EN
Sự kết hợp giữa các công nghệ năng lượng tái tạo mang lại hiệu quả lớn hơn tổng hiệu quả của từng thành phần riêng lẻ. Các hệ thống quang điện – nhiệt tích hợp với hệ thống bơm nhiệt là một trong những giải pháp lai bền vững hứa hẹn nhất để cung cấp năng lượng cho tòa nhà. Khác với các công nghệ truyền thống về nhiệt mặt trời hoặc ánh sáng mặt trời, công nghệ PVT có khả năng thu đồng thời cả điện năng và nhiệt năng, trong khi bơm nhiệt nâng nhiệt năng cấp thấp (nhiệt) lên mức nhiệt độ có thể sử dụng được. Khi kết hợp với nhau, chúng tạo thành một cặp đôi mạnh mẽ, đã được kiểm chứng và thử nghiệm thực tế trên toàn thế giới.
Cách thức hoạt động của Hệ thống lai
Bộ thu quang-nhiệt (PVT) là thành phần chủ chốt của hệ thống này, bao gồm các tế bào quang điện được gắn vào bộ hấp thụ nhiệt ở mặt sau. Các tế bào PV tạo ra điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, trong khi bộ hấp thụ nhiệt thu lại lượng nhiệt thừa từ các tấm pin và truyền nhiệt đó vào một chất lỏng lưu thông trong hệ thống. Thiết kế hai-trong-một của sản phẩm này có thể khắc phục một trong những nhược điểm cơ bản của các mô-đun PV mặt trời thông thường, đó là hiện tượng quá nhiệt. Trong điều kiện vận hành bình thường của hệ thống làm mát PVT, nghiên cứu về năng lượng này cho thấy hiệu suất điện được cải thiện đáng kể nhờ sử dụng hệ thống làm mát PVT.
Nhiệt lượng thu được sau đó được sử dụng làm nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp trong chu trình bơm nhiệt, dẫn đến tải đặt lên máy nén giảm đi. Ở nhiều cấu hình, năng lượng nhiệt do tấm quang điện-nhiệt (PVT) tạo ra chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng năng lượng nhiệt đầu vào của hệ thống. Ví dụ, phương pháp cấp lỏng dư đảm bảo việc làm ướt thành ống được cải thiện và khai thác triệt để toàn bộ diện tích bề mặt sẵn có cho trao đổi nhiệt; nhờ đó, máy nén có thể hút vào hơi có mật độ cao hơn, đồng thời nâng cao hiệu suất nhiệt và hiệu suất điện. Sự kết hợp hiệu quả giữa hai công nghệ này tạo thành một mạch kín, trong đó nhiệt thải được tận dụng như một nguồn tài nguyên.
Các chỉ số hiệu suất từ các lắp đặt thực tế
Hiệu suất của các hệ thống lai bơm nhiệt PVT rất ấn tượng, và dữ liệu thực tế xác nhận điều này. Đối với nhà kính đặt tại thiết bị thử nghiệm điều kiện mùa đông thực tế, các hệ thống lai — gồm các dàn thu năng lượng mặt trời PVT công suất 12 kW và bơm nhiệt biến tần công suất 10 kW — đã được nghiên cứu về hiệu suất nhiệt và điện. Nhiệt độ bên trong nhà kính duy trì ổn định ở mức 10°C bất kể nhiệt độ ngoài trời xuống dưới −10,5°C suốt cả mùa đông; tổng lượng nhiệt cung cấp đạt 11.253 kWh. Trong giai đoạn ngoài mùa cao điểm, nhu cầu sưởi ấm gần như bằng không, nên phần nhiệt còn lại là 11.125 kWh được tích trữ rồi chuyển sang tải sưởi ấm hàng năm, dẫn đến tổng lượng nhiệt cung cấp trong cả năm đạt 22.378 kWh.
Về mặt điện, hệ thống PVT đã sản xuất được 3.839 kWh điện trong suốt một năm, đáp ứng 36,72% tổng lượng điện tiêu thụ bởi bơm nhiệt và hệ thống phụ trợ. Hệ số hiệu suất theo mùa (CoP) đạt 3,38; nghiên cứu cho thấy việc tích hợp bộ thu PVT với bơm nhiệt trong điều kiện lạnh mang lại mức tiết kiệm năng lượng và giảm phụ thuộc vào lưới điện thông thường rất lớn.
