EN
Kombinacija tehnologij obnovljivih virov energije je večja od vsote posameznih delov. Fotovoltaično-termalni sistemi v povezavi s toplotnimi črpalkami spadajo med najbolj obetavne hibridne rešitve za trajnostno oskrbo z energijo za stavbe. Za razliko od konvencionalnih oblik sončne toplote ali sončne svetlobe, ki se prenaša skozi prozorne materiale, PVT tehnologije omogočajo zajemanje tako električne kot toplotne energije, toplotna črpalka pa nizko temperaturno toploto (toploto) dvigne na uporabno temperaturo. Skupaj tvorita močno dvojico, ki je bila preizkušena in potrjena v dejanskih namestitvah po celem svetu.
Kako deluje hibridni sistem
Kolektor PVT (fotovoltaično-toplotni) je ključni element tega sistema in sestavljen iz fotovoltaičnih celic, pritrjenih na toplotni absorbitor na nasprotni strani. Fotovoltaične celice proizvajajo elektriko, ko jih osvetli sonce, toplotni absorbitor pa zbere presežno toploto plošč in jo prenese v tekočino, ki kroži v sistemu. Dvojni način delovanja tega izdelka odpravi eno od osnovnih slabosti konvencionalnih sončnih fotovoltaičnih modulov, in sicer pregrevanje. Pri normalnih obratovalnih pogojih PVT-hladilnega sistema je bila ta energija raziskana in ugotovljeno, da se električna učinkovitost znatno izboljša z uporabo PVT-hladilnega sistema.
Pridobljeno toploto nato uporabimo kot vir toplote z nizko temperaturo v ciklu toplotne črpalke, kar povzroči manjšo obremenitev kompresorja. Pri mnogih konfiguracijah predstavlja toplotna energija, proizvedena s PVT, pomemben delež toplotnega vhoda v sistem. Na primer metoda prekomernega pretoka tekočine zagotavlja izboljšano mokrenje sten in popolno izkoriščanje površine za izmenjavo toplote; to omogoča, da kompresor sesa hladilno sredstvo z višjo gostoto pare in izboljša toplotno ter električno učinkovitost. Ta učinkovita kombinacija obeh tehnologij ustvari zaprt krog, saj odpadno toploto izkoriščamo kot vir.
Meritve učinkovitosti iz dejanskih namestitev
Zmogljivost hibridnih sistemov PVT-toplotnih črpalk je impresivna, kar potrjujejo tudi podatki iz dejanskega obratovanja. Pri rastlinjaku na preskusni napravi za dejanske zimske razmere so preučevali toplotne in električne zmogljivosti hibridnih sistemov – polja sončnih kolektorjev PVT s 12 kW in spremenljivo hitrostjo delujočo toplotno črpalko z močjo 10 kW. Notranja temperatura rastlinjaka je bila ves zimski čas stabilna pri 10 °C, kljub zunanjim temperaturam pod –10,5 °C. Skupna količina dobavljene toplote je znašala 11 253 kWh. V obdobju brez ogrevanja (izven sezone) se je večina toplote – 11 125 kWh – shranila in kasneje prenesla v letno ogrevalno obremenitev, kar je skupno letno dobavljeno toploto povečalo na 22 378 kWh.
S strani električne energije je PVT sistem v enem letu proizvedel 3.839 kWh električne energije, kar je pokrilo 36,72 % skupne količine električne energije, porabljene s toplotno črpalko in pomožnim sistemom. Sezonski koeficient zmogljivosti (COP) znaša 3,38; raziskava je pokazala, da integracija PVT zbiralnikov z toplotno črpalko v hladnih razmerah omogoča obsežne varčevalne učinke pri porabi energije in odvisnosti od konvencionalne omrežne električne energije.
V poslovni stavbi je sistem z PVT površino 392 m² v tipičnem tednu dosegel grelni COP med 5,8 in 6,3. Celotni sistemski COP je bil največ 11,4, letni povprečni COP pa 5,5. Obdobje vračila sistema je bilo le 3,8 leta. Še ena študija skozi celo leto je pokazala povprečni COP 2,92 v zimi, 3,69 poleti in 3,46 v prehodnih sezonah ter povprečno toplotno učinkovitost PVT izhlapevalnika 60,37 % in skupno termoelektrično učinkovitost 70,12 % za povprečne mesece. To velja za uporabne aplikacije in ekonomske prednosti.
Uporabne aplikacije in ekonomske prednosti
Hibridni sistemi PVT-toplotnih črpalk so lahko posebej koristni na lokacijah z visoko letno toplotno potrebo, kot so bazeni, perilnice in toplorasti. Ti sistemi lahko izpolnijo večino ali celo vse ogrevalne zahteve ter pokrijejo velik del električne potrebe gospodinjskih naprav na takšni lokaciji, kadar se uporabljajo kot »primarni« vir energije za sončno elektriko. V zadnjih letih so bili uvedeni sistemi PVT-pomaganih toplotnih črpalk z zemeljskim izvrom (PVT-GHP), ki so dokazali do 20 odstotkov višjo skupno eksergijsko učinkovitost PVT in za 25,6 odstotka nižjo vrhunsko temperaturo fotovoltaične plošče.
Prihranki niso le v porabi energije. V eni komercialni uporabi je bilo ugotovljeno, da sistem zmanjša letno spremembo temperature toplotnega shranjevanja v tleh le za 0,4 °C in ima obdobje povračila 3,8 leta. Z večanjem razdalje med bušnimi luknjami se obdobje povračila zmanjša za 18,8 %. Namestitev PVT skupaj s toplotnimi črpalkami je pokazala varčevanje električne energije iz omrežja do 70 % ter posledično tudi zmanjšanje emisij CO₂ in stroškov življenjskega cikla!
Prihodnji učinki
Prehod na obnovljive vire energije je na pragu, predpisi za energetsko učinkovitost stavb bodo izvajani strožje kot dosedaj in hibridni sistemi PVT–toplotnih črpalk bodo igrali ključno vlogo. Ta tehnologija dokazuje tudi, da se sistemi obnovljivih virov energije lahko zasnujejo tako, da pri delovanju v kombiniranih sistemih dosežejo zmogljivosti, ki so veliko višje od zmogljivosti posameznih komponent. Hibridni sistem PVT–toplotne črpalke je zato uveljavljena, ekonomična in okolju prijazna rešitev za tiste, ki razmišljajo o naložbah v svoje objekte za doseganje energetske trajnosti.
Ustanovljena leta 2009, Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd. se ukvarja z izdelki za zelene vire energije. Na podlagi visoke kakovosti izdelkov in storitev podjetje dobavlja vse solarne module PVT, toplotne črpalke, vetrne turbine in baterije LiFePO₄ za uporabo v hibridnih sistemih. Pokličite nas že danes, da izveste, kako naše rešitve zmanjšajo vaše obratovalne stroške in vam zagotavljajo energetsko neodvisnost.
