Não instale apenas painéis fotovoltaicos! A energia fotovoltaica "duplica a potência e o calor" para duplicar a sua eficiência energética!

Tendo como pano de fundo as metas de "dual carbon", o ritmo de substituição por energia limpa está a acelerar. No entanto, as limitações da utilização tradicional da energia solar estão a tornar-se cada vez mais evidentes: os painéis fotovoltaicos geram apenas electricidade, enquanto os aquecedores solares de água geram apenas calor, resultando num duplo desperdício de espaço e energia. O advento dos produtos PVT aborda precisamente este problema: um único módulo pode gerar eletricidade e calor, recuperando totalmente a energia solar térmica anteriormente desperdiçada e duplicando a sua taxa de utilização global. Hoje, iremos explorar o valor único do PVT a partir da sua definição, princípios e aplicações!

O que é o PVT?

PVT é uma abreviatura.

1 .PV: Fotovoltaico, referindo-se à componente de geração de energia fotovoltaica.

2. T: Térmica, referente à componente de utilização da energia solar térmica.

3 .Nome completo: Coletor Térmico Solar Fotovoltaico

Outros nomes de mercado incluem: módulo térmico fotovoltaico PVT, energia solar térmica PVT (sistema integrado), coletor PVT, sistema combinado de calor e energia e sistema duplo termoelétrico.

A PVT utiliza a tecnologia de acoplamento de energia solar térmica para conseguir a geração combinada de calor e energia num único módulo. Esta tecnologia recolhe o calor gerado durante o processo de conversão fotovoltaica em painéis solares, mantendo a temperatura da superfície do painel dentro do intervalo de eficiência ideal (25-45 °C). Este capta o calor de forma eficaz e melhora a eficiência da geração de energia.

A Origem do PVT

A taxa de conversão de energia por unidade de área (eletricidade em calor) para os painéis fotovoltaicos é geralmente de cerca de 20%, enquanto que para os coletores planos não excede os 70%. Para os painéis fotovoltaicos, quase 80% da energia por unidade de área é essencialmente desperdiçada como calor. Portanto, encontrar uma forma de melhorar eficazmente a eficiência da unidade de geração de energia fotovoltaica e, ao mesmo tempo, extrair o calor restante para utilização integrada de energia térmica e elétrica tornou-se uma direção chave de desenvolvimento. Esta é a origem do “coletor integrado térmico solar fotovoltaico” (PVT).

Análise Estrutural PVT

A principal vantagem do PVT está no seu design colaborativo:

Módulo fotovoltaico: Responsável pela geração de eletricidade, atua como um "conversor de eletricidade" de energia solar.

Este componente funciona de forma semelhante aos painéis fotovoltaicos comuns — o núcleo é a célula fotovoltaica (como o silício monocristalino, o silício policristalino ou as células de película fina). Quando a luz solar incide na célula, os fotões excitam os eletrões no semicondutor, gerando uma corrente elétrica e, assim, eletricidade. Esta eletricidade pode ser utilizada diretamente em casas e dispositivos (como para alimentar eletrodomésticos e iluminação), armazenada em baterias ou alimentada na rede elétrica para gerar receitas.

Módulo T: Responsável pela geração de calor, atua como um "dispositivo de recuperação de calor" da energia solar.

Esta é a principal diferença entre os painéis fotovoltaicos PVT e os painéis fotovoltaicos comuns: sob o módulo fotovoltaico (célula fotovoltaica), existe um canal de troca de calor (geralmente um tubo metálico por onde flui um "meio de transferência de calor", como água, ar ou óleo térmico). Quando os painéis fotovoltaicos tradicionais estão em funcionamento, 30% a 50% da energia solar que recebem não é convertida em eletricidade, mas sim em calor, o que faz com que a temperatura do painel aumente (quanto maior a temperatura, menor a eficiência da célula fotovoltaica). No entanto, o módulo PVT T "recicla" ativamente este calor: um meio de transferência de calor flui através do canal, removendo o calor do painel fotovoltaico. Isto não só reduz a temperatura do painel e mantém a eficiência da geração de energia, como também aumenta a temperatura do meio de transferência de calor, convertendo-o em água quente ou ar quente utilizável para uso doméstico e industrial.

Como funciona o PVT

Parte da radiação solar é convertida em eletricidade através do efeito fotovoltaico.

Os eletrões geram calor durante a sua migração.

Este calor é transferido para o meio dentro do canal de recolha e depois transportado para o tanque de armazenamento de calor.

Isto melhora a eficiência da geração de energia ao mesmo tempo que capta o excesso de calor, conseguindo uma cogeração eficiente.

