Een gecombineerde collector is een zonnesysteem, module of component dat naast elektriciteit ook nuttige warmte-energie opwekt . Fotovoltaïsche thermische collectoren, ook wel PV/T-collectoren, hybride zonnecollectoren, fotovoltaïsche thermische zonnecollectoren of zonne-warmtekrachtkoppelingssystemen genoemd, zijn energieopwekkingstechnologieën die zonnestraling omzetten in bruikbare thermische en elektrische energie.
Ze worden vaak afgekort als PVT-collectoren. PVT-collectoren combineren fotovoltaïsche zonnecellen, die zonlicht omzetten in elektriciteit en vaak in zonnepanelen zijn verwerkt, met een thermische zonnecollector, die de restwarmte van de PV-module, die anders verloren zou gaan, afvoert naar een warmteoverdrachtsvloeistof . Deze technologieën kunnen een hoger rendement behalen dan zonne-energie (fotovoltaïsch, PV) of zonnewarmte ( T) afzonderlijk, omdat ze de opwekking van elektriciteit en warmte in één component combineren.
Sinds de jaren 1970 is er uitgebreid onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van een breed scala aan PVT-technologieën. De verschillende PVT-collectormethoden kunnen een verscheidenheid aan toepassingen aan, variërend van lagetemperatuurwarmte onder omgevingstemperatuur tot hogetemperatuurwarmte boven 100 °C, en ze verschillen aanzienlijk in hun collectorontwerp en warmteoverdrachtsvloeistof.
Wat is het zonnespectrum en hoe wordt het gebruikt in PVT-collectoren?
PVT-collectoren, die de productie van zonnewarmte en elektriciteit in één unit integreren, zijn over het algemeen efficiënter en benutten het zonnespectrum beter dan traditionele PV-modules. Terwijl het grootste deel van het zonnespectrum (65 tot 70 procent) wordt omgezet in warmte, waardoor de temperatuur van PV-modules stijgt, bereiken fotovoltaïsche cellen normaal gesproken een elektrisch rendement tussen de 15 en 20 procent.
Daarentegen zijn PVT-collectoren ontworpen om PV-cellen te koelen en hun efficiëntie te verhogen door warmte van de cellen over te brengen naar een vloeistof. Bij deze methode wordt de extra warmte omgezet in iets nuttigs, zoals het verwarmen van water of het dienen als een bron van lage temperatuur voor warmtepompen. PVT-gecombineerde collectoren maken hierdoor effectiever gebruik van het zonnespectrum.
De meeste zonnecellen (zoals siliciumcellen) vertonen een afname in efficiëntie wanneer de celtemperatuur stijgt. De efficiëntie daalt met 0.2 tot 0.5 procentpunt voor elke Kelvin temperatuurstijging. Het koelen van de PV-cellen kan daarom hun temperatuur verlagen en hun effectiviteit verhogen. Een ander voordeel van lagere bedrijfstemperaturen is een langere levensduur van de PV-cellen.
Lees ook: Wat is BIPV (Building Integrated Photovoltaic)?
Dit is een goede manier om de algehele efficiëntie en betrouwbaarheid van het systeem te vergroten, maar het thermische component presteert slechter dan bij een zuivere zonnecollector.
Met andere woorden, de maximale bedrijfstemperaturen voor de meeste PVT-systemen zijn beperkt tot waarden die lager zijn dan de maximale celtemperatuur (meestal lager dan 100 °C). Afhankelijk van de celefficiëntie en het systeemontwerp worden er echter nog steeds twee of meer eenheden warmte-energie geproduceerd voor elke eenheid elektrische energie.
