Jednoczesne wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej z promieniowania słonecznego wydaje się być ciekawym pomysłem. Co więcej, możliwe jest dzięki zastosowaniu jednego urządzenia, które pozwala na wygenerowanie kilka razy więcej energii w porównaniu do pojedynczych systemów.

Reklama

Kolektor hybrydowy PVT jest urządzeniem, które w jednej obudowie łączy panel fotowoltaiczny z kolektorem słonecznym. Jego działanie polega na gromadzeniu promieniowania słonecznego i przetwarzaniu go na energię elektryczną, a poprzez – umieszczony pod spodem panelu PV – wysoko wydajny kolektor płaski, nadmiar  ciepła zostaje usunięty z modułu i przekazany do instalacji grzewczej (c.o. lub c.w.u.). Kolektor  słoneczny zatem schładza komórki fotowoltaiczne, co wpływa na zwiększenie sprawności konwersji promieniowania słonecznego na prąd w stosunku do standardowych instalacji.

Panele fotowoltaiczne  w tradycyjnych zestawach obniżają swoją wydajność wraz ze wzrostem temperatury. Jest to spadek efektywności produkcji o około 0,5 proc. na każdy 1 °C (powyżej temperatury 25 °C). Można spotkać się z sytuacją, kiedy podczas upalnych dni temperatura modułu wzrośnie do kilkudziesięciu °C, co powoduje spadek wydajności o nawet 40 proc. Idealnym rozwiązaniem, aby uniknąć powyższego problemu, jest montowanie hybrydowego systemu PVT.

Pozwala on na schładzanie ogniwa, przez co wytwarza więcej energii. Dodatkowo odbierane przez kolektory ciepło jest wykorzystywane w budynku, co wpływa na maksymalizowanie zysków z inwestycji.

Panel fotowoltaiczny montowany jest nad kolektorem słonecznym. Dzięki takiemu układowi ciepło jest przechwytywane przez kolektor, a następnie transportowane do systemu wentylacyjnego i grzewczego. Aby zapobiec ryzyku przegrzania, panele należy montować z pewnym odstępem. Stwarza to możliwość odprowadzania ciepłego powietrza podczas dużego nasłonecznienia.

Ponadto taka konstrukcja wpływa na zmniejszenie kosztu instalacyjnego, co bezpośrednio przekłada się na szybszy zwrot inwestycji. Układ taki może zapewnić uzysk mocy między 300 a 400 W/m2, a wytwarzany prąd można poprowadzić bezpośrednio do grzałki w zbiorniku lub do falownika i wykorzystywać na potrzeby domowe. Można też, tak jak w przypadku standardowej instalacji PV, eksportować energię do sieci.

Zalety takiego rozwiązania to przede wszystkim szybszy niż w przypadku standardowych systemów zwrot inwestycji. Pozwala to ponadto zmniejszyć wydatki ponoszone na energię elektryczną i cieplną. Jako rozwiązanie korzystające z odnawialnego źródła energii jakim jest promieniowanie słoneczne, przyczynia się ono do zmniejszania emisji dwutlenku węgla oraz pozostałych szkodliwych substancji do atmosfery. Jest to ponadto rozwiązanie ekonomiczne, gdyż możemy wykorzystać mniejszą powierzchnię dachu, aby uzyskać zarówno ogrzewanie jak i produkcję prądu. Dzięki wysokiej wydajności można pokryć większa część zapotrzebowania mieszkańców budynku na oba rodzaje energii, natomiast chłodzenie ogniw wpływa na dłuższą możliwość eksploatacji systemu.
Teraz czas na wady tego rozwiązania. Mimo zastosowania chłodzenia poprzez odbiór ciepła od paneli, w praktyce układ taki nie pozwala na znaczące zwiększenie wydajności. Dzieje się tak dlatego, że, aby urządzenie PVT pracowało wydajnie wskazane jest utrzymywanie temperatury ogniw na poziomie 35 do 45 °C. Nawet bez chłodzenia panele fotowoltaiczne rzadko nagrzewają się do temperatur wyższych niż 50 °C. Ponadto część promieniowania słonecznego, która jest przetwarzana na energię elektryczną, nie uczestniczy w produkcji ciepła. Kolejna wada to brak selektywnego absorbera i nie tak dobra izolacja cieplna, jak w przypadku zwykłych kolektorów. Wpływa to na większe straty ciepła i niższa temperatura czynnika grzewczego. W związku z chęcią zapewnienia optymalnej wielkości takiej instalacji pojawia się problem, albo zbyt niskie uzyski energii elektrycznej w przypadku powierzchni dostosowanej do kolektora słonecznego, albo niedostateczny odbiór dużych ilości ciepła wytwarzanych ze zbyt dużej powierzchni dostosowanej do części fotowoltaicznej.

Ciężko jednoznacznie stwierdzić czy jest to rozwiązanie o dużym potencjale na rynku urządzeń wykorzystujących odnawialne źródła energii. Jednak wzrastająca wydajność tego urządzenia i rosnące ceny za energię elektryczną jak i cieplną będą motorem dla podmiotów chcących inwestować w tę technologię. Duże możliwości na pewno stwarza latem np. przy ogrzewaniu wody basenowej lub w przypadku użycia w agroturystyce.