하이브리드 PV / T 시스템 또는 PVT라고도하는 광전지 열 하이브리드 태양열 집열기는 태양 복사열을 열 및 전기 에너지로 변환하는 시스템입니다. 이 시스템은 햇빛을 전기로 변환하는 태양 전지와 태양열 집열기를 결합하여 나머지 에너지를 포착하고 PV 모듈의 폐열을 제거합니다. 따라서 태양 광 (PV) 또는 태양열 만 단독으로 사용할 때보 다 전체 에너지 효율이 높아집니다. 1970 년대부터 PVT 기술 개발에 많은 연구가 이루어졌습니다.
광전지는 증가 된 저항으로 인해 온도가 상승함에 따라 효율이 떨어집니다. 이러한 시스템은 열을 PV 셀로부터 운반하여 세포를 냉각시키고 저항을 낮춤으로써 효율을 향상 시키도록 설계 될 수있다. 이것이 효과적인 방법이지만 태양열 수집기에 비해 열 성분이 과소 평가됩니다.
원칙
열 센서 부분 (흡수체 또는 “농축기”…)이 태양에 의해 보내지는 열량을 회수하는 동안 태양 광 요소 (PV 셀, 일반적으로 도핑 된 실리콘)는 태양 광 (가시 범위)을 전위차 및 전류로 변환합니다 (특히 (일반적으로 패널에 의해 분산 된 열의 형태로 손실 된 적외선)은 냉각제 (공기 또는 물 / 글리콜, 작동에 의해 전기가 공급되는 펌프에 의해 주입 됨)를 통해 방출됩니다.
생산 된 전기는 즉시 또는 보관 후 (배터리) 국부적으로 사용되거나 전기 그리드 (재판매 / 매수)에 투입 될 수 있습니다.
생산 된 열은 기존의 열 설비와 연결될 수 있으며, 공기 또는 가정용 온수 (가정용 온수, 수영장, …), 건조 장치 등을 가열하거나 예열하는데 사용됩니다.
시스템 유형
다른 카테고리의 PV / T 콜렉터는 상업적으로 이용 가능하며 다음 범주로 나눌 수 있습니다.
PV / T 액체 수집기
PV / T 공기 수집기
PV / Ta 액체 및 공기 수집기
PV / T 집중 장치 (CPVT)
PV / T 액체 수집기
기본 수냉식 설계는 채널을 사용하여 PV 모듈 후면에 부착 된 다양한 재료 또는 플레이트의 배관을 사용하여 유체 흐름을 유도합니다. 냉각 요소를 통한 유체 흐름 배열은 패널이 가장 적합한 시스템을 결정합니다.
표준 유체 기반 시스템에서 작동 유체, 일반적으로 물, 글리콜 또는 미네랄 오일은이 파이프 또는 플레이트 냉각기를 통해 파이프됩니다. PV 셀의 열은 금속을 통해 전도되어 작동 유체로 흡수됩니다 (작동 유체가 셀의 작동 온도보다 낮다고 가정). 폐 루프 시스템에서이 열은 소진 (냉각)되거나 열 교환기로 전달되어 애플리케이션으로 흐릅니다. 개 루프 시스템에서이 열은 유체가 PV 셀로 되돌아 가기 전에 사용되거나 소모됩니다. 액체에 나노 입자를 분산시켜 PV / T 적용을위한 액체 필터를 생성하는 것도 가능합니다. 이러한 유형의 분할 구성의 기본 이점은 열 수집기 및 광전지 수집기가 서로 다른 온도에서 작동 할 수 있다는 것입니다.
PV / T 공기 수집기
기본 공랭식 설계는 중공 전도성 금속 하우징을 사용하여 광전지 (PV) 패널을 장착합니다. 열은 패널에서 밀폐 된 공간으로 방출되며,이 공간에서 공기는 건물의 HVAC 시스템으로 순환되어 열 에너지를 회수하거나 상승하여 구조물 상단에서 배출됩니다.
공기 중으로의 에너지 전달은 액체 수집기만큼 효율적이지 않지만 필요한 인프라는 비용과 복잡성이 적습니다. 기본적으로 얕은 금속 상자. PV 패널의 배치는 수직 또는 각이 될 수 있습니다.
PV / T 집중 장치 (CPVT)
농축 시스템은 필요한 고 광량 (PV) 셀의 양을 줄이는 장점을 가지고있어보다 값 비싸고 효율적인 다중 접합 광전지를 사용할 수있어 생산 된 고가 전력 대 낮은 가치의 열의 비율을 극대화 할 수 있습니다 힘. 고 농축기 (즉, HCPV 및 HCPVT) 시스템의 주요 제한 사항은 대기 중 에어로졸 오염 물질 (예 : 밝은 구름, 스모그 등)이 지속적으로 남아있는 지역에서만 기존 c-Si / mc-Si 수집기보다 유리한 점을 유지한다는 것입니다. ). 집광 시스템 성능은 특히 1) 복사 광학이 수 광각의 작은 허용 범위 (일반적으로 1 ° -2 ° 미만)의 허용 각도 밖에서 반사되고 흩어지며, 2) 태양 스펙트럼의 특정 구성 요소 흡수가 하나 이상의 MJ 세포 내 직렬 연결점이 저조 할 수 있습니다.
