I pannelli PVT possono generare calore ed elettricità allo stesso tempo?

Sì. Un collettore fotovoltaico-termico combina la generazione di elettricità con un assorbitore termico che trasferisce il calore a un circuito di fluido o aria. Le due uscite richiedono misurazione e valutazione separate.

Un edificio potrebbe utilizzare l'elettricità direttamente o esportarla. Il calore potrebbe preriscaldare l'acqua sanitaria, supportare una piscina, alimentare un carico di riscaldamento appropriato o fungere da sorgente per una pompa di calore. Questi usi richiedono temperature operative diverse e configurazioni di sistema differenti.

IEA SHC Task 60 fornisce una base tecnica utile, incluso il lavoro su indicatori di prestazione PVT e sistemi di esempio. Le sue pubblicazioni distinguono le prestazioni del collettore dal comportamento del sistema completo, una distinzione essenziale quando si confrontano proposte commerciali.

Inizia con il ruolo termico

Chiedere al progettista di dichiarare quale dovrebbe essere la funzione del circuito termico PVT prima di discutere l'efficienza combinata.

I progetti PVT variano. Un collettore scoperto destinato a supportare una pompa di calore non può essere considerato equivalente a un collettore vetrato che fornisce acqua più calda direttamente. Confrontare il modello reale alle temperature, condizioni di vento e irraggiamento pertinenti.

Conta anche la temperatura di consegna richiesta dall'edificio. Un contributo di preriscaldamento non dimostra che il sistema possa soddisfare autonomamente il requisito finale di acqua calda. Il riscaldamento di riserva e la strategia igienica applicabile restano parte del progetto completo.

Conta il calore dove diventa utile

Una proposta può riportare la produzione dei collettori, il calore in ingresso all'accumulo, il calore in uscita dall'accumulo o il calore fornito a un carico. Ciascuna è una quantità valida, ma non sono intercambiabili.

Per la valutazione economica, conta il calore che riduce effettivamente l'energia acquistata dal sistema alternativo. Tieni conto delle perdite di trasferimento, delle perdite di accumulo, dei periodi senza domanda e del calore dissipato.

Una semplice moltiplicazione annuale della potenza termica nominale per le ore di sole è inadeguata. La potenza nominale descrive una condizione di prova; non descrive le variazioni di temperatura del fluido, i controlli, le condizioni meteorologiche e la domanda dell'edificio.

Ad esempio, la pagina prodotto SOLETKS PVT-E elenca una potenza elettrica massima di 580 W in condizioni STC e una potenza termica di picco di 1.180 W. Si tratta di valori nominali, non di previsioni annuali in kWh. La pagina non stabilisce che i due picchi si verifichino simultaneamente nella stessa condizione operativa. Richiedere le condizioni di prova termiche e i dati prestazionali specifici del modello prima di stimare la produzione annuale.

Per un sistema a uso diretto, un programma di confronto utile è:

Produzione termica del collettore
- perdite prima del confine di consegna concordato
- calore non disponibile per il carico a causa di tempistiche o temperatura
- calore scartato o altrimenti non utilizzato
= calore utile che sostituisce la fonte di calore alternativa

Evitare di sottrarre le perdite due volte se la simulazione riporta già il calore utile lato carico. Indicare il confine di uscita accanto a ogni dato energetico riportato.

Elettricità e calore hanno valori finanziari diversi

L'elettricità utilizzata in loco evita generalmente l'applicabile costo di importazione. L'elettricità esportata riceve il pagamento effettivo per l'esportazione. Nessuno dei due dovrebbe essere automaticamente equiparato allo stesso valore dell'energia termica.

Per un semplice calcolo dell'elettricità:

Valore elettricità = kWh autoconsumati x prezzo evitato di importazione
                  + kWh esportati x prezzo di esportazione

Supponiamo, puramente a scopo illustrativo, una generazione annua di 20.000 kWh, un autoconsumo del 70%, un prezzo di importazione evitato di 0,20 USD/kWh e un pagamento per l'esportazione di 0,05 USD/kWh:

Elettricità autoconsumata = 14.000 kWh
Elettricità esportata = 6.000 kWh
Valore annuo dell'elettricità = 14.000 x 0,20 + 6.000 x 0,05
                         = 3.100 USD

Questo calcolo esclude oneri di potenza, prezzi variabili nel tempo e altri effetti di fatturazione. Un modello di progetto dovrebbe utilizzare la tariffa effettiva e la sovrapposizione tra generazione e carico.

Per il calore ad uso diretto che sostituisce una caldaia, stimare il combustibile evitato utilizzando il rendimento e il prezzo del combustibile pertinenti. Per il calore che sostituisce l'output di una pompa di calore, utilizzare l'elettricità che sarebbe stata necessaria in quella condizione operativa. Un kWh di calore non dovrebbe ricevere automaticamente il valore di un kWh di elettricità.

Confronta il costo aggiuntivo con il beneficio aggiuntivo

Una proposta PVT può avere un valore energetico totale positivo pur offrendo un rendimento debole rispetto al PV convenzionale. Un confronto incrementale rivela la differenza.

Si suppongano due budget di progetto inventati per lo stesso sito:

Si assume deliberatamente una produzione elettrica uguale per isolare il valore del circuito termico. Le disposizioni reali del tetto, le potenze nominali dei moduli e le temperature operative possono produrre rese elettriche diverse; tali differenze devono essere incluse in un confronto reale.

