Non limitarti a installare pannelli fotovoltaici! Il fotovoltaico "raddoppia potenza e calore" per raddoppiare la tua efficienza energetica!

Sullo sfondo degli obiettivi "dual carbon", il ritmo della sostituzione dell'energia pulita sta accelerando. Tuttavia, i limiti dell'utilizzo tradizionale dell'energia solare stanno diventando sempre più evidenti: i pannelli fotovoltaici generano solo elettricità, mentre gli scaldacqua solari generano solo calore, con un conseguente doppio spreco di spazio ed energia. L'avvento dei prodotti PVT affronta proprio questo problema: un singolo modulo può generare sia elettricità che calore, recuperando completamente l'energia solare termica precedentemente sprecata e raddoppiandone il tasso di utilizzo complessivo. Oggi esploreremo il valore unico del PVT partendo dalla sua definizione, dai suoi principi e dalle sue applicazioni!

Che cosa è PVT?

PVT è un'abbreviazione.

1.PV: Fotovoltaico, riferito alla componente di generazione di energia fotovoltaica.

2. T: Termico, riferito alla componente di utilizzo dell'energia solare termica.

UN.Nome completo: Collettore solare fotovoltaico termico

Altri nomi di mercato includono: modulo termico fotovoltaico PVT, energia solare termica PVT (sistema integrato), collettore PVT, sistema di cogenerazione di calore ed energia e sistema termoelettrico gemellare.

Il PVT utilizza la tecnologia di accoppiamento di potenza solare termica per ottenere la produzione combinata di calore ed energia elettrica all'interno di un singolo modulo. Questa tecnologia raccoglie il calore generato durante il processo di conversione fotovoltaica nei pannelli solari, mantenendo la temperatura superficiale del pannello entro l'intervallo di efficienza ottimale (25-45 °C). In questo modo, il calore viene catturato efficacemente e l'efficienza della produzione di energia viene migliorata.

L'origine del PVT

Il tasso di conversione dell'energia per unità di superficie (elettricità in calore) per i pannelli fotovoltaici è generalmente intorno al 20%, mentre per i collettori solari piani non supera il 70%. Per i pannelli fotovoltaici, quasi l'80% dell'energia per unità di superficie viene essenzialmente sprecata sotto forma di calore. Pertanto, trovare un modo per migliorare efficacemente l'efficienza unitaria della generazione di energia fotovoltaica, estraendo al contempo il calore rimanente per l'utilizzo integrato di energia termica ed elettrica, è diventata una direzione di sviluppo chiave. Questa è l'origine del "collettore solare fotovoltaico termico integrato" (PVT).

Analisi strutturale PVT

Il vantaggio principale di PVT risiede nel suo design collaborativo:

Modulo fotovoltaico: responsabile della generazione di elettricità, agisce come un "convertitore di elettricità" di energia solare.

Questo componente funziona in modo simile ai comuni pannelli fotovoltaici: il nucleo è la cella fotovoltaica (come le celle in silicio monocristallino, in silicio policristallino o a film sottile). Quando la luce solare colpisce la cella, i fotoni eccitano gli elettroni nel semiconduttore, generando una corrente elettrica e quindi elettricità. Questa elettricità può essere utilizzata direttamente nelle case e nei dispositivi (come elettrodomestici e illuminazione), immagazzinata in batterie o immessa nella rete elettrica per generare ricavi.

Modulo T: responsabile della generazione di calore, agisce come un "dispositivo di recupero del calore" dell'energia solare.

Questa è la differenza fondamentale tra i pannelli fotovoltaici PVT e quelli tradizionali: sotto il modulo fotovoltaico (cella fotovoltaica) è presente un canale di scambio termico (solitamente un tubo metallico, attraverso il quale scorre un "mezzo di trasferimento del calore" come acqua, aria o olio diatermico). Quando i pannelli fotovoltaici tradizionali sono in funzione, dal 30% al 50% dell'energia solare ricevuta non viene convertita in elettricità, ma si trasforma in calore, causando un aumento della temperatura del pannello (maggiore è la temperatura, minore è l'efficienza della cella fotovoltaica). Tuttavia, il modulo PVT T "ricicla" attivamente questo calore: un mezzo di trasferimento del calore scorre attraverso il canale, rimuovendo il calore dal pannello fotovoltaico. Questo non solo riduce la temperatura del pannello e mantiene l'efficienza della generazione di energia, ma aumenta anche la temperatura del mezzo di trasferimento del calore, convertendolo in acqua calda o aria calda utilizzabili per uso domestico e industriale.

Come funziona il PVT

Parte della radiazione solare viene convertita in elettricità attraverso l'effetto fotovoltaico.

Durante la loro migrazione gli elettroni generano calore.

Questo calore viene trasferito al mezzo all'interno del canale del collettore e quindi trasportato al serbatoio di accumulo del calore.

Ciò migliora l'efficienza della produzione di energia e cattura al contempo il calore in eccesso, ottenendo una cogenerazione efficiente.

