Что такое гибридная панель PV-T
Гибридная панель PV-T (фотоэлектрическо-тепловая) — это солнечный модуль, который вырабатывает электричество фотоэлементами и одновременно улавливает тепло, которое эти элементы иначе бы рассеивали, с помощью абсорбера с жидкостным охлаждением, закреплённого на тыльной стороне модуля. Таким образом, с одной площади кровли она даёт два вида энергии: электричество для здания или сети и низкотемпературное тепло для ГВС, подогрева бассейна или теплового насоса.
Почему охлаждение элементов полезно
Стандартные фотоэлектрические модули преобразуют в электричество примерно 20–22 % солнечного света; остальное превращается в тепло, и летом температура элементов может превышать 60–70 °C. Кристаллический кремний теряет около 0.3–0.4 % выработки на каждый кельвин выше 25 °C. Отвод тепла жидкостью сохраняет элементы более холодными, что возвращает несколько процентов электрической выработки, и превращает оставшуюся энергию в полезное тепло вместо нагрева крыши.
Неостеклённые и остеклённые конструкции
Неостеклённая панель PV-T (также называемая WISC — коллектор, чувствительный к ветру и инфракрасному излучению) выглядит как обычный модуль с абсорбером и, опционально, изоляцией с тыльной стороны. Она лучше всего работает при температурах теплоносителя, близких к температуре окружающей среды, даёт высокую тепловую мощность при холодном теплоносителе и может даже отбирать тепло из воздуха ночью. Остеклённая панель PV-T добавляет над элементами покровное стекло и воздушный зазор, повышая тепловую эффективность при более высоких температурах ценой части электрической выработки и более высокой температуры элементов — нишевое решение там, где вода 50 °C и выше должна поступать непосредственно от панели.
Где PV-T имеет смысл
- Ограниченная площадь кровли: когда на крыше дома или отеля не помещаются и фотоэлектрические, и солнечные тепловые панели, PV-T использует одни и те же квадратные метры дважды.
- Источник для теплового насоса: поля неостеклённых PV-T питают тепловой насос «рассол–вода» или регенерируют скважины, образуя тепловой насос с солнечной поддержкой с более высокой сезонной эффективностью, чем у воздушного агрегата в одиночку.
- Предварительный подогрев ГВС: PV-T поднимает температуру холодной воды до 30–45 °C, а тепловой насос или нагреватель доводит её до нужной.
- Плавательные бассейны: вода бассейна при 26–30 °C — идеальная нагрузка для неостеклённых PV-T.
- Коммерческие здания с круглогодичной низкотемпературной потребностью, такие как отели, спортивные центры и прачечные.
Какой выработки ожидать
Типичный неостеклённый модуль PV-T площадью около 2 m² несёт 400–450 Wp фотоэлектрической мощности и параллельно выдаёт несколько сотен ватт тепловой мощности, когда теплоноситель близок к температуре окружающей среды; пиковая тепловая мощность модуля часто в два-три раза превышает электрическую. Годовая тепловая выработка сильно зависит от температуры нагрузки — чем холоднее теплоноситель, тем больше тепла собирается, — поэтому в системах предварительного подогрева и в качестве источника для теплового насоса тепловая выработка обычно в два-три раза превышает электрическую.
Согласно отчёту Solar Heat Worldwide Программы МЭА по солнечному отоплению и охлаждению (IEA SHC), в 2024 году Германия стала крупнейшим рынком новых коллекторов PV-T, в основном в сочетании с тепловыми насосами, — показатель того, где технология находит свою нишу.
Стандарты и сертификация
Фотоэлектрическая часть испытывается по IEC 61215 и IEC 61730, как любой модуль; тепловая часть — по ISO 9806, который прямо охватывает коллекторы PV-T. Сертификация Solar Keymark доступна для PV-T через специальное приложение к правилам схемы, а программа IEA SHC Task 60 задокументировала данные о производительности и системные концепции. Покупателям следует запрашивать оба сертификата и тепловые коэффициенты, измеренные при работе фотоэлектрической части в точке максимальной мощности (MPP), что соответствует реальным условиям.
Особенности проектирования
Используйте гликоль или drainback для защиты от замерзания, как в любом солнечном контуре; поддерживайте низкие температуры подачи, чтобы максимизировать и электрическую, и тепловую выработку; выбирайте модули с тыльной изоляцией, когда цель — горячая вода, и без изоляции, когда панели служат источником для теплового насоса; располагайте ряды так, чтобы упростить гидравлическое подключение; рассчитывайте накопитель или испаритель теплового насоса на соответствующие низкие температурные уровни. В сочетании с буферной ёмкостью или гигиеническим баком и тепловым насосом на R290 PV-T может поднять долю солнечного покрытия здания значительно выше, чем любая из технологий по отдельности на той же крыше.
Часто задаваемые вопросы
Эффективнее ли PV-T, чем отдельные фотоэлектрические и солнечные тепловые панели?
В расчёте на квадратный метр — да: панель PV-T может преобразовать 60–80 % падающего солнечного света в электричество плюс тепло. Специализированный остеклённый тепловой коллектор даёт более горячую воду, а обычный фотоэлектрический модуль — немного больше электричества, поэтому PV-T выигрывает при ограниченной площади кровли или наличии низкотемпературного потребителя, например теплового насоса или бассейна.
Могут ли панели PV-T заменить тепловой насос или котёл?
Нет. PV-T поставляет тепло в основном при 20–45 °C, поэтому её лучше всего использовать для предварительного подогрева ГВС, подогрева бассейнов или в качестве источника для теплового насоса, который затем поднимает температуру до нужной зданию.
Работают ли панели PV-T зимой?
Фотоэлектрическая часть вырабатывает электричество всегда, когда есть свет. Тепловая выработка зимой падает, но неостеклённые панели всё равно могут служить источником для теплового насоса при низкой инсоляции и даже ночью, поглощая тепло окружающего воздуха.
Сколько дополнительного электричества даёт охлаждение элементов?
Обычно несколько процентов в год, а в жарком климате с холодным теплоприёмником — до 10 %, поскольку кристаллические элементы теряют около 0.3–0.4 % выработки на каждый кельвин выше 25 °C.