Il premio del PVT qui è di USD 20.000. Si suppone che ogni kWh termico utile sostituisca USD 0,08 di costo di riscaldamento allo stesso confine di consegna. Si tratta di un costo presunto per kWh di calore utile, non di una tariffa sul combustibile in ingresso.

I sistemi in questi scenari non sono progetti dimensionati. La tabella mostra ciò che deve essere testato: se il campo di collettori e l'edificio proposti possono effettivamente raggiungere il calore utile assunto.

Il risultato a 50 anni non è una previsione di durata di servizio. Indica che questo investimento illustrativo difficilmente sarà giustificato dai risparmi annuali dichiarati su un periodo di studio pratico. Il semplice periodo di ammortamento ignora anche finanziamenti, sostituzioni, degrado e attualizzazione; utilizzare un confronto del ciclo di vita per la decisione finale.

Valuta l'integrazione della pompa di calore PVT al confine del sistema

Quando il PVT alimenta l'evaporatore di una pompa di calore, il calore di sorgente è un input per la pompa di calore. Non deve essere conteggiato una volta come calore utile fornito e di nuovo all'interno dell'output finale della pompa di calore.

Confrontare l'elettricità necessaria per fornire lo stesso calore utile nel sistema di riferimento e in quello assistito da PVT, includendo il confine dell'energia ausiliaria scelto.

Per un esempio inventato, supponiamo che il calore utile annuale sia di 50.000 kWh. Ipotizziamo un fattore di prestazione stagionale di riferimento pari a 3,0 e un fattore proposto pari a 4,0, entrambi misurati sullo stesso confine:

Elettricità di riferimento = 50.000 / 3,0 = 16.667 kWh/anno
Elettricità proposta = 50.000 / 4,0 = 12.500 kWh/anno
Riduzione di elettricità = circa 4.167 kWh/anno
Valore a 0,20 USD/kWh = circa 833 USD/anno

L'aumento da 3.0 a 4.0 è un'ipotesi, non un beneficio PVT dichiarato. Deve essere supportato da un modello adeguato o da evidenze monitorate. Aggiungere eventuali consumi ausiliari esclusi da quei fattori e confrontare i costi aggiuntivi di installazione e manutenzione.

Se l'elettricità fotovoltaica alimenta la pompa di calore, riconciliare l'autoconsumo e gli acquisti dalla rete in un unico bilancio energetico. Gli stessi kWh generati non possono essere contemporaneamente accreditati come esportazione e come elettricità evitata per la pompa di calore.

Quando il PVT merita uno studio di fattibilità dettagliato?

Il PVT merita un'analisi più approfondita quando la superficie del tetto è limitata, il sito ha una domanda termica ricorrente e il collettore proposto può fornire una temperatura utile o una condizione di sorgente per la pompa di calore. Un edificio con domanda di elettricità diurna e un carico costante di acqua calda o piscina può offrire un utile punto di partenza.

Richiedere una valutazione più cauta quando il carico termico è prevalentemente stagionale, il locale impianti è distante, lo stoccaggio è difficile da ospitare o il sistema di riscaldamento di riferimento fornisce già calore a basso costo in modo efficiente. Queste condizioni non escludono automaticamente il PVT, ma possono ridurre il valore del circuito termico aggiunto.

L'evidenza decisiva è un confronto che utilizza le stesse condizioni meteorologiche, la stessa superficie o vincolo di tetto, il servizio termico e le ipotesi tariffarie. Includere il fotovoltaico convenzionale più una pompa di calore e il fotovoltaico separato più il solare termico dove tali alternative sono fattibili.

Includi i requisiti di manutenzione nel confronto

Il PVT aggiunge componenti idraulici all'apparecchiatura elettrica. Richiedere un chiaro ambito di manutenzione per fluido, pompe, sensori, giunti, scambiatori di calore e controlli, come applicabile al progetto selezionato. Verificare l'accesso ai collegamenti sul tetto e se la manutenzione di una parte richiede di disturbare un'altra.

Confrontare separatamente la copertura della garanzia per la parte elettrica e quella termica. Chiedere quali temperature di esercizio, fluidi e registrazioni di manutenzione richiedono le garanzie. Una garanzia lunga sul modulo non stabilisce che ogni componente del sistema sia coperto per lo stesso periodo.

Per l'ambito della manutenzione termica, utilizzare il Guida alla manutenzione solare termica SOLETKS insieme alla documentazione esatta dell'apparecchiatura.

Cosa richiedere prima di approvare una proposta PVT

Chiedere al fornitore un pacchetto di confronto conciso:

1. Modello esatto del modulo, ruolo termico e schema di sistema proposto.

2. Dati di prova elettrici e termici con condizioni operative identificate.

3. Cifre annuali di elettricità, calore utile ed energia acquistata su confini espliciti.

4. Risultati mensili o orari che mostrano la corrispondenza della domanda e il trattamento del calore in eccesso.

5. Ambito installato, costi operativi e ipotesi di sostituzione.

6. Un confronto con un sistema alternativo che soddisfi gli stessi requisiti di servizio.

7. Posizioni di misurazione e un metodo concordato per verificare le prestazioni dopo la messa in servizio.

Mantenere gli studi storici nel loro contesto. Il rapporto di raccolta di evidenze sul PVT del governo britannico è stato pubblicato nel 2016; si tratta di ricerca di base, non di prova dei prezzi attuali dei prodotti, degli incentivi correnti o delle prestazioni di uno specifico modello SOLETKS.

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