Un capteur combiné est un système solaire, un module ou un composant qui génère de l'énergie thermique utile en plus de l'électricité. Les capteurs photovoltaïques thermiques, également appelés capteurs PV/T, capteurs solaires hybrides, capteurs solaires photovoltaïques thermiques ou systèmes de cogénération solaire, sont des technologies de production d'électricité qui transforment le rayonnement solaire en énergie thermique et électrique utile.
On les appelle souvent capteurs PVT. Les capteurs PVT associent des cellules solaires photovoltaïques, qui convertissent la lumière du soleil en électricité et sont souvent organisées en panneaux solaires, à un capteur solaire thermique, qui transporte la chaleur résiduelle du module PV, autrement gaspillée, vers un fluide caloporteurCes technologies peuvent atteindre une meilleure efficacité globale que le solaire photovoltaïque (PV) ou l'énergie solaire thermique (T) seul car ils combinent la production d'électricité et de chaleur à l'intérieur du même composant.
Depuis les années 1970, des recherches approfondies ont été menées pour développer une large gamme de technologies PVT. Les différentes méthodes de capteurs PVT permettent de traiter une variété d'applications, allant de la chaleur à basse température inférieure à la température ambiante à la chaleur à haute température supérieure à 100 °C. Elles diffèrent considérablement par la conception de leurs capteurs et le fluide caloporteur.
Qu'est-ce que le spectre solaire et comment est-il utilisé dans les capteurs PVT ?
Les collecteurs PVT, qui intègrent la production de solaire chaleur et électricité en une seule unité, sont globalement plus efficaces et exploitent mieux le spectre solaire que les modules photovoltaïques traditionnels. Alors que la majeure partie du spectre solaire (65 à 70 %) est convertie en chaleur, augmentant la température des modules photovoltaïques, les cellules photovoltaïques atteignent généralement une rendement électrique entre 15 et 20 pour cent.
À l'inverse, les capteurs PVT sont conçus pour refroidir les cellules photovoltaïques et accroître leur rendement en transférant la chaleur des cellules à un fluide. Cette méthode transforme la chaleur supplémentaire en énergie utile, par exemple pour chauffer l'eau ou servir de source de basse température pour les pompes à chaleur. Les capteurs combinés PVT exploitent ainsi plus efficacement le spectre solaire.
La majorité des cellules solaires (comme celles à base de silicium) voient leur efficacité diminuer lorsque la température des cellules augmente. L'efficacité diminue de 0.2 à 0.5 point de pourcentage Pour chaque Kelvin, la température des cellules augmente. Par conséquent, le refroidissement des cellules photovoltaïques peut réduire leur température et améliorer leur efficacité. Un autre avantage des températures de fonctionnement plus basses est la durée de vie prolongée des cellules photovoltaïques.
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C’est un bon moyen d’augmenter l’efficacité et la fiabilité globale du système, mais le composant thermique fonctionne moins bien qu’avec un capteur solaire thermique pur.
En d'autres termes, les températures maximales de fonctionnement de la majorité des systèmes PVT sont limitées à des valeurs inférieures à la température maximale de la cellule (généralement inférieures à 100 °C). Néanmoins, selon le rendement de la cellule et la conception du système, deux unités ou plus d'énergie thermique sont produites pour chaque unité d'énergie électrique.
