Что такое PVT-солнечная энергия?

Как работают гибридные солнечные панели и почему они важны в коммерческих проектах.

Фотоэлектро-тепловой (ПВТТехнология объединяет выработку электроэнергии и сбор солнечной тепловой энергии в одной панели. Вместо установки отдельных фотоэлектрических (ФЭ) модулей для выработки электроэнергии и отдельных солнечных элементов.солнечные тепловые коллекторыдля горячей воды, аPVT-системаЭта система предназначена для передачи обоих потоков энергии с одной и той же площади крыши. В этой статье объясняется, как работает PVT (фотоэлектрическая, тепловая и солнечная энергия), какие практические проблемы она решает, где она используется, почему многие коммерческие команды выбирают ее вместо решений, использующих только фотоэлектрические или только тепловые системы, и какой уровень сложности следует ожидать при оценке ее применения в реальных коммерческих и промышленных проектах.

Многие коммерческие здания имеютреальность двойной энергииИм необходима электроэнергия для освещения, оборудования, вентиляции, лифтов и общего функционирования, а также тепло — часто в виде горячей воды, отопления помещений или технологического тепла. Однако наиболее ценная площадь для размещения оборудования — как правило, крыша — ограничена. Механическое оборудование, требования безопасности, ограничения по затенению, световые люки, пешеходные дорожки и удобства на крыше — все это конкурирует за одно и то же пространство.

PVT существует потому, что этот конфликт распространен, дорог и ограничивает возможности. Проще говоря, PVT — это способувеличить общее использование солнечной энергии на квадратный метрза счет улавливания не только электроэнергии, но и тепловой энергии, которая в противном случае терялась бы в виде накопления тепла за фотоэлектрическими элементами.

1. Что означает PVT?

ПВТ означаетФотоэлектрические-тепловыеНазвание точно описывает принцип работы данной технологии:

Фотоэлектрические (ФЭ)

Преобразует солнечный свет в электричество с помощью солнечных батарей.

Термальный

Улавливает полезное тепло солнечной энергии и передает его в гидравлический контур.

АПВТ-панельЭта система объединяет стандартный фотоэлектрический модуль с теплопоглощающим слоем, установленным за (или приклеенным к) задней панели фотоэлектрического модуля. Фотоэлектрический слой отвечает за выработку электроэнергии. Тепловой слой предназначен для поглощения и отвода тепла, накапливающегося в фотоэлектрическом модуле во время работы, а затем для передачи этого тепла циркулирующей жидкости — обычно воде, смеси воды и гликоля или другому теплоносителю, подходящему для местного климата и конструкции системы.

Электричество + тепло от одной панели

Обычный фотоэлектрический модуль вырабатывает электроэнергию, но при этом сильно нагревается — иногда очень сильно — поскольку только часть солнечного излучения преобразуется в электрическую энергию. Остальная часть превращается в тепло. В системах, использующих только фотоэлектрические элементы, большая часть этого тепла теряется в окружающую среду.В системах PVT тепло целенаправленно улавливается и используется для других целей.

Это основная идея теории PVT:Одна коллекторная поверхность, два выхода энергии.

Почему определение имеет значение в коммерческом контексте

При принятии решений по коммерческим проектам определения — это не просто теоретические понятия. Четкое определение помогает прояснить, что такое PVT (Positive Vetter for Total) и чем оно не является:

ПВТ леднет«Фотоэлектрическая система с дополнительным, приятным дополнением». Это комбинированное энергетическое устройство, предназначенное для работы в составе...солнечный тепловойсистема.
ПВТ леднетЭто просто система, состоящая из солнечной тепловой энергии и фотоэлектрических панелей, расположенных рядом. Главное преимущество заключается в том, что она обеспечивает оба вида энергии на одной и той же площади.
ПВТ леднетРечь идёт не только о технологической новизне; речь идёт о решении проблемы ограниченности площади крыши при одновременном удовлетворении потребностей в электроэнергии и тепле.

2. Как работает система PVT?

На системном уровне,ПВТПринцип работы заключается в преобразовании одного источника солнечной энергии — солнечного света — в два полезных результата: электрическую энергию и тепловую энергию. Процесс прост по своей сути и следует четкой последовательности.

Пошаговая инструкция по эксплуатации

Солнечный свет попадает на фотоэлектрические элементы → вырабатывается электричество

Фотоэлектрический слой работает как стандартный солнечный модуль: фотоны возбуждают электроны в полупроводниковом материале, вырабатывая постоянный ток, который затем управляется инверторами или другим электрооборудованием для питания потребителей в здании или для экспорта в сеть.

В процессе работы за фотоэлектрическими элементами накапливается тепло.

Фотоэлектрические элементы поглощают солнечный свет, но лишь небольшая его часть преобразуется в электричество. Остальная часть превращается в тепло. Температура панели повышается из-за поглощения энергии и ограниченного конвективного охлаждения, особенно в условиях сильного солнца и слабого ветра.

