A aplicação e o potencial do painel solar PVT na transição energética global

Visão geral da tecnologia PVT

O coletor PVT consegue uma produção eficiente de eletricidade e calor através da combinação de células fotovoltaicas e coletores solares. Os coletores solares fotovoltaicos/térmicos (PVT) conseguem uma produção eficiente de eletricidade e calor através da combinação de painéis fotovoltaicos com coletores ou absorvedores solares. A Tarefa 60 do IEA SHC: Sistemas PVT reuniu um grupo de especialistas de laboratórios de investigação e da indústria solar para explorar vários conceitos possíveis da tecnologia PVT nos últimos três anos. Após uma pesquisa aprofundada, resumiram exemplos, modelos de simulação, indicadores-chave de desempenho e comparações entre conceitos de diferentes tipos de instalações em todo o mundo. Este artigo tem como objetivo resumir as realizações e descobertas do trabalho da tarefa e confirmar ainda mais o enorme potencial da tecnologia PVT na promoção do aquecimento solar e da produção de eletricidade.

O conceito de energia solar fotovoltaica (PVT) de 580 W não é uma iniciativa inovadora no domínio das novas energias. Nos últimos 20 anos, os investigadores têm explorado continuamente soluções relevantes, e a IEA SHC forneceu um apoio significativo para o desenvolvimento da tecnologia PVT na Tarefa 35 da SHC, de 2005 a 2010, e na subsequente Tarefa 60, de 2018 a 2020. Com a relativa redução dos custos de tecnologia na indústria fotovoltaica em 2016 e a crescente maturidade do mercado da indústria solar térmica, a tecnologia PVT abriu novas oportunidades de desenvolvimento.

Atualmente, estes avanços no campo da energia solar abriram caminho para a aplicação generalizada da tecnologia de Painéis Solares Híbridos Privados (PVT). O aparecimento da Energia Fotovoltaica Integrada em Edifícios (BIPV) e da Energia Fotovoltaica Integrada em Fachadas (FIPV) não só promove a aplicação da tecnologia PVT em edifícios comerciais e industriais, como também oferece novas opções para edifícios residenciais que requerem eletricidade, aquecimento e até mesmo arrefecimento. Ao mesmo tempo, o avanço da tecnologia das bombas de calor alargou ainda mais o âmbito de aplicação das fontes de calor dos Painéis Solares Híbridos Privados descobertos, reduzindo os custos de energia dos utilizadores e a procura de armazenamento de perfuração. Além disso, a redução contínua do custo dos módulos fotovoltaicos tornou cada vez mais económico e eficiente a combinação de energia fotovoltaica e térmica para gerar mais energia solar sob a mesma área de cobertura.

Detalhes e exemplos de aplicação da tecnologia PVT

No entanto, ainda são necessários mais esforços para aprofundar a compreensão e a aceitação das soluções PVT no setor AVAC. Os especialistas da Tarefa 60 da SHC aumentaram a sensibilização do mercado para esta tecnologia e estão empenhados no desenvolvimento de normas internacionais especializadas para os coletores PVT, proporcionando mais confiança aos planeadores solares e aos clientes finais na utilização da nova tecnologia. Desta tarefa resultaram três conclusões claras: a tecnologia PVT pode utilizar eficientemente o espaço no telhado ou em qualquer área através da dupla saída de eletricidade e calor; soluções PVT fiáveis já existem no mercado; e espera-se que esta tecnologia desempenhe um papel fundamental na promoção da transição energética e de uma vida de baixo carbono.

A tecnologia PVT desempenha um papel indispensável na promoção da transição energética global devido à sua excelente relação custo-benefício em energia solar e aquecimento. De acordo com os dados mais recentes, até ao final de 2020, a área instalada acumulada de coletores PVT em todo o mundo atingiu os 1.275.431 metros quadrados, e o número de sistemas operativos também atingiu os 27.920 conjuntos, demonstrando plenamente a tendência de crescimento constante do mercado de PVT. De 2018 a 2020, a taxa média de crescimento anual da tecnologia PVT atingiu os 9%, indicando amplas perspetivas de mercado.

Revela a posição de liderança dos sistemas solares de ar no mercado dos painéis solares híbridos individuais, principalmente devido ao impulso da França. No passado, dois fabricantes lançaram com sucesso sistemas de ar PVT. A principal vantagem destes sistemas de ar PVT é a utilização do ar como meio de distribuição para sistemas de baixa temperatura, o que traz vantagens de alta eficiência e baixo stress às células fotovoltaicas.

Projeto e eficiência do coletor solar PVT

Design e Custo

O custo dos coletores PVT varia consoante o design e a seleção do material, com o objetivo de reduzir custos e melhorar a eficiência através de um design otimizado. Atualmente, o custo total dos sistemas solares PVT situa-se entre os 500 e os 1.500 euros por metro quadrado, enquanto o custo dos próprios coletores PVT é controlado em cerca de 100 a 300 euros por metro quadrado.

Avaliação e normalização de eficiência

A definição da eficiência de um Painel Solar Híbrido Privado pode partir da eficiência global, que considera de forma abrangente a produção total (incluindo energia elétrica e térmica) gerada pela radiação solar incidente. Para simplificar os cálculos, a utilização da produção elétrica não é geralmente considerada na avaliação. No entanto, a eficiência fotovoltaica é afetada pela temperatura do coletor, pelo que este fator deve ser tido em conta para coletores fotovoltaicos que operam em ambientes com diferentes temperaturas. As normas de certificação da Organização Internacional para a Normalização (ISO) e a certificação Solar Keymark são critérios importantes para avaliar o desempenho dos módulos de Painéis Solares Híbridos Privados.

Vantagens e potencial de mercado do PVT

◆ Tendências do mercado de PVT

Em condições de sol abundante, como tempo limpo, os coletores PVT podem satisfazer eficientemente a procura de eletricidade durante o dia e a procura de calor ao longo do ano. Os coletores PVT apresentam uma elevada potência e eficiência de aquecimento em condições de sol, com um curto período de retorno do investimento de 4 a 5 anos, sendo muito adequados para hotéis e outros locais na região do Mediterrâneo. Além disso, os coletores PVT podem fornecer eletricidade para veículos elétricos, aquecimento para AQS (Água Quente Sanitária) e servir de refrigerador para máquinas de refrigeração, com funções abrangentes.

A nossa planta de produção de PVT