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O que é um painel solar híbrido?

Um painel solar híbrido (definido mais corretamente como um coletor de PVT, um acrônimo P hoto V oltaic e T hermal) é um aparelho que permite a conversão de energia irradiada pelo sol em parte em energia elétrica e em parte em energia térmica combinando do efeito de um módulo fotovoltaico e um painel solar térmico (cogeração fotovoltaica).

O que é um painel solar híbrido?

Portanto, um painel solar híbrido é composto de um coletor fotovoltaico ao qual está associado um trocador de calor, capaz de aquecer um fluido graças à parte da radiação solar não convertida em energia elétrica.

Origem do painel solar híbrido ou PVT

Desde a origem da conversão fotovoltaica, observou-se que a taxa de conversão da radiação solar em energia elétrica depende da temperatura da célula solar fotovoltaica que realiza a conversão.

O desempenho do painel solar diminui com o aumento da temperatura da célula fotovoltaica. Como essa taxa de conversão é da ordem de 15 a 20% (para células comuns de silício cristalino), verifica-se que os 80-85% residuais são convertidos em energia térmica ou calor sensível (ou seja, a célula aquece) e isso Reduz significativamente o desempenho do painel fotovoltaico.

Como exemplo, para células policristalinas com uma taxa de decaimento típico da ordem de 0,39% / ° C (relativa), um rendimento de 17% a 25 ° C cai para 14% a aproximadamente 70 ° C.

Uma solução para este problema foi identificada na possibilidade de resfriar as células usando um fluido termodinâmico de transferência de calor que remove o calor produzido. Um efeito secundário e importante está relacionado à exploração desse calor para satisfazer um usuário térmico, semelhante a um painel solar térmico.

A eficiência energética geral (isto é, considerando o calor recuperado e a eletricidade produzida como um efeito útil) normalmente excede 40% e pode chegar a 50-60% em condições favoráveis.

Estrutura de um coletor solar híbrido PVT

Um coletor solar híbrido PVT é uma associação de um coletor fotovoltaico e um trocador de calor. O coletor fotovoltaico é quase sempre do tipo esmalte, para reduzir a perda de calor.

Vamos analisar diferentes tipos de coletores solares.

Coletores solares com câmara de ar frontal

Coletores solares com uma câmara de ar frontal exploram o efeito estufa. Eles são usados ​​quase exclusivamente para troca de calor com o ar.

Coletores solares sem câmara de ar

Os coletores solares sem câmara de ar são o coletor mais comum.

Nesse tipo de coletor, a troca de energia térmica é realizada na parte traseira do coletor fotovoltaico; é uma estrutura obrigatória no caso de refrigeração líquida, uma vez que o trocador mascara as células fotovoltaicas. Em qualquer um dos casos, ele tem a vantagem da colocação traseira dos tubos de suprimento e extração de fluido, o que, de outra forma, apresentaria problemas de sombreamento.

Coletores solares líquidos

Comparado a um painel fotovoltaico normal, em um coletor de líquidos há a adição de um trocador de calor e seu isolamento. Este trocador pode ter várias formas; nos casos mais frequentes, consiste em tubos de cobre aderentes, com várias tecnologias, à chapa de suporte ou, mais efetivamente, consiste em um trocador de rolos de alumínio que permite uma melhor transmissão de calor. A troca de calor com o coletor de líquidos é muito eficaz no resfriamento de células fotovoltaicas, aumentando seu desempenho.

Concentração de coletores de dólares

Abandonando o uso de células de silício e introduzindo a tecnologia de película fina, é possível projetar um painel híbrido que observe o uso da concentração solar. Uma aplicação interessante vê a presença de um concentrador (CPC English Parabolic Concentrator Compound) em cujo foco um tubo é colocado na superfície lateral do qual é um filme de células solares de filme fino (por exemplo, CIS ou CIGS).

Essa configuração possibilita obter rendimentos mais altos de células fotovoltaicas (devido à concentração), mas ao mesmo tempo remoção de calor mais eficiente (já que toda a célula está em contato com o fluido de transferência de calor).

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Data de publicação: 6 de março de 2018
Última revisão: 29 de agosto de 2018