W ramach projektu integraTE, Instytut Badań nad Energią Słoneczną GmbH (ISFH) wraz z Fraunhofer ISE i IGTE z Uniwersytetu w Stuttgarcie oraz innymi partnerami, promuje wprowadzanie na rynek systemów zaopatrzenia w energię cieplną i elektryczną wytwarzaną za pomocą kolektorów PVT i pomp ciepła. W tym celu naukowcy opomiarowali dziesięć budynków różnego przeznaczenia, od domów jednorodzinnych, apartamentowców po budynki biurowe, w których zastosowano technologię PVT. Wykazano, że tak zintegrowane systemy mogą dostarczać z tej samej powierzchni do czterech razy więcej energii rocznie w postaci ciepła i energii elektrycznej niż system fotowoltaiczny (PV).
Ważnym celem projektu jest upowszechnienie tej technologii. Naukowcy pracują nad praktycznymi narzędziami do planowania i projektowania, które umożliwią uproszczone wymiarowanie złożonych systemów. Dzięki nim, wszyscy zainteresowani otrzymają ocenę wynikową systemów pod kątem, efektywności energetycznej, kosztów wytwarzania ciepła i ograniczenia emisji CO2. Narzędzia posłużą także do porównania z alternatywnymi systemami zasilania energią, a tym samym identyfikację optymalnego systemu zasilania dla konkretnego obiektu.
Jak działa kolektor PVT i dlaczego zwiększa efektywność pomp ciepła?
W przyszłości technologia PVT może odgrywać ważną rolę w obszarach miejskich o małych powierzchniach możliwych do zagospodarowania i wysokich wymaganiach energetycznych. Kolektory PVT są jak hybrydowe kolektory słoneczne. Przekształcają energię słoneczną zarówno w energię elektryczną, jak i ciepło, ponieważ za modułem fotowoltaicznym znajduje się rura, przez którą przepływa nośnik ciepła. Ten absorber termiczny pochłania ciepło odpadowe z modułów fotowoltaicznych oraz ciepło otoczenia i udostępnia je pompie ciepła. Kolektory PVT zużywają od 60 do 70 % padającej energii słonecznej. Dla porównania, same moduły fotowoltaiczne mogą zwykle wykorzystywać tylko do dwudziestu kilku procent padającej energii słonecznej. Do tej pory jako źródło ciepła dla pomp ciepła w budynku, wykorzystywano prawie wyłącznie ciepło geotermalne lub powietrze zewnętrzne. Jednak często nie można wykorzystać tych dwóch źródeł ciepła, zwłaszcza w budynkach zabytkowych. Dzięki kolektorom PVT także starsze budynki mogą być wyposażane w takie system grzewcze z pompą ciepła.
W zakończonym w maju 2022 r. projekcie badawczym PVTsolutions, naukowcy pracowali nad zoptymalizowanym absorberem PVT. Wyzwaniem było połączenie technologii i doboru materiałów. Czynniki te są ważne, aby osiągnąć dobry transfer ciepła z ogniw słonecznych do płynu. Dobra wymiana ciepła ma kluczowe znaczenie dla wysokiej wydajności urządzenia. W oparciu o tę technologię naukowcy opracowali różne koncepcje kolektorów, które są odpowiednie dla różnych poziomów temperatur, a tym samym są przeznaczone dla różnych zastosowań i rynków.
Zespół badawczy, w oparciu o wyniki projektu PVTsolutions, wyprodukował kolektory PVT na pilotażowej linii produkcyjnej. Niektóre z nich wyposażone są w powietrzny wymiennik ciepła w postaci aluminiowych lameli z tyłu absorbera. W ten sposób możliwe jest zapewnienie źródła ciepła dla pompy ciepła nawet bez promieniowania słonecznego. Za pomocą innego rodzaju kolektorów PVT można było wykazać, że bezpośrednie ładowanie zasobnika ciepłej wody (bez pompy ciepła) i przy dobrej sprawności kolektora jest możliwe, zwłaszcza latem i w okresie przejściowym. Może to pokryć znaczną część rocznego zapotrzebowania na ogrzewanie. Jeśli ta funkcja zostanie połączona z pompą ciepła, roczne uzyski kolektora PVT mogą jeszcze bardziej wzrosnąć. W każdym zakładzie demonstracyjnym naukowcom udało się wykazać, że oba podejścia systemowe PVT sprawdzają się praktyce.
Źródła: Institut für Solarenergieforschung GmbH (ISFH), Energirwendebauen
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
){kind=link}