Гибридные солнечные коллекторы PVT

Гибридные солнечные коллекторы способны вырабатывать электроэнергию и тепловую энергию одновременно. Данный солнечный коллектор представляет собой объединение фотоэлектрической панели и теплового солнечного коллектора и сокращенно называется PVT панель.

Такой симбиоз позволяет в два раза сократить площадь установки при необходимости использования одновременно солнечных коллекторов и фотоэлектрических модулей на одном здании.

Одним из преимуществ является возможность снижения температуры фотоэлементов, за счет теплоносителя используемого в тепловой части коллектора. Как известно, при повышении температуры фотоэлемента, эффективность выработки электроэнергии снижается.

График зависимости эффективности фотоэлементов относительно температуры на поверхности элемента

Особенно производительность электроэнергии резко снижается при температуре на поверхности фотоэлемента выше 50 °С, что часто наблюдается в летнее время в классических солнечных батареях. Теплоноситель действует как охладитель и способен поддерживать температуру на поверхности абсорбера до 50 °С. При такой эксплуатации можно добиться на 15 % больше выработки электроэнергии в среднем за год относительно обычных солнечных батарей.

Гибридные солнечные коллекторы PVT на практике

В теории такое решение кажется, очень эффективным и позволяющим решить ряд проблем. Однако на практике не всегда удается добиться максимальной эффективности гибридного солнечного коллектора PVT.

В основном это связано с тем что в летний период температура теплоносителя не должна превышать 50 °С, поэтому работа таких систем для горячего водоснабжения весьма ограничена. А при отсутствии циркуляции теплоносителя температура на поверхности фотоэлементов повышается значительно больше, чем у обычных солнечных батарей из-за использования дополнительной теплоизоляции. Так же в гибридных PVT модулях не используется высокоселективное покрытие и поэтому тепловая производительность будет значительно меньше относительно классических солнечных коллекторов.

Вариант применения гибридных модулей PVT

Для достижения максимальной производительности гибридных солнечных коллекторов PVT, модули должны работать как низкопотенциальный источник энергии. К примеру, как источник тепла для теплового насоса, для нагрева воды в плавательном бассейне или для накопления тепла скважины теплового насоса летом.

Поделиться «Гибридные солнечные коллекторы PVT»

Дистрибьютор технологий и оборудования для возобновляемой энергетики

Уважаемые Партнеры! Предлагаем вам обновленный ассортимент Volther Hybrid Collectors от компании АТМОСФЕРА!

Увеличена мощность фотоелемента, но цена осталась НЕИЗМЕННА!

VOLTHER Гибридные солнечные коллекторы (Solimpeks Turkey)

  • Solar KEYMARK сертификат
  • Получение электричества и тепла от одной панели
  • Дополнительная мощность +25% фотопанели за счет охлаждения
  • Приоритет на тепло у PowerTherm или приоритет на электричество у PowerVolt

Эти солнечные коллекторы предназначены для одновременного производства электричества и горячей воды. Эффективность традиционного фотоэлектрического модуля падает при росте температуры. В гибридных солнечных коллекторах, тепло поглощается в целях получения горячей воды. За счет постоянного охлаждения, эффективность PV-T модуля значительно увеличивается (дополнительно вырабатывается до 50% электроэнергии), а солнечное тепло передается для производства горячей воды. Гарантия на VOLTHER: 10 лет.

Испытан и сертифицирован Solar Keymark. Стоимость гибридных коллекторов зависит от объема заказа:

Гибридные солнечные коллекторы купить

Гибридный солнечный коллектор

Павел Севела, Бьёрн Олесен

Одна из последних разработок в сфере использования солнечной энергии в инженерных системах зданий – гибридный солнечный коллектор.

Он представляет собой модуль на базе стандартных фотоэлектрических элементов, КПД которых увеличивается за счет поддержания их температуры на оптимальном уровне и отвода теплоты через встроенные в панель трубки с холодоносителем. В сравнении с аналогичным модулем на базе тех же фотоэлектрических элементов увеличение производительности гибридного солнечного коллектора может достигать 14,8 %.

Реальной моделью для изучения характеристик системы стал проект индивидуального жилого дома FOLD, о котором мы рассказывали в летнем номере журнала. Проект был удостоен первого места на конкурсе «Солнечное десятиборье – 2012», выиграв в категории устройств, применяемых в инженерных системах зданий.

