Um coletor combinado é um sistema solar, módulo ou componente que gera energia térmica útil além da eletricidade. Coletores térmicos fotovoltaicos, também chamados de coletores PV/T, coletores solares híbridos, coletores solares térmicos fotovoltaicos ou sistemas de cogeração solar, são tecnologias de geração de energia que transformam a radiação solar em energia térmica e elétrica útil.
Eles são frequentemente abreviados como coletores PVT. Os coletores PVT combinam células solares fotovoltaicas, que convertem a luz solar em eletricidade e são frequentemente organizadas em painéis solares, com um coletor solar térmico, que transporta o calor residual do módulo fotovoltaico para um fluido de transferência de calor. Estas tecnologias podem atingir uma eficiência global melhor do que a energia solar fotovoltaica (FV) ou solar térmico (T) sozinho porque combinam geração de eletricidade e calor dentro do mesmo componente.
Desde a década de 1970, uma extensa pesquisa foi feita para desenvolver uma ampla gama de tecnologias PVT. Os vários métodos de coletor PVT lidam com uma variedade de aplicações que vão desde calor de baixa temperatura abaixo da temperatura ambiente até calor de alta temperatura acima de 100 °C, e diferem significativamente em seu design de coletor e fluido de transferência de calor.
O que é o espectro solar e como ele é usado em coletores PVT?
Coletores PVT, que integram a produção de solar calor e eletricidade em uma unidade, são mais eficientes no geral e fazem melhor uso do espectro solar do que os módulos fotovoltaicos tradicionais. Enquanto a maioria do espectro solar (65 a 70 por cento) é convertida em calor, aumentando a temperatura dos módulos fotovoltaicos, as células fotovoltaicas normalmente alcançam um eficiência elétrica entre 15 e 20 por cento.
Ao contrário, os coletores PVT são projetados para resfriar células PV e aumentar sua eficiência transferindo calor das células para um fluido. Neste método, o calor extra é transformado em algo útil, como aquecer água ou servir como uma fonte de baixa temperatura para bombas de calor. O coletor combinado PVT utiliza o espectro solar de forma mais eficaz como resultado.
A maioria das células solares (como as baseadas em silício) tem uma redução de eficiência quando a temperatura da célula aumenta. A eficiência diminui de 0.2 a 0.5 pontos percentuais para cada Kelvin que a temperatura da célula aumenta. Como resultado, o resfriamento das células PV pode reduzir sua temperatura e aumentar sua eficácia. Outra vantagem de temperaturas de operação mais baixas é a vida útil mais longa das células PV.
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Essa é uma boa maneira de aumentar a eficiência e a confiabilidade geral do sistema, mas o componente térmico tem um desempenho pior do que com um coletor solar térmico puro.
Em outras palavras, as temperaturas máximas de operação para a maioria dos sistemas PVT são restritas a valores que são menores do que a temperatura máxima da célula (geralmente abaixo de 100 °C). No entanto, dependendo da eficiência da célula e do design do sistema, duas ou mais unidades de energia térmica ainda são produzidas para cada unidade de energia elétrica.
