Um coletor combinado é um sistema solar, módulo ou componente que gera energia térmica útil além de eletricidade. Coletores fotovoltaicos térmicos, também chamados de coletores PV/T, coletores solares híbridos, coletores solares fotovoltaicos térmicos 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, que de outra forma seria desperdiçado, para um fluido de transferência de calor . Essas tecnologias podem alcançar uma eficiência geral melhor do que a energia solar fotovoltaica (PV) ou a energia solar térmica (T) isoladamente, porque combinam a geração de eletricidade e calor no 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?
Os coletores PVT, que integram a produção de calor solar e eletricidade em uma única unidade, são mais eficientes no geral e aproveitam melhor o espectro solar do que os módulos fotovoltaicos tradicionais. Embora a maior parte do espectro solar (65 a 70%) seja convertida em calor, elevando a temperatura dos módulos fotovoltaicos, as células fotovoltaicas normalmente atingem uma eficiência elétrica entre 15 e 20%.
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 de silício) apresenta uma queda na eficiência com o aumento da temperatura. A eficiência diminui de 0.2 a 0.5 ponto percentual para cada Kelvin de aumento na temperatura da célula. Consequentemente, o resfriamento das células fotovoltaicas pode reduzir sua temperatura e aumentar sua eficácia. Outra vantagem de temperaturas de operação mais baixas é a maior vida útil das células fotovoltaicas.
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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.