As principais estatísticas são impressionantes:

Aproximadamente 20% da energia solar é convertida em eletricidade.

Aproximadamente 60% da energia solar é convertida em calor.

A taxa geral de utilização de energia chega aos 80%, mais de quatro vezes a dos painéis fotovoltaicos tradicionais!

Vantagens do PVT

1. Eficiência dobrada: os módulos T e PV fornecem energia bidirecional

A função de recuperação de calor do módulo T arrefece o painel fotovoltaico. Normalmente, por cada aumento de 1 °C na temperatura do painel, a eficiência de geração de energia diminui de 0,4% a 0,5%. Ao remover continuamente o calor, o PVT mantém a temperatura do painel 10 a 20 °C mais baixa do que a dos painéis tradicionais, aumentando a eficiência de geração de energia em 5% a 15%.

Mesmo que a luz solar absorvida pelos módulos fotovoltaicos não seja convertida em eletricidade, pode ser recuperada como calor — essencialmente, utilizando "uma onça de luz solar" duas vezes: primeiro para a geração de eletricidade e depois para a geração de calor. Isto aumenta a taxa total de utilização de energia solar de 15% a 20% (apenas geração de energia) para os painéis fotovoltaicos tradicionais para 60% a 80% (eletricidade + calor).

2. Economia de espaço: duplica a utilização do espaço, tornando-o adequado para aplicações onde o espaço é escasso.

Seja no telhado de uma casa, num edifício industrial ou comercial, ou num local de projeto exterior, o espaço é limitado. As soluções tradicionais requerem áreas separadas para painéis fotovoltaicos e aquecedores solares de água. Já o PVT integra ambos num único módulo, permitindo a geração de energia e calor no mesmo espaço — essencialmente "obtendo dois benefícios num único telhado".

3. Custo-benefício: baixos custos de instalação e operação, duplos benefícios

Custo de instalação: As soluções tradicionais requerem equipas separadas de instalação de energia fotovoltaica e de esquentadores, resultando em duas instalações e dois envios de material. O PVT é um sistema integrado que pode ser instalado de uma só vez, eliminando custos duplicados de mão-de-obra e de materiais (como suportes e tubagens). Os custos de instalação são 15% a 25% mais baixos do que os de instalações separadas.

Custo de operação e manutenção: o PVT utiliza menos componentes (um módulo substitui dois), resultando em menos trabalho de inspeção e manutenção.

Benefícios duplos: além de gerar eletricidade (poupando energia vendendo-a ou utilizando-a você mesmo), também pode poupar na compra de água quente (como contas de gás e eletricidade). Os benefícios globais a longo prazo são 20% a 30% superiores aos das soluções tradicionais.

Vida útil prolongada das células fotovoltaicas: os painéis fotovoltaicos, devido à sua temperatura estável, têm uma vida útil mais longa do que os painéis fotovoltaicos tradicionais (normalmente até 25-30 anos, comparável aos painéis tradicionais, mas com menor risco de falha).

4. Ultraambiental: Emissões Zero de Carbono, Ajudando a Reduzir o Dióxido de Carbono

O PVT não emite dióxido de carbono durante a operação e pode fornecer eletricidade e calor renováveis ​​para edifícios e processos industriais, atendendo às necessidades de um desenvolvimento de baixo carbono e amigo do ambiente.

Cenários de aplicação do PVT

Cenários de aplicação mais amplos: pode ser utilizado desde casa até à indústria

As características de saída dupla "eletricidade + calor" do PVT podem adaptar-se às necessidades de diferentes cenários, especialmente para cenários onde "eletricidade e calor são necessários":

(1) Cenário residencial: Atende às necessidades diárias de eletricidade (iluminação, eletrodomésticos) + água quente sanitária (banho, lavagem de legumes, aquecimento de piscinas) e pode até ser ligado a sistemas de aquecimento de pavimentos para obter aquecimento no inverno.

(2) Cenário industrial e comercial: As fábricas utilizam PVT para gerar eletricidade para equipamentos de produção e utilizam a energia térmica gerada para aquecimento de oficinas, calor industrial (pasteurização, limpeza) e secagem de produtos (como processamento de alimentos, fábricas têxteis); hotéis e hospitais utilizam o PVT para gerar eletricidade + água quente para reduzir os custos operacionais.

(3) Cenário agrícola: As estufas utilizam PVT para gerar eletricidade para equipamentos de ventilação e irrigação e utilizam energia térmica para manter a temperatura da estufa (isolamento de inverno) para aumentar a produtividade das culturas.

Caso de aplicação bem-sucedida de PVT