Fereastra - Portal de afaceri - revista de specialitate pentru furnizorii de sisteme si producatorii de tamplarie din PVC, Aluminiu si lemn stratificat cu geam termoizolant. Aici gasiti informatii utile despre: ferestre, usi, pereti cortina, termopane, geam termopan, etc.

Sistemele hibride fotovoltaice/termice (PVT) combina generarea de energie electrica si termica, asigurand o operare silentioasa si indeplinind functii de economisire a spatiului. Pe masura ce eficienta panourilor fotovoltaice (PV) creste la temperaturi scazute ale suprafetelor expuse la radiatie, expertii subliniaza avantajele combinarii acestora cu panouri radiante de racire si incalzire, intr-un sistem integrat. Un rezervor de stocare termica conecteaza fluid conductele de schimb de caldura din spatele sistemului PVT si panoul radiant. Portiunea superioara a rezervorului alimenteaza panoul radiant, iar partea sa inferioara este legata la sistemul PVT. Dispozitivul propus functioneaza in tandem cu o pompa de caldura care alimenteaza acumulatorul termic. Folosind un software de simulare termica dinamica, performanta dispozitivului integrat in fatada a fost investigata luand in considerare temperaturile de suprafata si productia de energie, in conditiile climatice moderate ale unui oras din Europa Centrala. 

 

Rezultatele obtinute indica un impact substantial asupra eficientei modulului PV, cu o crestere de pana la 35% a productiei de energie electrica a acestuia datorata temperaturii scazute a suprafetei. Generarea de energie prin intermediul dispozitivelor integrate in fatada contribuie in mod esential la cresterea eficientei energetice a cladirilor. Intr-o astfel de abordare neconventionala, se obtin economii remarcabile, datorate pierderilor minime in procesele de transport si conversie. In sistemul fotovoltaic integrat in cladiri, celulele PV absorb o parte semnificativa a energiei iradiate. Acest lucru are ca rezultat o crestere semnificativa a temperaturii suprafetei panoului, ceea ce reduce substantial eficienta generala a modulului. Performanta de iesire a PV scade cu 0,4 - 0,5% pentru fiecare grad de crestere a temperaturii celulei. Calculele se efectueaza in comparatie cu conditiile standard de testare (STC), unde 25°C si 1000 W/mp sunt setate ca valori standard ale temperaturii ambientale, respectiv, iradierii solare (G). In plus, conform experimentelor, parametrii STC nu reprezinta conditiile reale de functionare ale panourilor fotovoltaice. In cadrul unor investigatii recente, s-a constatat ca o majorare de 1 K a temperaturii suprafetei a dus la o deteriorare a puterii de 0,65%. Evident, in zonele cu clima calda, efectul este si mai sever din cauza temperaturilor ambientale relativ mai ridicate. In pofida temperaturilor ambientale mai mici specifice climatului moderat, iradierea solara absorbita duce la pierderi remarcabile, deoarece produce sporirea temperaturii celulei. Efectul este vizibil in special in modulul PV integrat in fatada, pe partea de sud a acesteia. Un alt factor important care afecteaza eficienta modulului este constituit de viteza vantului, care este asociata cu transportul convectiv al caldurii. Mai multi experti au sustinut ca, in ciuda impactului clar al factorului analizat, temperatura ambientala si iradierea solara sunt cei doi parametri principali care afecteaza eficienta ansamblului. Acest lucru este valabil mai ales in cazul celulelor pe baza de siliciu cristalin. Desigur, amplasamentul are un rol esential in ceea ce priveste intensitatea manifestarii oricarui factor si genereaza o fluctuatie a eficientei modulului variind de la - 15% la + 5%. In sens contrar, racirea la suprafata a unui panou are un efect invers si creste eficacitatea productiei de energie electrica. Prin urmare, asocierea racirii cu energia integrata in fatada ofera potentialul unei cresteri suplimentare a eficientei. Trebuie insa luat in considerare faptul ca o abatere este data de proprietatea ca sarcinile mari de racire apar adesea in perioadele de iradiere solara ridicata.

