EN
O combinație de tehnologii energetice regenerabile este mai mare decât suma părților sale. Sistemele fotovoltaice-termice cuplate cu sistemele cu pompă de căldură reprezintă una dintre cele mai promițătoare soluții hibride durabile pentru aprovizionarea energetică a clădirilor. Spre deosebire de formele convenționale de căldură solară sau tehnologii de transmisie a luminii solare, tehnologiile PVT pot capta atât electricitatea, cât și căldura, iar pompa de căldură ridică energia termică de joasă calitate (căldura) la o temperatură utilizabilă. În combinație, ele formează un duo puternic, demonstrat și testat în instalații reale din întreaga lume.
Modul de funcționare al sistemului hibrid
Colectorul PVT (fotovoltaic-termic) este elementul cheie al acestui sistem și constă în celule fotovoltaice atașate unui absorbant termic pe partea inversă. Celulele PV produc electricitate când sunt expuse razelor solare, iar absorbantul termic captează căldura excesivă generată de panouri și o transmite unui fluid care circulă în sistem. Designul „două într-unul” al acestui produs poate rezolva una dintre deficiențele fundamentale ale modulelor solare fotovoltaice convenționale: suprasuprânderile. În condiții normale de funcționare ale sistemului de răcire PVT, această energie a fost studiată și s-a observat că eficiența electrică se îmbunătățește semnificativ prin utilizarea sistemului de răcire PVT.
Căldura captată este apoi utilizată ca sursă de căldură la temperatură scăzută în ciclul unei pompe de căldură, ceea ce determină o sarcină redusă aplicată compresorului. Pentru multe configurații, energia termică generată de sistemele PVT reprezintă o fracțiune semnificativă din căldura introdusă în sistem. Metoda cu alimentare excesivă cu lichid, de exemplu, asigură o umectare îmbunătățită a pereților și o exploatare completă a suprafeței disponibile pentru schimbul de căldură; aceasta permite compresorului să aspire un vapor de densitate mai mare și îmbunătățește performanțele termice și electrice. Această combinație eficientă a celor două tehnologii transformă sistemul într-un circuit închis, deoarece căldura pierdută este valorificată ca resursă.
Indicatori de performanță obținuți din instalații reale
Performanța hibridelor cu pompă de căldură PVT este impresionantă, iar datele din lumea reală confirmă acest lucru. Pentru sera situată pe bancul de testare în condiții reale de iarnă, sistemele hibride – câmpuri de colectoare solare PVT de 12 kW și o pompă de căldură cu viteză variabilă de 10 kW – au fost analizate din punctul de vedere al performanței termice și electrice. Temperatura din interiorul serii a rămas stabilă la 10 °C, indiferent de temperatura exterioară, care a scăzut sub -10,5 °C pe întreaga perioadă de iarnă; cantitatea de căldură furnizată a fost de 11.253 kWh. În perioada de vară, când cerința de încălzire a spațiilor era aproape nulă, restul de 11.125 kWh a fost stocat și ulterior transferat în sarcina anuală de încălzire, rezultând o furnizare totală anuală de căldură de 22.378 kWh.
Din punct de vedere electric, sistemul PVT a generat 3.839 kWh de electricitate pe parcursul unui an, acoperind 36,72 % din consumul total de electricitate al pompei de căldură și al sistemului auxiliar. Coeficientul sezonier de performanță (CoP) de 3,38 a demonstrat că integrarea colectorilor PVT cu pompa de căldură în condiții reci oferă economii semnificative privind consumul de energie și dependența de rețeaua convențională de alimentare cu energie electrică.
În clădirile comerciale, sistemul dotat cu un PVT de 392 m² a afișat un CoP pentru încălzire între 5,8 și 6,3 într-o săptămână tipică. CoP-ul global al sistemului a atins valoarea maximă de 11,4, iar CoP-ul mediu anual a fost de 5,5. Perioada de rambursare a sistemului a fost doar de 3,8 ani. Un alt studiu efectuat pe întreaga durată a anului arată că un CoP mediu de 2,92 în iarnă, 3,69 în vară și 3,46 în perioadele de tranziție a fost înregistrat pentru un evaporator PVT cu o eficiență termică medie de 60,37 % și o eficiență termoelectrică totală de 70,12 % pentru luni tipice. Aceste rezultate se aplică utilizărilor practice și beneficiilor economice.
Aplicații și beneficii economice
Sistemele hibride cu pompe de căldură PVT pot fi deosebit de benefice pentru locații cu o cerință termică anuală ridicată, cum ar fi piscinele, lavanderiile și sericolele. Aceste sisteme pot satisface cea mai mare parte, dacă nu toate, necesarurile de încălzire și pot acoperi multe dintre necesarurile electrice ale echipamentelor casnice dintr-o astfel de locație, atunci când sunt utilizate ca sursă „principală” de energie pentru panourile solare. În ultimii ani, au fost introduse pompe de căldură geotermale asistate de PVT (PVT-GHP), care au demonstrat o eficiență exergetică PVT globală cu până la 20 % mai mare și o temperatură maximă a panourilor fotovoltaice cu 25,6 % mai scăzută.
Economisirile de costuri nu se referă doar la consumul de energie. Într-o aplicație comercială, s-a constatat că sistemul a redus variația anuală a temperaturii stocării termice în sol doar cu 0,4 °C și are o perioadă de recuperare a investiției de 3,8 ani. Odată cu creșterea distanței dintre găurile de foraj, perioada de recuperare a investiției s-a redus cu 18,8 %. Instalarea PVT împreună cu pompele de căldură a demonstrat economisiri de putere din rețea până la 70 %, iar, în consecință, și reduceri ale emisiilor de CO₂ și ale costurilor pe întreaga durată de viață!
Implicații viitoare
Tranziția energetică se află la pragul nostru, iar reglementările privind eficiența energetică în construcții vor fi aplicate mai strict ca înainte, iar sistemele hibride PVT–pompă de căldură vor juca un rol esențial. Tehnologia demonstrează, de asemenea, că sistemele de energie regenerabilă pot fi proiectate astfel încât, atunci când funcționează în combinație, performanțele lor să depășească în mod semnificativ pe cele ale fiecărui component luat individual. Sistemul hibrid PVT–pompă de căldură reprezintă, prin urmare, o soluție consolidată, economică și benefică pentru mediu pentru cei care intenționează investiții în clădirile lor în vederea sustenabilității energetice.
Înființată în 2009, Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd activează în domeniul produselor de energie verde. Pe baza calității și serviciilor solide, compania furnizează toate modulele solare PVT, pompele de căldură, turbinele eoliene și bateriile LiFePO₄ destinate utilizării în sisteme hibride. Contactați-ne acum pentru a afla cum soluțiile noastre reduc costurile operaționale și vă oferă independență energetică.
