PVT + Bomba de Calor: O sistema termoelétrico duplo PVT-E da BTESolar inaugura uma nova era de utilização abrangente da energia solar.

Impulsionada pela transição energética global e pelas metas de "duplo carbono", a utilização do espaço limitado nos telhados para gerar eletricidade e calor tornou-se uma questão importante no campo das novas energias. Como empresa inovadora que opera na área da energia solar térmica há mais de uma década, a BTE Solar Co., Ltd. (BTESolar), com sede no Texas, apresentou a sua mais recente série de produtos integrados fotovoltaicos-térmicos, a PVT-E – o "sistema termoelétrico duplo" – na feira Intersolar Europe de 2025. Este novo produto integra tecnologias de geração de energia fotovoltaica e de recolha de energia solar térmica, oferecendo "um painel, dois benefícios", e proporcionando uma nova solução para o acoplamento eficiente do sistema PVT + bomba de calor.

I. Introdução do Produto: Um Salto da Fotoelectricidade para a Tecnologia Fototérmica

A principal inovação da série BTESolar PVT-E reside no seu conceito de design de "gémeo termoelétrico". Quando os painéis fotovoltaicos tradicionais geram eletricidade, um aumento da temperatura da célula leva a uma queda significativa da eficiência energética – por cada aumento de 1°C na temperatura de uma célula fotovoltaica de silício cristalino, a eficiência energética cai de 0,4% a 0,5%. O PVT-E consegue isso integrando um sistema de recolha de calor na parte traseira do painel fotovoltaico, recuperando e reutilizando essa energia térmica desperdiçada, ao mesmo tempo que reduz a temperatura de funcionamento das células, obtendo assim uma dupla função de "geração de eletricidade e produção de calor".

Em termos de parâmetros técnicos, a série PVT-E demonstra um desempenho excecional. Tomando como exemplo o modelo principal PVT580, o tamanho de um único painel é de 2279×1134×37 milímetros, com um peso de 39 quilogramas. Utiliza 144 baterias de meia célula TOPCon tipo N e tem uma potência máxima de saída de 580W, com uma eficiência de conversão fotovoltaica de até 22,44%. Ao mesmo tempo, o seu sistema de recolha de calor adota uma estrutura de troca de calor de placa tubular de cobre, com 1,2 litros de líquido condutor anticongelante propilenoglicol no seu interior, e a potência térmica máxima pode atingir 1180W. Pode produzir simultaneamente água quente a cerca de 60°C. Isto significa que a produção de energia de um único painel PVT é equivalente à produção total de painéis fotovoltaicos tradicionais e coletores de placa plana, e a **taxa de utilização abrangente da energia solar** por unidade de área aumentou significativamente para mais de 80%.

O produto PVT-E adota um design de expansão indireta, com uma pressão de trabalho de 0,6 MPa e uma gama de temperaturas de funcionamento de -40 °C a 85 °C. Adapta-se a diversas condições climáticas, desde as regiões frias do norte até às regiões quentes do sul. A sua estrutura principal inclui placa de cobertura de vidro temperado, filme de EVA, células fotovoltaicas de alta eficiência, placa de alumínio absorvente de calor, caminho de fluxo de troca de calor com tubo de cobre e camada de isolamento TPT, conseguindo um acoplamento preciso entre a conversão fotovoltaica e a recolha de calor. Comparativamente aos sistemas fotovoltaicos tradicionais, o PVT-E pode reduzir a temperatura da superfície dos componentes em 8 a 15 °C, aumentando assim a eficiência de geração de energia em 8% a 15% e prolongando a vida útil dos componentes.

II. Cenários de Aplicação: Cobertura Total desde Moradias Residenciais a Parques Industriais 

Após o sistema gémeo termoelétrico PVT-E ser profundamente acoplado à bomba de calor, pode ser amplamente aplicado em diversos cenários, viabilizando o fornecimento triplo de "eletricidade – calor – frio".