The goal purpose of this paper was to inform about the development of the building integrated photo voltaic thermal (PV-T) system and evaluate its performance in compared to PV installation built of same photovoltaic cells. The study was collaboration among the Technical University of Denmark (DTU and Danish company RAcell (end-reference to website). This project was applied and optimized with the coupled house system on FOLD house, built in purpose of international student competition Solar Decathlon Europe 2012 held in Madrid in September 2012. The proposed PVT system was awarded with first price in Solar system integration sub-contest, during the competition SDE 2012.“Highly effective and innovative integration of PV and thermal systems that is not only a machine added to a house, but added value without creating too much attention to that machinery,” said one of the jury members about the PVT system, announcing the winner.

The PV-T is a hybrid system where the significant growth of efficiency of electricity generation is caused by cooling the cells to optimal temperature by system of embedded pipes on the backside of photovoltaic panels. The thermal part removes the heat, cools down the cells and increases its el. production up to 14,8% according to PV system using the same cells in the same weather conditions. New solution was carried out for piping connection between panels.

The house integrated PV-T system was compared with separate Photovoltaic and Thermal systems from energy and economy point of view. For annual usage of the FOLD house in Spain and Denmark was the PV-T system found as a more beneficial in compare to two separate systems.

ТЕЗИСЫ ОДНОГО ИЗ ОСНОВОПОЛАГАЮЩИХ ДОКУМЕНТОВ ПО СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ ЕВРОСОЮЗА (SOLAR THERMAL VISION – 2030) [1–3]

  • Здания и сооружения способны покрывать 100 % энергопотребления за счет солнечной энергии. Солнечные системы могут стать основным источником энергии для зданий в будущем.
  • Архитекторы и и нженеры должны найти комплексные решения, сочетающие пространственно-планировочные, конструктивные и инженерные решения, позволяющие создать энергоэффективные строения с возможностью одновременного контроля теплопоступлений от солнечной радиации и максимального использования энергии солнца для энергосистемы здания.
  • Необходимость рационального использования ограждающих конструкций для аккумуляции энергии солнца и преобразования этой энергии в желаемую форму приводит к разработке «активных» строительных конструкций, интегрированных в здание.
Смотрите так же:  Новгородская ул нотариус

Стандартный модуль с полупроводниковыми элементами преобразует солнечную энергию в электричество за счет фотоэлектрического эффекта. При этом его КПД, как правило, не превышает 14 %. Оставшаяся часть энергии теряется, частично расходуясь на нагрев самого элемента, что в свою очередь влечет повышение электрического сопротивления и снижение производительности системы.

В отличие от стандартного модуля, в гибридном солнечном коллекторе (photovoltaic thermal, PV/T) фотоэлектрические элементы (photovoltaic, PV) охлаждаются активной системой отвода теплоты через медные трубки (жидкостный солнечный коллектор), встроенные в тыльную часть панели. При соответствующей конфигурации инженерных систем здания ту часть энергии, которая раньше попросту терялась, попутно снижая производительность основной системы, в случае с гибридным солнечным коллектором можно с пользой утилизировать. Например, использовать отведенную теплоту для нагрева воды в системе горячего водоснабжения.

Такая система гибридного солнечного коллектора была успешно опробована в проекте FOLD.

Разработка и тестирование системы

Система разработана с учетом требований нормативных документов, регулирующих применение солнечных коллекторов и фотоэлектрических модулей в ЕС: IEC 60364–7-712, IEC 60364, IEC 61215, IEC 61727, RD 1699/2011, ISO 9806–1:1994 и DS/ENV 13005.

Перед проектировщиками стояла задача повысить КПД фотоэлектрических элементов за счет активного охлаждения фотоэлектрических модулей. Необходимо было найти простое и надежное решение по соединению трубок в единый модуль.

Теплотехнические испытания. Было проведено компьютерное моделирование с целью определения оптимального варианта расположения трубок с холодоносителем в пространстве панели (рис. 1). Результаты вычислений для панели размером 1 пог. м с 6 и 10 трубками приведены на рис. 2.

Эффективность охлаждения панелей иллюстрирует рис. 2а. Результаты моделирования показали, что лучшим способом охлаждения поверхности панели является вариант расположения 10 трубок на 1 пог. м.

Результаты измерения (на опытном образце) температуры поверхности фотоэлектрического модуля, снятые по длине панели перпендикулярно трубкам, отражены на рис. 2б. Тестирование проводилось при плотности потока солнечного излучения 1 000 Вт/м 2 , температуре наружного воздуха 25 °C и отсутствии ветра. По итогам тестирования в качестве основного рабочего варианта был выбран вариант размещения трубок с холодоносителем через каждые 100 мм.

Опытный образец системы был испытан в натуральных условиях на стенде с уклоном 67,5° строго к югу.

