Комбинированный коллектор — это солнечная система, модуль или компонент, который помимо электроэнергии генерирует полезную тепловую энергию . Фотоэлектрические тепловые коллекторы, также называемые PV/T-коллекторами, гибридными солнечными коллекторами, фотоэлектрическими тепловыми солнечными коллекторами или солнечными когенерационными системами, — это технологии выработки электроэнергии, которые преобразуют солнечное излучение в полезную тепловую и электрическую энергию.
Их часто сокращают как PVT-коллекторы. PVT-коллекторы объединяют фотоэлектрические солнечные элементы, которые преобразуют солнечный свет в электричество и часто располагаются в виде солнечных панелей, с солнечным тепловым коллектором, который отводит тепло, выделяемое фотоэлектрическим модулем, к теплоносителю . Эти технологии могут обеспечить более высокую общую эффективность, чем солнечные фотоэлектрические (PV) или солнечные тепловые (T) системы по отдельности, поскольку они объединяют выработку электроэнергии и тепла в одном компоненте.
Начиная с 1970-х годов, обширные исследования были направлены на разработку широкого спектра технологий PVT. Различные методы коллекторов PVT охватывают широкий спектр применений, начиная от низкотемпературного тепла ниже температуры окружающей среды и заканчивая высокотемпературным теплом выше 100 °C, и они значительно различаются по конструкции коллектора и теплопередающей жидкости.
Что такое солнечный спектр и как он используется в фотоэлектрических коллекторах?
Фотоэлектрические коллекторы, объединяющие производство солнечной тепловой энергии и электроэнергии в одном устройстве, в целом более эффективны и лучше используют солнечный спектр, чем традиционные фотоэлектрические модули. В то время как большая часть солнечного спектра (65–70 процентов) преобразуется в тепло, повышая температуру фотоэлектрических модулей, фотоэлектрические элементы обычно достигают электрической эффективности от 15 до 20 процентов.
Напротив, коллекторы PVT предназначены для охлаждения фотоэлементов и повышения их эффективности путем передачи тепла от элементов к жидкости. При этом методе дополнительное тепло превращается во что-то полезное, например, для нагрева воды или служит источником низкой температуры для тепловых насосов. В результате комбинированный коллектор PVT более эффективно использует солнечный спектр.
У большинства солнечных элементов (например, кремниевых) эффективность снижается при повышении температуры. Эффективность уменьшается на 0.2–0.5 процентных пункта на каждый кельвин повышения температуры элемента. В результате охлаждение фотоэлектрических элементов может снизить их температуру и повысить эффективность. Еще одним преимуществом более низких рабочих температур является увеличение срока службы фотоэлектрических элементов.
Читайте также: Что такое BIPV (интегрированные в здание фотоэлектрические системы)?
Это хороший способ повысить общую эффективность и надежность системы, однако тепловой компонент работает хуже, чем мог бы работать с чистым солнечным тепловым коллектором.
Другими словами, максимальные рабочие температуры для большинства систем PVT ограничены значениями, которые ниже максимальной температуры ячейки (обычно ниже 100 °C). Тем не менее, в зависимости от эффективности ячейки и конструкции системы, на каждую единицу электрической энергии по-прежнему вырабатывается две или более единиц тепловой энергии.
