Могут ли PVT одновременно вырабатывать тепло и электроэнергию?

Да. Фотоэлектрическо-тепловой коллектор сочетает выработку электроэнергии с тепловым абсорбером, который передает тепло контуру с жидкостью или воздухом. Два выходных параметра требуют отдельного измерения и оценки.

Здание может использовать электроэнергию напрямую или экспортировать её. Тепло может использоваться для предварительного нагрева горячей воды, поддержки бассейна, обеспечения соответствующей нагрузки отопления или служить источником для теплового насоса. Эти применения требуют разных рабочих температур и разных конфигураций системы.

IEA SHC Task 60 предоставляет полезную техническую основу, включая работу по показателям производительности ФВТ и примерным системам. Его публикации различают производительность коллектора и поведение всей системы — важное различие при сравнении коммерческих предложений.

Начните с тепловой роли

Попросите проектировщика указать, какую функцию должен выполнять тепловой контур ФВТ, прежде чем обсуждать комбинированную эффективность.

Конструкции PVT различаются. Нельзя предполагать, что открытый коллектор, предназначенный для поддержки теплового насоса, будет работать как остекленный коллектор, подающий более теплую воду напрямую. Сравните фактическую модель при соответствующих температурах, ветре и условиях облучения.

Требуемая температура подачи в здании также имеет значение. Предварительный нагрев не доказывает, что система может самостоятельно обеспечить конечную потребность в горячей воде. Резервное отопление и применимая гигиеническая стратегия остаются частью полного проекта.

Учитывайте тепло там, где оно становится полезным

Предложение может указывать выход коллектора, тепло, поступающее в накопитель, тепло, покидающее накопитель, или тепло, подводимое к нагрузке. Каждая из этих величин допустима, но они не взаимозаменяемы.

Для экономической оценки учитывайте тепло, которое фактически снижает закупаемую энергию альтернативной системы. Учитывайте потери при передаче, потери в накопителе, периоды без потребности и отводимое тепло.

Простое ежегодное умножение номинальной тепловой мощности на часы солнечного сияния недостаточно. Номинальная мощность описывает условия испытаний; она не описывает изменяющиеся температуры теплоносителя, системы управления, погоду и потребности здания.

Например, на странице продукта SOLETKS PVT-E указана максимальная электрическая мощность 580 Вт при STC и пиковая тепловая мощность 1180 Вт. Это номинальные мощности, а не годовые прогнозы в кВт·ч. Страница не подтверждает, что оба пика достигаются одновременно при одинаковых условиях эксплуатации. Запросите условия тепловых испытаний и эксплуатационные данные конкретной модели перед оценкой годовой выработки.

Для системы прямого использования полезным графиком сравнения является:

Тепловая производительность коллектора
- потери до согласованной границы поставки
- тепло, недоступное для нагрузки из-за времени или температуры
- отведённое или иным образом неиспользованное тепло
= полезное тепло, замещающее альтернативный источник теплоснабжения

Избегайте двойного вычитания потерь, если моделирование уже сообщает полезную нагрузку на стороне нагрузки. Укажите границу выхода рядом с каждым сообщаемым значением энергии.

Электричество и тепло имеют разную финансовую ценность

Электроэнергия, потребляемая на месте, обычно не облагается применимой платой за импорт. Экспортируемая электроэнергия приносит фактическую плату за экспорт. Ни одному из них не следует автоматически присваивать то же значение, что и тепловой энергии.

Для простого расчета электроэнергии:

Стоимость электроэнергии = кВт·ч собственного потребления × цена избегаемого импорта
                  + кВт·ч экспорта × цена экспорта

Предположим, исключительно для иллюстрации, годовую выработку 20 000 кВт·ч, 70% собственного потребления, цену избежания импорта 0,20 долл. США/кВт·ч и плату за экспорт 0,05 долл. США/кВт·ч:

Собственное потребление электроэнергии = 14 000 кВт·ч
Экспортированная электроэнергия = 6 000 кВт·ч
Годовая стоимость электроэнергии = 14 000 × 0,20 + 6 000 × 0,05
                         = 3 100 долл. США

Этот расчет исключает плату за мощность, изменяющиеся во времени тарифы и другие эффекты биллинга. В модели проекта следует использовать фактический тариф и совпадение графиков выработки и нагрузки.

Для прямого использования тепла, заменяющего котел, оцените сэкономленное топливо с учетом соответствующего КПД и цены топлива. Для тепла, заменяющего выработку теплового насоса, используйте электроэнергию, которая потребовалась бы при данных условиях эксплуатации. Один кВт·ч тепла не должен автоматически получать стоимость одного кВт·ч электроэнергии.

Сравните дополнительные затраты с дополнительной выгодой

Предложение PVT может иметь положительное общее значение энергии, но при этом обеспечивать слабую доходность по сравнению с обычными PV. Инкрементальное сравнение выявляет разницу.

Предположим два вымышленных бюджета проекта для одного и того же участка:

Равная электрическая выработка намеренно предполагается, чтобы изолировать ценность теплового контура. Фактические конфигурации крыши, номинальные характеристики модулей и рабочие температуры могут давать разные электрические выходы; эти различия должны учитываться в реальном сравнении.