Эффективность получения тепловой энергии (нагрев воды) жидкостным солнечным коллектором была проверена на активной панели (вырабатывается электроэнергия) и на пассивной (фотоэлектрические элементы отключены от сети):

Активная панель преобразовала в теплоту 42 % солнечной энергии, пассивная – 48 % (рис. 3). Разницу в результатах измерения можно объяснить следующим образом. Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи энергии располагаются на фронтальной части панели.

В активном состоянии они поглощают часть энергии, преобразовывая ее в электроэнергию, при этом жидкостный солнечный коллектор «недополучает» энергию на нагрев воды.

Электрические испытания. В качестве фотоэлектрического преобразователя использованы монокристаллические элементы Sunpower А‑300. Квадратный преобразователь состоит из трех ячеек размером 41 × 125 мм, что снижает риск поломки пластины при изгибе. Маленький размер ячейки также позволяет максимально покрыть поверхность панели на непрямоугольных участках.

Испытание панели и измерение электрических показателей проводились на том же стенде, что и испытания жидкостного солнечного коллектора. Электрические характеристики измерялись с помощью метода «Уганды» (рис. 4).

Эффективность получения электрической энергии в зависимости от плотности потока солнечного излучения и разницы температуры фотоэлектрического модуля и наружного воздуха показана на рис. 5а. Результаты получены при тестировании панели в стандартных для Дании климатических условиях (табл. 1) (рассматривалось два варианта размещения дома FOLD: в Дании (Копенгаген) и Испании (Мадрид)).

ТАБЛ. 1. АКТИВНОЕ И ПАССИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ
(КЛИМАТИЧСКИЕ УСЛОВИЯ ДАНИИ)

Тип охлаждения

КПД, %

Температура фотоэлектрического модуля
Т
модуль, °С

Температура наружного воздуха
Т
возд, °С

Плотность потока солнечного излучения
G
, Вт/м 2

График на рис. 5б построен на основе усредненных значений и отражает эффективность панели при активном и пассивном охлаждении ячеек. При пассивном охлаждении (только за счет конвекции) температура ячеек достигает 66 °C, а при активном охлаждении с утилизацией теплоты в систему горячего водоснабжения – 35 °C. Если для охлаждения используется вода из грунтового теплообменника, то панель получается охладить до 32 °C.

Смотрите так же:  Конституционные суды субъектов рф федеральный закон

КПД гибридного солнечного коллектора представляет собой сумму КПД жидкостного солнечного коллектора и КПД фотоэлектрического модуля (рис. 6). По данным исследований, его значение достигает 58 %.

Лицевая сторона панели покрыта стеклянным материалом SGG ALBARINO ® с улучшенными техническими характеристиками. Использование этого материала позволило увеличить эффективность панели на 3 % (рассчитано по методике IEC 61215). Фотоэлектрические преобразователи уложены в этиленвинилацетатную пленку, гидравлическая часть – в комбинацию из поливинилфторидной и этиленвинилацетатной пленок. Тыльная сторона панели обклеена теплоизоляцией AFarmaflex ® (рис. 7).

1 – Наружное остекление.
2 – Герметизирующий материал (этиленвинилацетат).
3 – Фотоэлектрический элемент с контактом, расположенным на тыльной (задней) поверхности.
4 – Ленточный кабель.
5 – Герметизирующий материал (этиленвинилацетат).
6 – Слой огнеупорной пленки.

7 – Герметизирующий материал (этиленвинилацетат).
8 – Медная пластина.
9 – Герметизирующий материал (этиленвинилацетат).
10 – Медный коллектор.
11 – Медный тройник.
12 – Слой огнеупорной пленки.
13 – Термоизоляционный материал.

Применение в проекте FOLD

Авторы проекта FOLD использовали гибридный солнечный коллектор в качестве основного источника возобновляемой энергии. Тепловая энергия утилизировалась в баке горячего водоснабжения, за счет чего охлаждались фотоэлектрические преобразователи и повышался КПД фотоэлектрического модуля. При невозможности дальнейшей утилизации тепловой энергии баком горячего водоснабжения охлаждение осуществлялось с помощью воды от вертикального грунтового теплообменника глубиной 120 м. В этом режиме удавалось эффективнее охлаждать панель и получать максимальные показатели по электроэнергии. В теплое время года скважина выступала как утилизатор теплоты (что важно для поддержания теплового баланса скважины). Для максимального отвода теплоты в скважину тыльная сторона панели была теплоизолирована.

Гидравлическая часть гибридного солнечного коллектора была разделена на два контура: А (девять панелей) и В (четыре панели) (рис. 8). При проектировании трубопроводов использовался принцип Тихельмана.