 

Celulele fotovoltaice pot fi racite prin atasarea unui sistem de tubulatura prin care circula un fluid si este pozitionat in partea din spate a absorbantului fotovoltaic. Aceasta combinatie de doua sisteme se numeste tehnologie hibrid PV/termic (PVT). Fluidul din conducte absoarbe energia termica de pe suprafata incalzita si o livreaza intr-un alt punct, pentru utilizari diverse, cum ar fi prepararea ACM. In functie de designul sistemului, apa este de regula folosita ca agent frigorific, datorita capacitatii sale termice mai mari. Mai mult, energia generata poate fi utilizata si pentru alte aplicatii, cum ar fi apa potabila, purificarea aerului si incalzirea incaperii. Practic, un sistem PVT include atat functiile unui panou fotovoltaic, cat si pe cele ale unui colector solar. Pe langa gestiunea eficienta a spatiului, produsul include mai putine instalatii si asigura o reducere neta a costurilor. Potrivit unor studii recente, un sistem PVT poate produce mai multa energie pe unitatea de suprafata decat o pereche de panouri fotovoltaice si un colector solar situate unul langa celalalt. In general, caldura generata in suprafata fotovoltaica, care este absorbita de fluid, este de calitate scazuta si nu poate fi folosita pentru prepararea ACM sau incalzirea incaperii. Prin urmare, mai multe sisteme de generare a apei calde menajere PVT sunt echipate cu incalzitoare auxiliare, conectate la schimbatorul de caldura plasat in partea superioara a rezervorului de stocare a apei calde, pentru a compensa deficitul de energie termica. In plus, caldura poate fi folosita pentru generarea de energie pentru racire. Specialistii au luat in calcul inclusiv potentialul sistemelor PVT integrate pe fatada pentru racirea asistata de ansamblul solar, pe baza principiilor racirii solare. Aceste abordari sunt insa limitate de temperatura de iesire a fluidului in sistemul PVT, deoarece adesea sunt necesare niveluri de 90-110 °C pentru functionarea racitorului de absorbtie sau adsorbtie. 

 

Sistemele radiante de racire si incalzire au suscitat un interes ridicat din partea expertilor datorita potentialului lor de a obtine un confort termic sporit, cu un consum redus de energie, precum si alte avantaje cum ar fi functionarea silentioasa si caracteristicile de economisire a spatiului. In sistemele definite anterior, conductele de apa sunt atasate in spatele panoului radiant, iar apa racita care circula este livrata prin conducta, raceste sau incalzeste panoul si in final schimba caldura cu alte suprafete, prin radiatie sau convectie. Panourile radiante pot fi integrate in podele, tavane, pereti sau orice suprafata a incaperii. Cu toate acestea, temperatura panoului trebuie sa ramana la un nivel plasat peste temperatura punctului de roua aferenta aerului din incapere, pentru a evita aparitia fenomenului de condens. Mai multe studii au explorat diferite metode de eliminare a riscului respectiv, care se manifesta in etapa de racire. Pentru aceasta, a fost investigata posibilitatea de a combina racirea radianta integrata in fatada si sistemul PVT intr-un singur dispozitiv. Lichidul de racire este furnizat panoului radiant de un chiller, apa de retur este transmisa sistemului PVT, iar ulterior este furnizata inapoi la racitor. Rezultatele simularii acestei investigatii au concluzionat ca, in climatul cald selectat, s-a obtinut o crestere de 35% a eficientei de conversie a puterii, in comparatie cu un sistem PV conventional. Intr-un alt studiu, un calcul detaliat al procesului de transfer de caldura a fost prezentat in asociere cu simulari de confort termic in mai multe amplasamente. Analiza datelor obtinute a indicat un impact substantial asupra confortului termic, precum si o majorare a eficientei procesului de generare a energiei. In ambele studii, dispozitivul de fatada a avut atasata o pompa de caldura sau un racitor care a alimentat suprafata panoului radiant cu apa rece. In plus, o conducta a legat returul suprafetei de racire radianta cu alimentarea elementului PVT. Acest lucru contribuie la scaderea temperaturii suprafetei elementului PVT folosind apa relativ rece care a fost deja utilizata pe suprafata de racire radianta. 