Теплоотвод отводит это тепло и передает его в жидкостный контур.

Тепловой слой (абсорбер) предназначен для отвода тепла с обратной стороны фотоэлектрических панелей и его последующего удаления с помощью рабочей среды. В зависимости от системы, этой средой может быть вода или смесь гликоля. Насос циркулирует рабочую среду через фотоэлектрические панели и далее к теплообменникам или накопителям тепла.

Тепло аккумулируется или используется напрямую.

Собранная тепловая энергия может быть использована для следующих целей:

Накапливается в баке для горячей воды и используется впоследствии для горячего водоснабжения.
Подается через теплообменник для обеспечения отопления помещений.
Используется в промышленных или коммерческих процессах, требующих теплой воды.
Используется в качестве предварительного нагревателя для снижения нагрузки на котлы или тепловые насосы.

Превращение «отходного тепла» в полезное тепло

В системах, использующих только фотоэлектрические элементы, тепло, выделяемое при выработке электроэнергии, по сути, является побочным продуктом. Панель нагревается, а затем теряет тепло в окружающий воздух.Технология PVT меняет логику: тепло, которое в противном случае было бы потеряно, становится активом — если здание способно его потреблять.

Это важное уточнение для коммерческих проектов: PVT (процентное, солнечное и тепловое воздействие) наиболее целесообразно, когда существуетнадежный, постоянный спрос на тепло.способный поглощать собранное тепло.

Типичные компоненты системы (на высоком уровне)

АPVT-системаобычно включает в себя:

ПВТ панели(объединенные коллекционеры)
Тепловая петля(трубы, изоляция, циркуляционный насос)
Теплообменник(часто пластинчатого типа в коммерческих системах)
Термическое хранилище(обычно это бак для горячей воды)
Элементы управления(датчики температуры и логическая схема для определения приоритетов сбора полезного тепла)
Электрооборудование(инверторы, проводка, защита, мониторинг)

3. Для чего используется PVT?

PVT выбирается в тех случаях, когдаИ электричество, и тепло имеют ценность.и там, где есть практический способ использования тепловой энергии. Наиболее распространенные сектора включают гостиничный бизнес, здравоохранение, промышленные предприятия и крупные коммерческие здания.

Типичные области применения PVT по секторам

Сектор	Типичное использование
Отели и курорты	Горячее водоснабжение + электричество
Больницы	Горячее водоснабжение + отопление
Заводы	Предварительный нагрев и сушка технологической воды
Коммерческие здания	Горячее водоснабжение + частичная поддержка системы отопления, вентиляции и кондиционирования

Отели и курорты: горячее водоснабжение + электричество

В отелях обычно постоянно требуется горячая вода — для душевых, прачечной, кухонь и уборки номеров. Электроэнергия также является значительной статьей расходов из-за освещения, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также нагрузки на оборудование. Площадь чердачного пространства в отелях часто ограничена из-за механического оборудования и принадлежностей для гостей. Такое сочетание факторов делает отели распространенным кандидатом на получение субсидий на строительство частных домовладений.

Больницы: обеспечение горячей водой и отоплением

Больницам требуется надежная горячая вода для санитарных целей, мытья и постоянного проживания. Многие из них также имеют круглогодичную отопительную нагрузку для вентиляции, горячего водоснабжения и контроля температуры в здании. PVT может поставлять электроэнергию, выделяя при этом полезное тепло.

Заводы: предварительный нагрев и сушка в процессе производства.

Промышленные предприятия могут потреблять значительное количество горячей воды или тепла низкой и средней температуры, например, для предварительного подогрева технологической воды. В тех случаях, когда потребность в технологическом тепле стабильна и предсказуема, тепло, выделяемое в процессе производства (PVT), может использоваться в качестве предварительного подогрева для снижения расхода топлива.

Коммерческие здания: горячее водоснабжение + частичная поддержка систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

В крупных коммерческих зданиях может быть разная заполняемость, но во многих из них по-прежнему требуется горячая вода для туалетов, кафетерий, уборки и служебных помещений. В некоторых проектах также интегрируется тепловая энергия в систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха посредством соответствующего теплообмена.

Общий знаменатель во всех этих секторах прост:Здания, способные использовать оба вида энергии и получающие выгоду от максимального увеличения выработки энергии на единицу площади крыши, с большей вероятностью выиграют от использования фотоэлектрических тепловых турбин (PVT).

4. Почему стоит выбрать PVT (фотоэлектрические системы) вместо PV (фотоэлектрические системы) или только солнечной тепловой энергии?

Решение выбратьПВТОбычно это обусловлено практическими ограничениями и целями проекта, а не новизной. PVT выбирается потому, что он предлагает преимущества, связанные сплотность энергии, использование кровли, экономические показатели в теплоемких зданиях и воздействие на окружающую среду..