집중 기 시스템은 또한 태양을 정확하게 추적하고 과열 상태로부터 PV 셀을 보호하기 위해 신뢰할 수있는 제어 시스템을 필요로합니다. 이상적인 조건에서, 그러한 시스템에 직접적으로 닿는 태양 에너지의 약 75 %는 전기 및 열로 수집 될 수 있습니다. 자세한 내용은 집중 형 광전지에 대한 CPVT 토론을 참조하십시오.
PVT 수집기의 구조
앞에서 언급했듯이 PVT 컬렉터는 광전지 컬렉터와 열교환 기와의 결합체입니다. 광전지 집열기는 거의 항상 열 손실을 줄이기 위해 유약 타입입니다.
앞 공기 챔버가있는 수집 장치
그들은 온실 효과를 이용합니다. 그들은 거의 공기와의 열교환에만 사용됩니다.
내부 튜브가없는 컬렉터
가장 일반적인 유형입니다. 여기서 열교환은 광전지 수집기의 뒷면에서 수행됩니다. 교환기가 광전지를 마스킹하기 때문에 액체 냉각의 경우에는 의무적 인 구조이며 어떠한 경우에도 유체 공급 및 추출 파이프의 후방 위치의 장점을 가지므로 그렇지 않으면 차광 문제를 일으킬 수 있습니다.
액체 매니 폴드
일반적인 PV 수집기에 비해 액체 매니 폴드에는 열교환 기와 절연재가 추가됩니다. 이 교환기는 다양한 형태 일 수 있습니다. 가장 빈번한 경우에는 다양한 기술을 가진 접착 성 구리 파이프로 이루어져 있으며,보다 효과적으로 열전달을 가능하게하는 알루미늄 롤 – 본드 교환기로 구성됩니다. 액체 콜렉터와의 열 교환은 광전지를 냉각 시키는데 매우 효과적이며, 수율을 증가시킨다.
집중 수집가
실리콘 셀의 사용을 포기하고 박막 기술을 도입함으로써 태양 집중의 사용을 보는 하이브리드 패널을 설계하는 것이 가능합니다. 재미있는 응용 프로그램은 불의 측면에 박막 셀 (예 : CIS 또는 CIGS) 필름이 놓여있는 화재에 CPC 집중 장치 (영어 복합 포물선 집중 장치에서 제공)가 있음을 확인합니다. 이러한 구성은 광전지의 높은 수율 (농도 덕분에)을 얻을 수 있지만, 동시에 전체 셀이 열 전달 유체와 접촉하기 때문에보다 효과적인 열 제거를 가능하게합니다.
설치
PV-T 패널의 설치에는 다음이 포함됩니다.
어떤 태양 전지 패널처럼, 고정 패널 (일반적으로, 지붕에)
모든 PV 패널과 마찬가지로 전기 케이블 및 장비 다운 스트림 (인버터, …) 설치,
(PV-T 패널이 수도 꼭지에서 사용할 수있는 온수 시스템에 직접 연결되어있는 경우 (그리고 유일한 난방용이 아닌 경우), 열교환 기, 공기 냉각기가있는 환기 회로 또는 온수 축전지가있는 유압 회로 스톡의 출구에서 안전을위한 자동 온도 조절 혼합 밸브를 연결하여 너무 뜨거운 물로 태울 수 없도록해야합니다.
거래 시스템
여러 프랑스 제조업체는 DualSun, Sillia (구리 흡수 장치 포함), ABCD Intl 및 Cogen’air (공기 냉각) 및 Systovi와 같은 하이브리드 패널을 제공합니다.
장점
전반적인 에너지 효율은 태양 광 패널의 에너지 효율 (12-20 %)보다 훨씬 높으며 열 성분 (이는 PV 혼자서 사용하지 않은 IR 조사를 총 46 %로 평가 함) 때문입니다.
또한 열 포착은 전기 생산에 2 가지 유리한 영향을 미친다.
광전지가 더 잘 작동합니다. PV-T 패널에서 열 수집기는 PV 칼럼을 캡처하여 PV 셀을 냉각시키고 PV 셀을 냉각시킵니다. 특히 일사량 피크시 생산. 열은 광전지에 의해 생성 된 전류로 인해 축전지 (일반적으로 폐수 / 글리콜)로 주입됩니다. 이것은 전기 생산을 상당히 향상시킵니다 (제조사에 따라 파리 지역에서 약 15 %).
패널을 영구적으로 냉각하면 수명과 효율성이 향상됩니다 (열 펌프가 연결된 경우 열 펌프의 COP 증가).
이러한 장점은 특히 지붕 위의 중앙 위치에있는 패널에 대해 분명합니다.
하이브리드 패널을 설치하는 데 드는 동일한 비용은 PV 솔라 패널과 태양열 패널의 비용과 비교하여 줄어 듭니다.
하이브리드 PV-T 패널은 눈이 (또는 서리 또는 미스트) 눈에 띄지 않을 때 더 빨리 작동 할 수 있습니다. 반대 방향으로 열전달 유체를 순환시켜 제거 할 수 있습니다. PV-T 패널은 더운 날씨에 지붕을 식혀서 가정의 다락방에있는 열을 감소시킵니다.