1. Residências com emissões zero de carbono e villas de luxo

Para as casas que procuram a autossuficiência energética, o sistema PVT-E pode ser integrado em bombas de calor ar-água ou bombas de calor água-ar para formar um sistema integrado de energia PVT + bomba de calor. A energia verde gerada pelo sistema pode acionar diretamente o compressor da bomba de calor, enquanto a energia térmica recolhida pelos componentes PVT serve como fonte de calor a baixa temperatura para a bomba de calor, melhorando significativamente o coeficiente de desempenho (COP) da bomba de calor. De acordo com os cálculos, após o acoplamento com a bomba de calor, o coeficiente de desempenho anual (APF) do sistema PVT pode ser melhorado em aproximadamente 25% em comparação com as bombas de calor ar-água tradicionais. Um sistema residencial padrão pode satisfazer as necessidades anuais de água quente sanitária, aquecimento de pavimentos no inverno e a maior parte do consumo de eletricidade doméstica, alcançando o "consumo líquido zero de energia" a nível residencial.

2. Edifícios públicos e instalações comerciais

Edifícios como hotéis, hospitais e escolas têm uma procura significativa e contínua de água quente e aquecimento. Num projeto para uma escola primária, 69 painéis fotovoltaicos foram integrados num sistema de bomba de calor geotérmica, substituindo a antiga caldeira a gás. Estima-se que isto possa reduzir em quase 80% as emissões de carbono relacionadas com o aquecimento. Em grandes instalações desportivas, residências universitárias e outros cenários, o sistema fotovoltaico está integrado na bomba de calor geotérmica para conseguir um fornecimento inteligente e integrado de energia para a geração de eletricidade, aquecimento, refrigeração e armazenamento de energia ao longo do ano. O projeto fotovoltaico da Zhengxin Optoelectronics mostra que, numa fábrica de impressão de tintas, 280 componentes fotovoltaicos geram aproximadamente 700 kWh de eletricidade por dia, em média, e produzem cerca de 40 toneladas de energia térmica. Isto resulta numa redução de 30% no consumo de energia da empresa ao longo do ano, com um período de retorno do investimento de pouco mais de três anos.

3. Agricultura e Agricultura em Instalações

As estufas agrícolas são um importante cenário de aplicação para as bombas de calor PVT+. Durante o dia, os componentes PVT absorvem energia solar para gerar eletricidade, ao mesmo tempo que recolhem o excesso de calor do telhado e o armazenam em tanques de água ou no subsolo; à noite, a bomba de calor utiliza o calor armazenado para fornecer aquecimento à estufa, mantendo a temperatura para o crescimento da cultura e resolvendo o problema do consumo energético da plantação fora de época. Está a ser desenvolvido um sistema compacto de bomba de calor que integra PVT e tanques de armazenamento de calor, o que pode aumentar a eficiência de aquecimento de água quente sanitária em até 30% utilizando a fonte de calor PVT. 

4. Utilização de calor industrial e armazenamento sazonal de energia

No setor industrial, o sistema PVT-E pode fornecer pré-aquecimento de processos para indústrias como a de tingimento e processamento de alimentos. Com a adoção do sistema PVT + bomba de calor, o custo unitário da água quente para as fábricas de tingimento é de apenas 3,1 yuans por tonelada, um valor muito inferior aos 25,9 yuans por tonelada do vapor da rede pública e aos 19,5 yuans por tonelada do gás natural. Além disso, o sistema PVT suporta aplicações de armazenamento de calor entre estações do ano, armazenando o excedente de calor solar de verão num sistema subterrâneo de armazenamento de calor em poços (BTES) para utilização no aquecimento de inverno.

III. Tendências de Desenvolvimento: Inteligência, Normalização e Globalização

A tecnologia PVT + bomba de calor encontra-se atualmente numa fase crucial de transição, passando de "inovação pontual" para "aplicação em larga escala". De acordo com as previsões do setor, a taxa de crescimento anual composta do nicho de mercado PVT atingirá 9,62% nos próximos 10 anos.