Премия PVT здесь составляет USD 20 000. Предположим, что каждый полезный тепловой кВт·ч замещает USD 0,08 затрат на отопление на той же границе поставки. Это предполагаемая стоимость за кВт·ч полезного тепла, а не тариф на топливо.

Системы в этих сценариях не являются проектными решениями. Таблица показывает, что необходимо проверить: может ли предлагаемое поле коллекторов и здание фактически достичь предполагаемого полезного тепла.

Результат за 50 лет не является прогнозом срока службы. Он указывает на то, что эта иллюстративная инвестиция вряд ли будет оправдана указанной годовой экономией за практический период исследования. Простая окупаемость также игнорирует финансирование, замены, деградацию и дисконтирование; используйте сравнение жизненного цикла для окончательного решения.

Оцените интеграцию теплового насоса на границе системы

Когда PVT подает тепло в испаритель теплового насоса, источник тепла является входным параметром для теплового насоса. Его не следует учитывать дважды: как ценное подведенное тепло и снова в конечном выходе теплового насоса.

Сравните электроэнергию, необходимую для обеспечения одинакового подведенного тепла в эталонной системе и системе с PVT-поддержкой, включая выбранную границу вспомогательной энергии.

Для вымышленного примера пусть годовое подведенное тепло составит 50 000 кВт·ч. Предположим, что эталонный сезонный коэффициент производительности равен 3,0, а предлагаемый коэффициент — 4,0, оба измерены на одной и той же границе:

Эталонная электроэнергия = 50 000 / 3,0 = 16 667 кВт·ч/год
Предлагаемая электроэнергия = 50 000 / 4,0 = 12 500 кВт·ч/год
Снижение электроэнергии = приблизительно 4 167 кВт·ч/год
Стоимость при 0,20 долл. США/кВт·ч = приблизительно 833 долл. США/год

Увеличение с 3,0 до 4,0 является предположением, а не заявленным преимуществом PVT. Оно должно быть подтверждено соответствующей моделью или данными мониторинга. Добавьте любое вспомогательное потребление, исключённое из этих факторов, и сравните дополнительные затраты на установку и обслуживание.

Если электроэнергия от фотоэлектрических панелей питает тепловой насос, согласуйте собственное потребление и покупку электроэнергии из сети в едином энергетическом балансе. Один и тот же произведённый кВт·ч не может одновременно учитываться как экспорт и как избежание потребления электроэнергии тепловым насосом.

Когда PVT заслуживает детального технико-экономического обоснования?

PVT заслуживает более детального анализа, когда площадь крыши ограничена, на объекте существует регулярная потребность в тепле, а предлагаемый коллектор может обеспечить полезную температуру или условия для источника теплового насоса. Здание с дневным потреблением электроэнергии и постоянной нагрузкой горячего водоснабжения или бассейна может стать хорошей отправной точкой.

Запросите более осторожную оценку, когда тепловая нагрузка в основном сезонная, котельная находится далеко, аккумулирование тепла затруднено или базовая система отопления уже эффективно подаёт недорогое тепло. Эти условия не исключают автоматически использование PVT, но могут снизить ценность дополнительного теплового контура.

Решающим доказательством является сравнение при одинаковых погодных условиях, площади пола или ограничении по кровле, тепловой нагрузке и тарифных допущениях. Включите обычные фотоэлектрические панели с тепловым насосом, а также отдельные фотоэлектрические панели с солнечными коллекторами там, где такие альтернативы осуществимы.

Включите требования к обслуживанию в сравнение

PVT добавляет гидравлические компоненты к электрическому оборудованию. Запросите чёткий объём технического обслуживания для теплоносителя, насосов, датчиков, соединений, теплообменников и систем управления, применительно к выбранной конструкции. Проверьте доступ к кровельным соединениям и не потребует ли обслуживание одной части вмешательства в другую.

Сравните гарантийное покрытие для электрической и тепловой частей отдельно. Уточните, какие рабочие температуры, жидкости и записи технического обслуживания требуются по гарантии. Длительная гарантия на модуль не означает, что каждый компонент системы покрыт на тот же период.

Для объёма теплового обслуживания используйте Руководство по техническому обслуживанию солнечных тепловых систем SOLETKSвместе с точной документацией на оборудование.

Что запросить перед утверждением предложения по PVT

Попросите поставщика предоставить краткий сравнительный пакет:

1. Точная модель модуля, тепловая роль и предлагаемая принципиальная схема системы.

2. Электрические и тепловые испытательные данные с указанием рабочих условий.

3. Годовые показатели электроэнергии, полезного тепла и покупной энергии с чёткими границами.

4. Ежемесячные или почасовые результаты, показывающие соответствие спросу и обработку избыточного тепла.

5. Установленный объём, эксплуатационные расходы и допущения по замене.

6. Сравнение с альтернативной системой при тех же требованиях к обслуживанию.

7. Точки учёта и согласованный метод проверки производительности после ввода в эксплуатацию.

Держите исторические исследования в контексте. Доклад правительства Великобритании «Сбор доказательств по PVT» был опубликован в 2016 году; это фоновое исследование, а не доказательство текущих цен на продукцию, текущих стимулов или производительности конкретной модели SOLETKS.

Часто задаваемые вопросы