Un colector combinado es un sistema, módulo o componente solar que genera energía térmica útil además de electricidad. Los colectores fotovoltaicos térmicos, también conocidos como colectores PV/T, colectores solares híbridos, colectores solares fotovoltaicos térmicos o sistemas de cogeneración solar, son tecnologías de generación de energía que transforman la radiación solar en energía térmica y eléctrica útil.
Se les suele llamar colectores PVT. Los colectores PVT combinan células solares fotovoltaicas, que convierten la luz solar en electricidad y suelen estar organizadas en paneles solares, con un colector solar térmico, que transporta el calor residual del módulo fotovoltaico, que de otro modo se desperdiciaría, a un fluido de transferencia de calor . Estas tecnologías pueden lograr una mayor eficiencia general que la energía solar fotovoltaica (PV) o la energía solar térmica (T) por separado, ya que combinan la generación de electricidad y calor en un mismo componente.
Desde la década de 1970, se ha dedicado una extensa investigación al desarrollo de una amplia gama de tecnologías PVT. Los diversos métodos de colectores PVT abarcan diversas aplicaciones, desde temperaturas bajas por debajo de la temperatura ambiente hasta temperaturas altas por encima de los 100 °C, y difieren significativamente en el diseño del colector y el fluido de transferencia de calor.
¿Qué es el espectro solar y cómo se utiliza en los colectores PVT?
Los colectores fotovoltaicos térmicos (PVT), que integran la producción de calor solar y electricidad en una sola unidad, son más eficientes en general y aprovechan mejor el espectro solar que los módulos fotovoltaicos tradicionales. Si bien la mayor parte del espectro solar ( entre el 65 y el 70 por ciento) se convierte en calor, elevando la temperatura de los módulos fotovoltaicos, las células fotovoltaicas normalmente alcanzan una eficiencia eléctrica de entre el 15 y el 20 por ciento.
Por el contrario, los colectores PVT están diseñados para enfriar las células fotovoltaicas y aumentar su eficiencia transfiriendo calor de las células a un fluido. Con este método, el calor adicional se transforma en algo útil, como calentar agua o servir como fuente de baja temperatura para bombas de calor. Como resultado, los colectores combinados PVT utilizan el espectro solar con mayor eficacia.
La mayoría de las células solares (como las de silicio) experimentan una disminución de eficiencia al aumentar su temperatura. La eficiencia se reduce entre 0.2 y 0.5 puntos porcentuales por cada Kelvin de aumento de temperatura. Por lo tanto, enfriar las células fotovoltaicas puede disminuir su temperatura y aumentar su eficacia. Otra ventaja de operar a temperaturas más bajas es una mayor vida útil de las células fotovoltaicas.
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Esta es una buena manera de aumentar la eficiencia y confiabilidad general del sistema, pero el componente térmico funciona peor de lo que podría hacerlo con un colector solar térmico puro.
En otras palabras, las temperaturas máximas de funcionamiento de la mayoría de los sistemas PVT se limitan a valores inferiores a la temperatura máxima de la celda (normalmente inferior a 100 °C). Sin embargo, dependiendo de la eficiencia de la celda y del diseño del sistema, se siguen produciendo dos o más unidades de energía térmica por cada unidad de energía eléctrica.