1. Integração e Inteligência de Sistemas

O futuro dos sistemas PVT já não é uma simples combinação de painéis fotovoltaicos e bombas de calor; em vez disso, trata-se de uma plataforma inteligente de gestão de energia baseada em IA. O mais recente produto de bomba de calor de dupla fonte da Xianxin Integration integra fontes de calor ar-água e PVT, utilizando algoritmos inteligentes para analisar a eficiência energética das duas fontes em tempo real e alternar automaticamente entre os modos de funcionamento: quando a incidência solar é boa, a fonte de calor PVT tem prioridade; em dias nublados e à noite, o sistema muda automaticamente para o modo de bomba de calor ar-água, conseguindo "prioridade à eficiência energética e backup estável". Esta tecnologia inteligente de colaboração de dupla fonte representa a direção de desenvolvimento do sistema PVT + bomba de calor. Ao mesmo tempo, o sistema suporta monitorização remota via Wi-Fi/4G, gestão de dados na cloud e manutenção inteligente.

2. Normalização de Produtos e Integração em Edifícios

Está a ser promovido o desenvolvimento da normalização do sistema PVT, com esforços para identificar obstáculos à inovação e reforçar a cooperação entre as indústrias e as instituições de investigação. Através de um layout de produção em seis unidades e integração completa da cadeia industrial, a BTESolar está a impulsionar o desenvolvimento de componentes PVT no sentido da materialização de edifícios, tornando-os capazes de executar simultaneamente funções de geração de energia, captação de calor, isolamento e impermeabilização, conseguindo a integração fotovoltaica-térmica em edifícios (BIPVT).

3. Combinação eficiente de bombas de calor de média a alta temperatura e sistemas PVT

Com o desenvolvimento de novos fluidos frigorigénios (como o R290 e o CO₂) e da tecnologia de bombas de calor de compressão de duas fases, a tecnologia PVT será profundamente integrada nas bombas de calor de média e alta temperatura. O projeto L-Sol, do ZHAW, na Suíça, investiga um sistema de aquecimento que combina o PVT com bombas de calor ar-água, otimizando a eficiência do lado da fonte da bomba de calor através do design de um "tanque de armazenamento frio". A investigação do Fraunhofer ISE mostra que, ao combinar engenhosamente os componentes de dissipação e absorção de calor do circuito de refrigeração com o nível de temperatura de armazenamento, é possível obter uma melhoria de eficiência de até 10% durante a operação de aquecimento.

4. Geração, carga e armazenamento integrados com parque de carbono zero

O sistema PVT + bomba de calor servirá como um ponto de apoio crucial para a construção da estrutura de integração "fonte-rede-carga-armazenamento" no novo sistema de energia. Ao aproveitar a funcionalidade de "armazenamento de energia térmica" das bombas de calor, a energia fotovoltaica variável é convertida em energia térmica para armazenamento, permitindo a alocação ideal de energia em termos de tempo e espaço. A combinação de PVT com energia solar térmica, bombas de calor e sistemas de armazenamento térmico fornece calor de processo industrial até 250 °C para as indústrias alimentar, química e do papel.

Conclusão

O surgimento do sistema termoelétrico duplo PVT-E da BTESolar oferece uma solução chinesa de alto desempenho e fiabilidade para a integração fotovoltaica e térmica. De um único painel a um sistema completo, de um único edifício a um parque inteiro, a tecnologia de "sinergia fotovoltaica-térmica" PVT + bomba de calor está a remodelar a lógica fundamental da utilização de energia. No contexto da neutralidade carbónica, o sistema PVT + bomba de calor não é apenas uma inovação de produto, mas também representa um futuro energético mais eficiente, intensivo e sustentável. Com a constante evolução da tecnologia e a contínua expansão do mercado, espera-se que a BTESolar e o seu sistema PVT-E deixem uma marca significativa no panorama global da energia limpa.