Особое внимание уделялось необходимости снижения гидравлического сопротивления системы. Балансировка была выполнена частично за счет изменения диаметров трубопроводов, частично за счет балансировочных клапанов.

В контур системы гибридного солнечного коллектора был встроен дренажный бак на 100 л, заполненный на ¾ воздухом. Все трубопроводы выше дренажного бака выполнялись под уклоном к нему как минимум 2 %. В идеальных условиях вода из гибридного солнечного коллектора самотеком поступала в дренажный бак, откуда попадала в бак горячего водоснабжения. Таким образом, насос использовался только для подъема воды в гибридный солнечный коллектор. При подобной схеме существует гарантия того, что в холодный период года (при неработающем насосе) в гидравлической части коллектора полностью отсутствует холодоноситель. Поэтому в качестве холодоносителя можно использовать воду без химических добавок, необходимых для снижения температуры замерзания.

Для того чтобы упростить демонтаж и сборку дома FOLD при транспортировке из Копенгагена в Мадрид, для стыковки трубопроводов панелей использовались специальные узлы (рис. 9).

Компактность конструкций была одной из основных целей при разработке проекта. Высота жидкостного солнечного коллектора, встроенного в фотоэлектрический модуль, составила всего 60 мм.

Электрическая часть панели была разделена на шесть контуров в соответствии с прогнозируемой плотностью потока солнечного излучения (рис. 10). Каждый контур объединял около 448 полных фотоэлектрических преобразователей, при этом максимальное напряжение составляло 298 В (0,66 В на ячейку), ток короткого замыкания – 8 А. Полная номинальная установочная мощность гибридного солнечного коллектора была равна 10,8 кВт*пик после инвертора напряжение снижалось до 9,2 кВт*пик. Всего в коллекторе использованы 9 914 фотоэлектрических преобразователей общей площадью 50,81 м 2 .

Команда проекта реализовала техническую возможность подключения дома к внешним сетям для продажи избытков электроэнергии.

* кВтпикпиковая мощность солнечного элемента, модуля, батареи, станции – согласно п. 5.13 ГОСТ Р 51594–2000, максимальная мощность перечисленных устройств при стандартных условиях испытаний.


Гибридный солнечный коллектор, смонтированный на крыше здания FOLD

Гибридные солнечные панели

Солнечные батареи, только сейчас стали получать широкое распространение, а вмесите с ним и постоянные технологичные изменения в модификациях, основных принципах сбора и преобразования энергии в целях улучшения качественности и производительности. Одной из модификаций является гибридная солнечная панель.

Что такое гибридная солнечная панель

Это симбиоз солнечных тепловых коллекторов с фотоэлектрическими панелями. Обычно те элементы, которые составляют типовую панель, под лучами солнца значительно нагреваются, а, следовательно, это приводит к потере электрического напряжения. Так, к примеру, когда такой солнечный элемент нагревается выше 25°С всего на один градус, он теряет 0,02 Вольта напряжения, что в общем расчете составит 0,4-0,5% на каждый градус.

Не стоит думать, что в средней полосе России или на севере такой нагрев возможен лишь в ясные дни летом. Например, в мае к полудню такая батарея может раскалиться до 50 градусов, что ведет к значительной потере производительности.

В этом случае необходимо каким-то образом снизить эти потери энергии, охлаждая батарею, но, не прекращая при этом доступа солнца.

Для решения этого технического вопроса, производители гелиосистем предложили как вариант использование охлаждение водой, поступающей из некого термосифона, который может в то же время выполнять функции бойлера для нагрева воды.

Смотрите так же:  Трудовой договор на время выполнения работ

В результате вода, охлаждающая солнечный элемент, и повышающая его производительность примерно на 45% после нагрева может использоваться для бытовых нужд.

Компания ООО «Технолайн ДВ» по желанию клиентов сможет разработать документацию на гибридные солнечные панели, провести предпроектный осмотр местности для установки и выступить генеральным подрядчиком при монтаже оборудования.

Солнечные коллекторы и водонагреватели

Идея использования солнечного излучения для нагрева воды и помещений не нова. Солнечные коллекторы появились около двухсот лет назад, их развитие успешно продолжалось в первой половине двадцатого века, после чего, в связи с увеличением рынка добычи нефти и другого ископаемого топлива, пришло в забвение. Нефтяной кризис семидесятых вернул интерес людей к альтернативной энергетике и установки для преобразования солнечных лучей в тепловую энергию продолжили свою эволюцию. В данный момент современные технологии позволяют создавать недорогие, но эффективные коллекторы и водонагреватели, поглощающие прямой и рассеянный свет солнца, функционирующие с высоким КПД даже в пасмурную погоду.

