EN
En kombination av förnybar energiteknik är större än summan av dess delar. Fotovoltaiska-värmesystem kopplade till värmepumpssystem är bland de mest lovande hållbara hybridlösningarna för byggnaders energiförsörjning. Till skillnad från konventionella former av solvärme eller sollysöverföringstekniker kan PVT-teknikerna samla in både el och värme, och värmepumpen höjer låggradig termisk energi (värme) till en användbar temperatur. Tillsammans skapar de ett starkt duo, som är provat och testat i verkliga installationer över hela världen.
Hur hybrid-systemet fungerar
PVT-samlaren (fotovoltaisk-värmesamlare) är det centrala elementet i detta system och består av fotovoltaiska celler som är monterade på en värmeabsorber på baksidan. PV-cellerna genererar el när de träffas av solen, medan värmeabsorbern samlar in den överflödiga värmen från panelerna och överför den till en vätska som cirkulerar i systemet. Två-i-ett-designen för denna produkt kan lösa en av de grundläggande bristerna hos konventionella sol-PV-moduler, nämligen överhettning. Under normala driftförhållanden för PVT-kylsystemet har denna energi undersökts, och det visar sig att den elektriska verkningsgraden avsevärt förbättras genom användning av PVT-kylsystemet.
Den utvunnna värmen används sedan som en värme källa med låg temperatur i en värmepumps cykel, vilket resulterar i en mindre belastning på kompressorn. För många konfigurationer utgör den termiska energin som genereras av PVT en betydande andel av värmemängden som tillförs systemet. Till exempel garanterar metoden med vätskeövermätning förbättrad våtning av väggarna och full utnyttjande av ytan som är tillgänglig för värmeutbyte; detta gör att kompressorn kan suga in ånga med högre densitet och förbättrar både den termiska och den elektriska prestandan. Denna effektiva kombination av de två teknikerna gör det till en sluten krets, eftersom spillvärme utnyttjas som en resurs.
Prestandamått från verkliga installationer
Prestandan för PVT-värmepumps-hybrider är imponerande, och verkliga data bekräftar detta. För växthuset vid testanläggningen för verkliga vinterförhållanden studerades hybridsystemen – 12 kW PVT-solkollektorområden och en variabelhastighetsvärmepump på 10 kW – vad gäller termisk och elektrisk prestanda. Temperaturen inuti växthuset var stabil vid 10 °C oavsett utomhus temperatur under -10,5 °C hela vintern, och en mängd värme på 11 253 kWh tillförs. När det inte fanns nästan någon uppvärmningsbehov i växthuset under mellansäsongen lagrades den andra delen av 11 125 kWh och överfördes sedan till årets uppvärmningsbehov, vilket resulterade i en total årlig värmeleverans på 22 378 kWh.
På den elektriska sidan genererade PVT-systemet 3 839 kWh el under året, vilket täckte 36,72 % av den totala elkonsumtionen för värmepumpen och det hjälpande systemet. Den säsongvisa verkningsgradskoefficienten (CoP) var 3,38; forskningen visade att integration av PVT-kollektorer med värmepump i kalla förhållanden ger stora besparingar i energiförbrukning och minskar beroendet av konventionell nätel.
I ett kommersiellt byggnadsprojekt visade systemet med en PVT-yta på 392 m² en uppvärmnings-COP mellan 5,8 och 6,3 under en typisk vecka. Den sammanlagda systemets COP nådde upp till 11,4, medan den genomsnittliga årliga COP:n var 5,5. Återbetalningstiden för systemet var endast 3,8 år. En annan studie över hela året visade att den genomsnittliga COP:n var 2,92 under vintern, 3,69 under sommaren och 3,46 under övergångssäsongerna, medan PVT-förångaren hade en genomsnittlig termisk verkningsgrad på 60,37 % och en total termoelektrisk verkningsgrad på 70,12 % för genomsnittsmånaderna. Detta gäller tillämpningar samt kostnadsfördelar.
Tillämpningar och kostnadsfördelar
Hybrida PVT-värmepumpssystem kan vara särskilt fördelaktiga för anläggningar med hög årlig värmebehov, till exempel simbassänger, tvättstugor och växthus. Dessa system kan uppfylla de flesta, om inte alla, uppvärmningskrav och kan täcka många av elbehoven för hushållsapparater på denna typ av anläggning när de används som den 'primära' kraftkällan för solenergin. Under de senaste åren har PVT-stödda geotermiska värmepumpar (PVT-GHP) introducerats, vilka visat sig ge upp till 20 procent högre total PVT-exergi-verkningsgrad och 25,6 procent lägre maxtemperatur för PV-panelen.
Kostnadsbesparningarna gäller inte bara energiförbrukningen. I ett kommersiellt fall visade systemet en minskning av den årliga temperaturvariationen i jordens värme lagring med endast 0,4 °C och en återbetalningsperiod på 3,8 år. Med ökad borrhålsspridning har återbetalningsperioden minskat med 18,8 %. Installation av PVT-system tillsammans med värmepumpar har visat en elnätssparpotential på upp till 70 %, vilket också innebär minskade CO₂-utsläpp och livscykelkostnader!
Framtidens konsekvenser
Energiovergången står inför vår dörr, byggnadsenergieffektivitetsregler kommer att tillämpas striktare än någonsin tidigare, och hybrid-PVT-värmepumpsystem kommer att spela en avgörande roll. Tekniken visar också att förnybar energiteknik kan utformas så att kombinerade system presterar långt bättre än varje enskild komponent för sig. Det hybrid-PVT-värmepumpsystem som sålunda är en etablerad, ekonomisk och miljömässigt fördelaktig lösning för dem som överväger investeringar i sina lokaler för att uppnå energi-sustainability.
Grundat 2009 arbetar Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd med gröna energiprodukter. På grundval av hög kvalitet och god service levererar företaget alla PVT-solmoduler, värmepumpar, vindturbiner och LiFePO₄-batterier för användning i hybrid-system. Ring oss idag för att ta reda på hur våra lösningar minskar era driftkostnader och ger er energioberoende.