⚡

4.1 Более высокая общая выработка энергии на квадратный метр

Если площадь крыши ограничена, основным показателем становится «энергоотдача на квадратный метр». Солнечная батарея, состоящая только из фотоэлектрических панелей, производит электроэнергию, но не выделяет полезное тепло.солнечный тепловойСолнечная батарея выделяет тепло, но не вырабатывает электричество.При использовании тепла технология PVT увеличивает общее количество полезной энергии, получаемой на единицу площади.

🏢

4.2 Более эффективное использование кровли

При проектировании кровли необходимо учитывать безопасные отступы, требования к доступу, пути прокладки коммуникаций для обслуживания систем отопления, вентиляции и кондиционирования, затенение от кровельных конструкций, ограничения по весу и прочности, а также визуальное планирование.Поскольку PVT обеспечивает два выхода на одной посадочной площадиЭто может снизить конкуренцию между "солнечными фотоэлектрическими установками" и "солнечными тепловыми установками".

💰

4.3 Более короткий срок окупаемости в зданиях с высокой теплоемкостью

Срок окупаемости зависит от цен на энергоносители, профиля нагрузки и конструкции системы. В зданиях, где потребность в горячей воде или тепле велика, а альтернативные источники энергии для отопления дороги, использование тепловой энергии может улучшить экономические показатели.Фотовольтаика, тепловая и тепловая энергия (PVT) может способствовать компенсации затрат на электроэнергию, а также снижению тепловых издержек здания.

🌱

4.4 Снижение выбросов CO₂

Снижая потребление электроэнергии из сети и тепловой энергии, получаемой из ископаемого топлива, PVT-технологии могут способствовать достижению целей по сокращению выбросов углерода. Многие организации сегодня оценивают проекты не только по сроку окупаемости, но и по другим параметрам.сокращение выбросов, отчетность по ESG, сертификация «зеленых» зданий или корпоративные обязательства в области устойчивого развития..

5. Является ли PVT более сложным процессом?

По сравнению с системами, использующими только фотоэлектрические элементы,да—PVT-системыОни по своей природе более сложны, поскольку представляют собой не только электрические системы, но и тепловые. Системы PVT включают в себя тепловой контур, насосы и теплоаккумулятор.

Однако,«более сложный» — это не то же самое, что «слишком сложный».Во многих коммерческих зданиях тепловая составляющая фотоэлектрических, тепловых и влагоотводящих систем интегрируется естественным образом, поскольку в здании уже имеется инфраструктура для генерации, хранения и распределения горячей воды.

Чем PVT-анализ сложнее, чем анализ только PV-анализа?

Для проекта, использующего только фотоэлектрические системы, требуется:

Фотоэлектрические модули
Электропроводка, средства защиты, инверторы
Монтажная конструкция
Мониторинг и подключение к электросети

Система PVT добавляет:

Гидравлические трубопроводы и изоляция
Циркуляционные насосы
Теплообменники
Резервуар(ы) для хранения тепловой энергии
Датчики и логика терморегулирования
Стратегия защиты от замерзания (обычно с использованием гликоля)

Таким образом, дополнительная сложность в основном заключается в следующемсторона термической интеграции.

Почему это по-прежнему может быть просто в коммерческих зданиях

В коммерческих зданиях, где уже используются системы горячего водоснабжения, установка солнечного теплового контура, как правило, входит в обычный объем работ по проектированию и обслуживанию инженерных систем здания.

Суммируя,Системы PVT сложнее, чем системы, состоящие только из фотоэлектрических элементов, но для зданий с существующим спросом на горячее водоснабжение или технологическое горячее водоснабжение они, как правило, не являются "экзотической".Это профессиональный проект по интеграции энергетических систем.

Условия «правильного выбора»

PVT наиболее подходит в следующих случаях:

В здании естьпостоянный спрос на горячую воду
Крыша имеетограниченное пространство
У владельца естьдолгосрочная цель декарбонизации

Когда эти факторы совпадают, PVT может стать эффективным решением, поскольку онмаксимизирует ценность, извлекаемую из каждого квадратного метра площади солнечной установки..

Заключение

PVT — это не просто новая категория панелей. Этосистемный подходк использованию солнечной энергии для решения распространенной проблемы коммерческих зданий:Как удовлетворить потребности в электроэнергии и тепловой энергии при ограниченной площади крыши?.

Для зданий с гарантированным потреблением горячей воды, ограниченными площадями для установки и целями устойчивого развития, PVT предлагает практичный путь к решению этой задачи.увеличить общий объем улавливания солнечной энергии на квадратный метрпри этом поддерживая как цели по сокращению операционных затрат, так и цели по сокращению выбросов углерода.

При четком понимании потребности в тепловой энергии, требований к интеграции системы и экономической эффективности проекта, технология PVT перестает быть экзотической, а становится полноценной.Логичный выбор для коммерческих проектов, которые могут использовать предлагаемые ею услуги..

Что такое PVT-солнечная энергия? Как работают гибридные солнечные панели и почему они важны в коммерческих проектах?