Коллекторы делятся на два основных вида: плоские и вакуумные. Плоские коллекторы хорошо зарекомендовали себя в южных географических широтах. В условиях климата центральной и северной части России, для горячего водоснабжения и отопления, оптимально применение вакуумных коллекторов и водонагревателей, сохраняющих работоспособность при низких температурах (до -35 градусов по Цельсию).

Солнечные коллекторы используются в качестве источника тепла для ГВС и отопления частных домов, других зданий и помещений в течении всего года, значительно снижая (а часто и исключая) затраты на традиционное топливо. Для решения проблем, связанных только с отсутствием горячей воды, рекомендуются вакуумные водонагреватели, также работающие от солнца. Срок службы данных устройств может составлять 25-30 лет.

Компания ООО «50 Герц» предлагает купить вакуумные солнечные коллекторы, водонагреватели и сплит — системы проверенных производителей, наиболее выгодные с точки зрения соотношения «цена — качество». Наши специалисты выполнят технические и экономические расчеты, произведут подбор и порекомендуют Вам изделия и комплекты необходимой мощности. Также предлагаются услуги по монтажу и интеграции предлагаемого оборудования в существующую систему отопления и горячего водоснабжения Вашего дома.

Вакуумные солнечные коллекторы

Солнечный коллектор – установка для преобразования солнечного излучения в тепловую энергию, используемую в дальнейшем для нагрева воды и отопления помещений. Современные технологии обеспечивают создание качественных и надежных коллекторов, работающих в любое время года, практически при любой погоде.

Устройство и принцип действия

Вакуумные солнечные коллекторы состоят из комплекта колб, встроенных в манифольд и рамы — крепления. Ключевой составляющей данных устройств являются колбы, конструктивно напоминающие термос, они устроены из внешних и внутренних трубок, спаянных по торцам, между трубками находится вакуум, препятствующий потере накопленного тепла в окружающую среду, что значительно повышает КПД при отрицательных температурах. Стенки внутренних трубок покрыты селективным композитным напылением, эффективно поглощающим даже рассеянный свет, а цилиндрическая форма позволяет принимать лучи на протяжении всего дня. В зависимости от климатических условий, в которых будет эксплуатироваться оборудование, в качестве теплоносителя может применяться вода или антифриз. Для более интенсивного преобразования солнечной энергии в тепловую, в колбах могут быть установлены закрытые медные трубки, внутри которых находится небольшой объем легкокипящей жидкости. Тепло, полученное от солнца, посредством теплоносителя поднимается со всех колб в манифольд, откуда направляется, с помощью насоса, в систему ГВС или отопления. Существуют коллекторы, в которых вместо воды (антифриза) нагревается непосредственно воздух. Теплый воздух подается в отапливаемое помещение вентилятором.

Солнечный коллектор применяется в составе гелиосистемы (солнечная система горячего водоснабжения и отопления), включающей в себя также: резервуар — теплообменник, расширительный бачок, насосную станцию, соединенные трубопроводом и контроллер.

Монтаж и обслуживание

Коллекторы устанавливают: на крышах строений, на балконах и других выступах здания, а также непосредственно на открытой местности, обслуживание сводится к осмотрам, очистке от снега и пыли. Их производительность зависит от угла установки относительно горизонтали, расположения по сторонам света и инсоляции (количество солнечной энергии, падающей на один квадратный метр поверхности), которая обусловлена географической широтой места, временем года, погодными и другими условиями.

Критериями при выборе данного оборудования для отопления дома и ГВС являются: эффективная площадь поглощения коллектора, число проживающих, объем помещения, материал стен и т.п.

Компания ООО «50 Герц» предлагает купить вакуумные коллекторы, а также комплектующие к ним, проверенных производителей наиболее оптимальные в «соотношении цена — качество». Наши специалисты выполнят технические и экономические расчеты, произведут подбор и порекомендуют Вам изделия и комплекты необходимой мощности. Также предлагаются услуги по монтажу и интеграции предлагаемых устройств в существующую систему отопления и горячего водоснабжения Вашего дома.

Гибридные солнечные коллекторы купить

  • Фотоэлектрическая панель производит на 10% больше электроэнергии, чем тепловой коллектор, но в соотношении 1:1, тепловой / электрической, делает его пригодным для крупных коммерческих установок.
  • Панель теплового коллектора, по сути, является плоским солнечным коллектором, который производит электричество, но с акцентом на производство тепловой энергии, в течение 12 месяцев она производит на 25% больше электроэнергии.
  • Отличаются элегантным дизайном.

Гибридный солнечный коллектор ATMOSFERA F2PV

Гибридные солнечные коллекторы купить