 

Analizele prezentate anterior au vizat exclusiv procesul de racire a camerei, ceea ce recomanda explorarea in continuare a potentialului de dezvoltare a unor astfel de dispozitive pentru ambele scopuri, si anume, racirea si incalzirea incintelor. Potentialul unui incalzitor solar integrat pe fatada cu sistemul de stocare termica a fost indelung discutat de experti, care s-au concentrat in principal pe producerea ACM. Rezultatele obtinute au indicat posibilitati semnificative de crestere a eficientei procesului de generare a caldurii, precum si a factorului de utilizare. Acest lucru se datoreaza mai ale potentialului de stocare a apei peste noapte. Cu toate acestea, capacitatea de incalzire radianta pentru climatizarea incaperii nu a fost luata in considerare in solutia propusa. Cercetarile curente sugereaza o combinatie a unui panou PVT integrat in fatada cu un panou radiant de racire/incalzire si stocare termica situata intre respectivele elemente. Acumulatorul termic poate fi conectat la o pompa de caldura care sa alimenteze ambele panouri cu apa. Analiza urmareste in esenta impactul stocarii termice asupra cresterii eficientei sistemului, care are loc datorita necesarul redus de energie al pompei de caldura. Componentele de baza ale sistemului integrat de fatada propus sunt un panou PVT, un acumulator termic de 150 l, un panou radiant de incalzire/racire si o pompa de caldura anexata la sistem. Ansamblul PVT este situat pe partea exterioara, suprafata radianta este orientata spre spatiul interior, iar dispozitivul de stocare termica este situata intre panouri. Punctele de intrare si iesire care realizeaza conexiunea cu pompa de caldura sunt amplasate pe partea laterala a acumulatorului termic. Schita axonometrica ilustreaza relatiile de baza dintre componente. In cadrul sau, panoul radiant este conectat la acumulatorul termic prin racorduri de alimentare si retur situate in partea superioara, la polul opus fiind pozitionate racordurile de alimentare si returul apei racite la sistemul PVT. In aceasta abordare, stocarea termica functioneaza ca un mediu de schimb de apa intre cele trei elemente: PVT, panou radiant si schimbator de caldura. In plus, conceptul descris anterior beneficiaza de stratificarea temperaturii care are loc in timpul depozitarii termice. Cu alte cuvinte, in sezonul de iarna apa rece circula mereu inspre elementul PVT, iar cea calda de la iesire catre panoul radiant in timpul iernii. Vara, procesul de racire nu este afectat semnificativ, deoarece panoul radiant functioneaza la temperaturi din intervalul 18 - 24 °C, ceea ce constituie unul dintre avantajele nete ale unui asa-numit racitor de temperatura inalta. Pompele atasate fiecarui panou sunt actionate de semnale de iesire de la un set de controlere, care citesc semnalele de intrare de la temperaturile de suprafata ale panourilor radiante si PVT. De asemenea, temperatura apei de pe diferite straturi ale rezervorului trimite semnale de intrare catre primul controler. Simularile de functionare au fost efectuate timp de 8.760 de ore si acopera toate cele patru anotimpuri. Conform diagramei schematice, inaltimea de alimentare si retur cu apa in fiecare componenta, inclusiv stocarea termica, este cruciala deoarece afecteaza calitatea termica a apei. Configuratia obtinuta in final este rezultatul diferitelor aranjamente si este corespunzatoare unui rezultat optim. Sistemul mai include si un invertor DC/AC, atasat la panoul PVT, insa eficienta sa nu a fost luata calcul.