Trong tòa nhà thương mại, hệ thống có diện tích bộ thu PVT là 392 m² cho thấy hệ số hiệu suất sưởi ấm (COP) dao động từ 5,8 đến 6,3 trong một tuần điển hình. COP tổng thể của toàn hệ thống đạt tối đa 11,4, trong khi COP trung bình hàng năm là 5,5. Thời gian hoàn vốn của hệ thống chỉ là 3,8 năm. Một nghiên cứu khác thực hiện quanh năm cho thấy COP trung bình là 2,92 vào mùa đông, 3,69 vào mùa hè và 3,46 vào các mùa chuyển tiếp; đồng thời, bộ bốc hơi PVT đạt hiệu suất nhiệt trung bình 60,37% và hiệu suất nhiệt-điện tổng cộng là 70,12% trong các tháng trung bình. Kết quả này áp dụng cho các ứng dụng cụ thể và đánh giá lợi ích về chi phí.
Ứng dụng và lợi ích về chi phí
Các hệ thống bơm nhiệt lai PVT có thể đặc biệt hữu ích cho các địa điểm có nhu cầu nhiệt hàng năm cao, chẳng hạn như hồ bơi, tiệm giặt là và nhà kính. Những hệ thống này có thể đáp ứng phần lớn, nếu không muốn nói là toàn bộ, nhu cầu sưởi ấm và có thể đáp ứng nhiều nhu cầu điện cho các thiết bị gia dụng tại địa điểm có quy mô này khi được sử dụng làm nguồn điện 'chính' cho hệ thống năng lượng mặt trời. Trong những năm gần đây, người ta đã giới thiệu các hệ thống bơm nhiệt nguồn đất được hỗ trợ bởi PVT (PVT-GHP), vốn đã chứng minh hiệu suất exergy tổng thể của PVT cao hơn tới 20 phần trăm và nhiệt độ đỉnh của tấm pin PV thấp hơn 25,6 phần trăm.
Các khoản tiết kiệm chi phí không chỉ nằm ở mức tiêu thụ năng lượng. Trong một ứng dụng thương mại, hệ thống được xác định đã làm giảm biên độ biến thiên nhiệt độ lưu trữ nhiệt trong đất hàng năm chỉ còn 0,4°C và thời gian hoàn vốn là 3,8 năm. Khi khoảng cách giữa các lỗ khoan tăng lên, thời gian hoàn vốn giảm 18,8%. Việc lắp đặt tấm quang điện – nhiệt (PVT) kết hợp với bơm nhiệt đã chứng minh khả năng tiết kiệm điện từ lưới lên đến 70%, đồng thời cũng giúp giảm phát thải CO₂ và chi phí vòng đời!
Tác động trong tương lai
Cuộc chuyển dịch năng lượng đang ở ngưỡng cửa của chúng ta; các quy định về hiệu quả năng lượng trong xây dựng sẽ được thực thi mạnh mẽ hơn bao giờ hết, và các hệ thống lai ghép PVT–bơm nhiệt sẽ đóng vai trò then chốt. Công nghệ này cũng chứng minh rằng các hệ thống năng lượng tái tạo có thể được thiết kế sao cho khi vận hành trong các hệ thống kết hợp, hiệu suất tổng thể sẽ vượt xa hiệu suất của từng thành phần riêng lẻ. Do đó, hệ thống lai ghép PVT–bơm nhiệt là một giải pháp đã được khẳng định, kinh tế và thân thiện với môi trường dành cho những người đang cân nhắc đầu tư vào cơ sở của mình nhằm hướng tới tính bền vững về năng lượng.
Thành lập năm 2009, Jiangsu DHC Environmental Si-Tech Co., Ltd hoạt động trong lĩnh vực sản phẩm năng lượng xanh. Dựa trên chất lượng và dịch vụ vững chắc, công ty cung cấp toàn bộ các mô-đun năng lượng mặt trời PVT, bơm nhiệt, tuabin gió và pin LiFePO₄ để sử dụng trong các hệ thống lai ghép. Hãy gọi ngay cho chúng tôi để tìm hiểu cách các giải pháp của chúng tôi giúp giảm chi phí vận hành và mang lại cho bạn tính độc lập về năng lượng.
