Kolektor kombinowany to system, moduł lub komponent słoneczny, który oprócz energii elektrycznej wytwarza również użyteczną energię cieplną . Fotowoltaiczne kolektory cieplne, zwane również kolektorami PV/T, hybrydowymi kolektorami słonecznymi, fotowoltaicznymi kolektorami cieplnymi lub systemami kogeneracji słonecznej, to technologie wytwarzania energii, które przekształcają promieniowanie słoneczne w użyteczną energię cieplną i elektryczną.
Często nazywane są w skrócie kolektorami PVT. Kolektory PVT łączą ogniwa fotowoltaiczne, które przetwarzają światło słoneczne na energię elektryczną i często są zorganizowane w panele słoneczne, z kolektorem słonecznym, który transportuje ciepło odpadowe z modułu PV do płynu przenoszącego ciepło . Technologie te mogą osiągnąć lepszą ogólną sprawność niż sama fotowoltaika (PV) lub kolektory słoneczne termiczne (T), ponieważ łączą wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w jednym elemencie.
Od lat 1970. XX wieku prowadzone są szeroko zakrojone badania nad opracowaniem szerokiej gamy technologii PVT. Różne metody kolektorów PVT obsługują różnorodne zastosowania, od ciepła o niskiej temperaturze poniżej temperatury otoczenia do ciepła o wysokiej temperaturze powyżej 100 °C, i różnią się znacząco pod względem konstrukcji kolektora i płynu przenoszącego ciepło.
Czym jest widmo słoneczne i jak jest wykorzystywane w kolektorach PVT?
Kolektory fotowoltaiczne (PVT), które integrują produkcję ciepła słonecznego i energii elektrycznej w jednym urządzeniu, są ogólnie bardziej wydajne i lepiej wykorzystują spektrum promieniowania słonecznego niż tradycyjne moduły fotowoltaiczne. Chociaż większość spektrum promieniowania słonecznego (65–70%) jest przekształcana w ciepło, podnosząc temperaturę modułów fotowoltaicznych, ogniwa fotowoltaiczne zazwyczaj osiągają sprawność elektryczną na poziomie 15–20%.
Przeciwnie, kolektory PVT są zaprojektowane do chłodzenia ogniw PV i zwiększania ich wydajności poprzez przenoszenie ciepła z ogniw do płynu. W tej metodzie dodatkowe ciepło jest zamieniane na coś pomocnego, np. podgrzewanie wody lub służenie jako źródło niskiej temperatury dla pomp ciepła. W rezultacie kombinowany kolektor PVT wykorzystuje widmo słoneczne bardziej efektywnie.
Większość ogniw słonecznych (takich jak ogniwa krzemowe) charakteryzuje się spadkiem sprawności wraz ze wzrostem temperatury ogniwa. Sprawność spada o 0.2 do 0.5 punktu procentowego na każdy kelwin wzrostu temperatury ogniwa. W rezultacie chłodzenie ogniw fotowoltaicznych może obniżyć ich temperaturę i zwiększyć ich wydajność. Kolejną zaletą niższych temperatur pracy jest dłuższa żywotność ogniw fotowoltaicznych.
Przeczytaj także: Czym jest BIPV (zintegrowana z budynkiem fotowoltaika)?
To dobry sposób na zwiększenie ogólnej wydajności i niezawodności systemu, ale podzespoły termiczne działają gorzej niż w przypadku zwykłego kolektora słonecznego.
Innymi słowy, maksymalne temperatury robocze dla większości systemów PVT są ograniczone do wartości niższych niż maksymalna temperatura ogniwa (zwykle poniżej 100 °C). Niemniej jednak, w zależności od wydajności ogniwa i konstrukcji systemu, na każdą jednostkę energii elektrycznej nadal wytwarzane są dwie lub więcej jednostek energii cieplnej.