Le statistiche chiave sono impressionanti:

Circa il 20% dell'energia solare viene convertita in elettricità.

Circa il 60% dell'energia solare viene convertita in calore.

Il tasso di utilizzo complessivo dell'energia raggiunge l'80%, più di quattro volte quello dei tradizionali pannelli fotovoltaici!

Vantaggi del PVT

1. Efficienza raddoppiata: i moduli T e PV forniscono energia bidirezionale

La funzione di recupero del calore del modulo T raffredda il pannello fotovoltaico. In genere, per ogni aumento di 1 °C nella temperatura del pannello, l'efficienza di generazione di energia diminuisce dallo 0,4% allo 0,5%. Rimuovendo costantemente il calore, il PVT mantiene la temperatura del pannello di 10-20 °C inferiore rispetto ai pannelli tradizionali, aumentando l'efficienza di generazione di energia dal 5% al ​​15%.

Anche se la luce solare assorbita dai moduli fotovoltaici non viene convertita in elettricità, può essere recuperata sotto forma di calore, utilizzando essenzialmente "un'oncia di luce solare" due volte: prima per la produzione di elettricità e poi per la produzione di calore. Questo aumenta il tasso di utilizzo totale dell'energia solare dal 15%-20% (solo produzione di energia) per i pannelli fotovoltaici tradizionali al 60%-80% (elettricità + calore).

2. Risparmio di spazio: raddoppia l'utilizzo dello spazio, rendendolo adatto ad applicazioni in cui il terreno è prezioso.

Che si tratti di un tetto domestico, di un edificio industriale o commerciale o di un cantiere all'aperto, lo spazio è limitato. Le soluzioni tradizionali richiedono aree separate per i pannelli fotovoltaici e gli scaldacqua solari. Il fotovoltaico, invece, integra entrambi in un unico modulo, consentendo sia la produzione di energia che di calore con la stessa superficie, in pratica "ottimizzando due vantaggi da un unico tetto".

3. Conveniente: bassi costi di installazione e di funzionamento, doppi vantaggi

Costi di installazione: le soluzioni tradizionali richiedono squadre distinte per l'installazione del fotovoltaico e dello scaldabagno, con conseguenti due installazioni e due spedizioni di materiali. Il PVT è un sistema integrato che può essere installato in un'unica soluzione, eliminando i doppi costi di manodopera e materiali (come staffe e tubazioni). I costi di installazione sono inferiori del 15-25% rispetto alle installazioni separate.

Costi di funzionamento e manutenzione: PVT utilizza meno componenti (un modulo ne sostituisce due), con conseguente riduzione dei lavori di ispezione e manutenzione.

Doppio vantaggio: oltre a generare elettricità (risparmiandola vendendola o utilizzandola autonomamente), puoi anche risparmiare sull'acquisto di acqua calda (come bollette di gas ed elettricità). I vantaggi complessivi a lungo termine sono superiori del 20-30% rispetto alle soluzioni tradizionali.

Maggiore durata delle celle fotovoltaiche: i pannelli fotovoltaici, grazie alla loro temperatura stabile, hanno una durata maggiore rispetto ai pannelli fotovoltaici tradizionali (in genere fino a 25-30 anni, paragonabile ai pannelli tradizionali, ma con un rischio di guasto inferiore).

4. Ultra-ambientale: zero emissioni di carbonio, contribuendo a ridurre l'anidride carbonica

PVT non emette anidride carbonica durante il funzionamento e può fornire energia elettrica e calore rinnovabili per edifici e processi industriali, soddisfacendo le esigenze di uno sviluppo a basse emissioni di carbonio e rispettoso dell'ambiente.

Scenari applicativi del PVT

Scenari di applicazione più ampi: può essere utilizzato dalla casa all'industria

Le caratteristiche della doppia uscita "elettricità + calore" di PVT possono adattarsi alle esigenze di diversi scenari, in particolare per scenari in cui "sono necessari sia elettricità che calore":

(1) Scenario domestico: soddisfa il fabbisogno giornaliero di elettricità (illuminazione, elettrodomestici) + acqua calda sanitaria (bagno, lavaggio delle verdure, riscaldamento della piscina) e può anche essere collegato a sistemi di riscaldamento a pavimento per ottenere il riscaldamento invernale.

(2) Scenario industriale e commerciale: le fabbriche utilizzano la PVT per generare elettricità per le apparecchiature di produzione e utilizzano l'energia termica generata per il riscaldamento delle officine, il calore industriale (pastorizzazione, pulizia) e l'essiccazione dei prodotti (come la lavorazione alimentare, le fabbriche tessili); gli hotel e gli ospedali utilizzano la PVT per generare elettricità + acqua calda per ridurre i costi operativi.

(3) Scenario agricolo: le serre utilizzano la tecnologia PVT per generare elettricità per le apparecchiature di ventilazione e irrigazione e utilizzano l'energia termica per mantenere la temperatura della serra (isolamento invernale) per aumentare le rese delle colture.

Caso di applicazione PVT di successo