tego systemu i składa się z ogniw fotowoltaicznych zamontowanych na absorberze cieplnym po stronie odwrotnej. Ognia fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną pod wpływem promieniowania słonecznego, a absorber cieplny pobiera nadmiar ciepła generowanego przez panele i przekazuje je do płynu cyrkulującego w systemie. Dwufunkcyjna konstrukcja tego produktu rozwiązuje jedną z podstawowych wad tradycyjnych modułów fotowoltaicznych – ich przegrzewanie. W warunkach normalnej pracy systemu chłodzenia PVT badania wykazały znaczny wzrost sprawności elektrycznej dzięki zastosowaniu systemu chłodzenia PVT.
Uzyskane ciepło jest następnie wykorzystywane jako źródło ciepła o niskiej temperaturze w cyklu pompy ciepła, co powoduje mniejsze obciążenie sprężarki. Dla wielu konfiguracji ciepło generowane przez kolektory PVT stanowi znaczną część całkowitego dopływu ciepła do systemu. Metoda nadmiernego zasilania cieczą, na przykład, zapewnia lepsze zwilżanie ścian oraz pełne wykorzystanie dostępnej powierzchni do wymiany ciepła; umożliwia to ssanie przez sprężarkę pary o wyższej gęstości i poprawia wydajność cieplną oraz elektryczną. Ta skuteczna kombinacja obu technologii tworzy obwód zamknięty, ponieważ odpadowe ciepło jest wykorzystywane jako zasób.
Wskaźniki wydajności z rzeczywistych instalacji
Wydajność hybrydowych pomp ciepła PVT jest imponująca, a dane z rzeczywistych warunków potwierdzają ten fakt. W szklarni znajdującej się na stanowisku badawczym symulującym rzeczywiste zimowe warunki przeanalizowano systemy hybrydowe składające się z pól kolektorów słonecznych PVT o mocy 12 kW oraz zmiennoobrotowej pompy ciepła o mocy 10 kW pod kątem wydajności cieplnej i elektrycznej. Temperatura wewnątrz szklarni utrzymywała się na stałym poziomie 10 °C niezależnie od temperatury zewnętrznej spadającej poniżej −10,5 °C przez cały okres zimowy; dostarczono łącznie 11 253 kWh ciepła. Ponieważ w okresie pozimowym zapotrzebowanie na ogrzewanie wnętrza było praktycznie zerowe, pozostałe 11 125 kWh ciepła zmagazynowano i przekazano do rocznego obciążenia grzewczego, co dało łączne roczne zapotrzebowanie na ciepło w wysokości 22 378 kWh.
Z elektrycznego punktu widzenia system PVT wygenerował w ciągu roku 3 839 kWh energii elektrycznej, pokrywając 36,72 % całkowitego zużycia energii elektrycznej przez pompę ciepła i system pomocniczy. Współczynnik wydajności sezonowej (CoP) wyniósł 3,38; badania wykazały, że integracja kolektorów PVT z pompą ciepła w warunkach zimowych zapewnia znaczne oszczędności w zakresie zużycia energii oraz zmniejsza zależność od tradycyjnej sieci energetycznej.
W budynku komercyjnym system z kolektorami PVT o powierzchni 392 m² wykazał współczynnik wydajności grzewczej (COP) w zakresie od 5,8 do 6,3 w typowym tygodniu. Ogólny współczynnik wydajności systemu osiągnął wartość nawet 11,4, podczas gdy średnia roczna wartość COP wyniosła 5,5. Okres zwrotu inwestycji dla tego systemu wyniósł zaledwie 3,8 roku. Inne badanie przeprowadzone przez cały rok wykazało średni współczynnik COP na poziomie 2,92 w zimie, 3,69 w lecie oraz 3,46 w okresach przejściowych; parowniki PVT charakteryzowały się średnią sprawnością cieplną 60,37 % oraz całkowitą sprawnością termoelektryczną 70,12 % w przeciętnych miesiącach. Dotyczy to zastosowań oraz korzyści kosztowych.
Zastosowania oraz korzyści kosztowe
Hybrydowe systemy pomp ciepła PVT mogą być szczególnie korzystne dla obiektów o wysokim rocznym zapotrzebowaniu na ciepło, takich jak baseny, pralnie i szklarnie. Takie systemy mogą zaspokoić większość, a nawet całość potrzeb grzewczych oraz pokryć wiele z elektrycznych potrzeb urządzeń gospodarstwa domowego na takim obiekcie, gdy są wykorzystywane jako źródło „podstawowej” energii dla instalacji fotowoltaicznej. W ostatnich latach wprowadzono pompy ciepła źródłowe gruntowe wspomagane przez kolektory PVT (PVT-GHP), które wykazały wzrost ogólnej sprawności egzergetycznej PVT o do 20 procent oraz obniżenie temperatury szczytowej paneli PV o 25,6 procent.
Oszczędności kosztów nie ograniczają się tylko do zużycia energii. W jednej aplikacji komercyjnej stwierdzono, że system zmniejszył roczną zmienność temperatury magazynowania ciepła w glebie o zaledwie 0,4 °C oraz skrócił okres zwrotu inwestycji do 3,8 roku. Zwiększenie odległości między otworami wiertniczymi skróciło okres zwrotu inwestycji o 18,8 %. Instalacje PVT w połączeniu z pompami ciepła wykazały oszczędności mocy z sieci elektrycznej nawet do 70 %, a co za tym idzie – także redukcję emisji CO₂ oraz obniżenie całkowitych kosztów cyklu życia!
Perspektywy przyszłe
Przejście energetyczne znajduje się na progu naszych drzwi; przepisy dotyczące efektywności energetycznej budynków zostaną wprowadzone w życie silniej niż kiedykolwiek wcześniej, a hybrydowe systemy PVT-pompy ciepła odegrają kluczową rolę. Technologia ta pokazuje również, że systemy energii odnawialnej mogą być projektowane w taki sposób, że w połączeniu ich wydajność znacznie przewyższa wydajność poszczególnych komponentów działających osobno. Hybrydowy system PVT-pompy ciepła jest zatem sprawdzonym, opłacalnym i korzystnym dla środowiska rozwiązaniem dla osób rozważających inwestycje w swoich obiektach na rzecz zrównoważoności energetycznej.
Założona w 2009 roku firma Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd. działa w zakresie produktów związanych z czystą energią. Na podstawie wysokiej jakości produktów oraz usług firma dostarcza wszystkie moduły słoneczne PVT, pompy ciepła, turbiny wiatrowe oraz akumulatory LiFePO₄ przeznaczone do zastosowania w systemach hybrydowych. Skontaktuj się z nami już dziś, aby dowiedzieć się, jak nasze rozwiązania obniżają Twoje koszty eksploatacyjne i zapewniają niezależność energetyczną.
