EN
Kombinácia technológií obnoviteľných zdrojov energie je viac než len súčet jej jednotlivých častí. Fotovoltaicko-tepelno-energetické systémy spojené s tepelnými čerpadlami patria medzi najviac sľubné hybridné riešenia pre udržateľné energetické zásobovanie budov. Na rozdiel od konvenčných foriem slnečného tepla alebo technológií prenosu slnečného svetla dokážu PVT technológie zároveň zachytiť elektrickú energiu aj teplo, pričom tepelné čerpadlo zvyšuje nízkopotenciálnu tepelnú energiu (teplo) na použiteľnú teplotu. Spoločne vytvárajú silný tandem, ktorý je overený a testovaný v reálnych inštaláciách po celom svete.
Ako hybridný systém funguje
Kolektor PVT (fotovoltaicko-tepelny) je kľúčovým prvkom tohto systému a pozostáva z fotovoltaických článkov pripevnených na tepelný absorbér na zadnej strane. Fotovoltaické články vyrábajú elektrickú energiu, keď ich osvetľuje slnko, a tepelný absorbér zachytáva prebytočné teplo panelov a prenáša ho do kvapaliny cirkulujúcej v systéme. Dvojúčelový dizajn tohto produktu rieši jednu zo základných slabín konvenčných solárnych PV modulov – prehrievanie. Pri bežných prevádzkových podmienkach chladiaceho systému PVT sa táto energia skúmala a ukázalo sa, že elektrická účinnosť sa významne zlepšuje použitím chladiaceho systému PVT.
Získané teplo sa potom využíva ako zdroj nízkoteplotného tepla v cykle tepelného čerpadla, čo vedie k menšej záťaži kompresora. Pre mnoho konfigurácií tvorí tepelná energia vyrobená fototermickými (PVT) modulmi významnú časť tepelného vstupu do systému. Napríklad metóda prebytku kvapaliny zaručuje lepšie zmáčanie stien a úplné využitie povrchu dostupného na výmenu tepla; to umožňuje kompresoru nasávať pár s vyššou hustotou a zvyšuje tak tepelný aj elektrický výkon. Táto účinná kombinácia oboch technológií vytvára uzavretý okruh, pri ktorom sa odpadové teplo využíva ako zdroj.
Merané výkonnostné ukazovatele z reálnych inštalačných prípadov
Výkon hybridných systémov PVT a tepelného čerpadla je pôsobivý a potvrdzujú ho aj reálne údaje z praxe. Pri skleníku umiestnenom na skúšobnej zariadení pre podmienky skutočnej zimy sa študovali hybridné systémy – pole solárnych kolektorov PVT s výkonom 12 kW a tepelné čerpadlo s premennou rýchlosťou a výkonom 10 kW – z hľadiska ich tepelného aj elektrického výkonu. Teplota vo vnútri skleníka sa po celú zimu udržiavala stabilne na 10 °C bez ohľadu na vonkajšiu teplotu nižšiu ako –10,5 °C; celkové množstvo dodanej tepelnej energie dosiahlo 11 253 kWh. Keďže v období mimo sezóny nebola takmer žiadna potreba vykurovania priestorov, zvyšných 11 125 kWh sa uložilo a neskôr prenieslo do ročného vykurovacieho zaťaženia, čím celkové ročné tepelné zásobenie dosiahlo 22 378 kWh.
Z elektrického hľadiska systém PVT vyrobil počas roka 3 839 kWh elektrickej energie, čo predstavuje 36,72 % celkovej elektrickej energie spotrebovanej tepelným čerpadlom a pomocným systémom. Výskum ukázal, že sezónny koeficient výkonu (CoP) 3,38 pri integrácii kolektorov PVT s tepelným čerpadlom za studených podmienok umožňuje výrazné úspory energie a zníženie závislosti od konvenčnej elektrickej siete.
V komerčnej budove dosiahol systém s plochou PVT 392 m² koeficient výkonu (COP) pre vykurovanie v typickom týždni hodnoty medzi 5,8 a 6,3. Celkový komplexný COP systému dosiahol až 11,4, pričom ročný priemerný COP bol 5,5. Doba návratnosti investície do systému bola len 3,8 roka. Ďalšie celoročné štúdium ukázalo priemerný COP 2,92 v zime, 3,69 v lete a 3,46 v prechodných obdobiach pri výparníku PVT s priemernou tepelnou účinnosťou 60,37 % a celkovou termoelektrickou účinnosťou 70,12 % pre priemerné mesiace. Tieto údaje sa vzťahujú na aplikácie a ekonomické výhody.
Aplikácie a ekonomické výhody
Hybridné systémy PVT-tepelnej čerpadla môžu byť obzvlášť výhodné pre miesta s vysokou ročnou tepelnou potrebou, ako sú bazény, práčovne a skleníky. Tieto systémy dokážu pokryť väčšinu, ak nie všetky, požiadavky na vykurovanie a pri použití ako „primárny“ zdroj energie pre solárny systém môžu pokryť aj veľkú časť elektrickej spotreby domácich spotrebičov na tomto type miesta. V posledných rokoch boli predstavené systémy PVT-pomocných tepelných čerpadiel so zemným zdrojom (PVT-GHP), ktoré dosahujú až o 20 percent vyššiu celkovú exergickú účinnosť PVT a o 25,6 percent nižšiu maximálnu teplotu fotovoltaických panelov.
Úspory nákladov sa neobmedzujú len na spotrebu energie. V jednej komerčnej aplikácii sa zistilo, že systém znížil ročnú teplotnú variáciu tepelnej zásoby v pôde len o 0,4 °C a doba návratnosti investície bola 3,8 roka. Zväčšením vzdialenosti medzi vrtnými jamami sa doba návratnosti skrátila o 18,8 %. Inštalácia fototermických (PVT) panelov spolu s tepelnými čerpadlami ukázala úsporu elektrickej energie zo siete až 70 % a tým aj úsporu emisií CO₂ a celkových životnostných nákladov!
Budúce dôsledky
Prechod na obnoviteľné zdroje energie sa nachádza na našej prahu, predpisy týkajúce sa energetickej účinnosti budov budú vynucované prísnejšie ako kedykoľvek predtým a hybridné systémy PVT-tepelne čerpadlá budú zohrávať kľúčovú úlohu. Táto technológia tiež ukazuje, že systémy obnoviteľných zdrojov energie je možné navrhnúť tak, aby pri spoločnom používaní dosahovali výkon výrazne vyšší než každá z jednotlivých zložiek samostatne. Hybridný systém PVT-tepelne čerpadlo je preto uznávaným, ekonomickým a environmentálne výhodným riešením pre tých, ktorí zvažujú investície do svojich priestorov s cieľom dosiahnuť energetickú udržateľnosť.
Spoločnosť Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd., založená v roku 2009, sa zameriava na produkty pre zelenú energiu. Na základe vysokokvalitných výrobkov a služieb dodáva spoločnosť všetky moduly slnečných panelov PVT, tepelné čerpadlá, veterné turbíny a batérie LiFePO₄ určené na použitie v hybridných systémoch. Kontaktujte nás hneď teraz, aby ste sa dozvedeli, ako naše riešenia znížia vaše prevádzkové náklady a poskytnú vám energetickú nezávislosť.
