Солнечный водонагреватель PV: энергетическое решение будущего, объединяющее фотоэлектрическую и тепловую энергию

Сегодня, в погоне за максимальной энергоэффективностью и оптимальным использованием пространства, однофункциональные солнечные устройства постепенно перестают удовлетворять разнообразные потребности современных домохозяйств и коммерческих объектов. Солнечный водонагреватель PVT (фотоэлектрический тепловой гибридный солнечный коллектор) стал революционной интегрированной технологией. Он гениально сочетает в себе фотоэлектрическую генерацию и производство солнечного тепла, одновременно вырабатывая электроэнергию и горячую воду в одном устройстве, что представляет собой высший уровень и направление развития комплексного использования солнечной энергии. 

В этой статье подробно рассматриваются технические основы, уникальные преимущества, сценарии применения и рыночная стоимость солнечных водонагревателей PVT, что дает вам полное представление об этой передовой энергетической технологии будущего.

I. Технический принцип: одна плата для двух целей, полный сбор энергии

Основная концепция конструкции компонента PVT заключается в поэтапном использовании энергии и скоординированном повышении эффективности системы. 

Фотоэлектрическая генерация энергии (PV) на верхнем уровне 

Верхний слой модуля представляет собой обычный фотоэлектрический элемент на основе кремния (монокристаллический кремний или поликристаллический кремний), который отвечает за улавливание видимой части солнечного спектра и непосредственное преобразование ее в электрическую энергию. 

Фототермическое накопление тепла в нижнем слое (T) 

При работе фотоэлектрические элементы выделяют большое количество тепла, что приводит к повышению их температуры. Известно, что эффективность генерации энергии фотоэлектрическими элементами снижается с повышением температуры (имея отрицательный температурный коэффициент). 

Модуль PVT представляет собой циркуляционный трубопровод для жидкости (обычно металлический канал), расположенный под фотоэлектрической панелью. Протекающая по нему теплопроводящая среда (обычно антифриз или вода) позволяет эффективно и быстро отводить тепло, генерируемое солнечными элементами.

Процесс повышения синергетической эффективности

Повышение эффективности охлаждения: процесс охлаждения поддерживает рабочую температуру фотоэлектрических элементов в эффективном диапазоне, тем самым повышая их эффективность и срок службы. Исследования показывают, что эффективное охлаждение может увеличить выработку электроэнергии на 5–15%. 

Использование отходящего тепла: нагретый теплоноситель переносит тепло через теплообменник для нагрева воды в резервуаре, генерируя ценную тепловую энергию (горячую воду), тем самым достигая полного использования солнечного спектра (света и тепла). 

Проще говоря, система PVT обеспечивает «и электроэнергию, и тепло», максимально увеличивая ценность солнечной панели.

II. Основные преимущества: почему это будущая тенденция?

Чрезвычайно высокая комплексная эффективность и использование пространства 

Если традиционные системы должны одновременно вырабатывать электроэнергию и тепло, необходимо устанавливать фотоэлектрические панели и коллекторы отдельно, что занимает большую площадь на крыше. Система PVT выполняет две функции с помощью одного устройства. Она обеспечивает максимальную выработку энергии при той же площади и особенно подходит для крыш или балконов с ограниченным пространством для установки.

Более высокая окупаемость инвестиций (ROI) 

Одна система, два типа выработки энергии. Пользователи могут не только экономить на счетах за электроэнергию или газ для горячего водоснабжения, но и экономить на счетах за электроэнергию или даже получать доход от её продажи благодаря модели «самостоятельная выработка, собственное потребление и подача излишков электроэнергии в сеть». Двойное преимущество значительно сокращает срок окупаемости инвестиций.

Системное сотрудничество, 1+1>2 

Увеличение выработки электроэнергии за счет эффекта охлаждения является «чистой выгодой», которая делает общую экономичность системы PVT выше, чем при установке двух отдельных систем.

Эстетические преимущества интеграции зданий (BIPVT) 

Внешний вид панелей PVT очень похож на внешний вид обычных фотоэлектрических панелей, что облегчает их бесшовную интеграцию с крышами или фасадами зданий. Их аккуратные и однородные формы соответствуют эстетике современного архитектурного дизайна и способствуют повышению технологичности и ценности зданий.

Доступно круглый год с сезонным балансом 

Летом выработка электроэнергии высока, а получаемая горячая вода может использоваться для бытовых нужд или подогрева бассейна. Хотя зимой выработка электроэнергии снижается, гелиотермальная часть всё равно может эффективно накапливать тепло для отопления или горячего водоснабжения, обеспечивая сезонный баланс выработки энергии.

IV. Сценарии применения: кому больше всего подходят системы PVT?

Технология PVT со своими уникальными преимуществами особенно выделяется в следующих сценариях: 

1. Элитные дома и виллы: владельцы обычно предъявляют высокие требования к энергетической независимости, качеству жизни и архитектурной эстетике. Система PVT может одновременно обеспечивать электроэнергией, горячей водой и отоплением (в сочетании с тёплым полом или фанкойлами). 

Коммерческие и общественные здания, такие как гостиницы, школы, больницы и спортзалы, испытывают огромный спрос как на горячую воду, так и на электроэнергию. Система PVT может значительно снизить их эксплуатационные расходы. 

2. В области сельского хозяйства и рыболовства: может использоваться для отопления теплиц, поддержания постоянной температуры в аквакультуре и одновременного обеспечения электроэнергией сельскохозяйственных объектов, достигая комплексного энергоснабжения. 

3. Обновление города и строительство новых экологичных зданий: достижение целей по энергосбережению на ограниченной площади крыши — это инновационный подход к получению сертификатов экологичного строительства, таких как LEED и BREEAM.

V. Технические аспекты и руководство по покупке

Выбор типа 

1. PVT с жидкостным охлаждением: основной тип, в котором в качестве охлаждающей среды используется антифриз или вода, с относительно высокой температурой тепловыделения (50–80 ℃), что делает его более подходящим для бытового горячего водоснабжения и отопления. 

2. Воздушный PVT: в качестве охлаждающей среды используется воздух, что упрощает систему, но снижает теплоотдачу. Обычно используется для предварительного подогрева воздуха.

Качество ключевых компонентов 

1. Для фотоэлектрической секции: предпочтительны высокоэффективные монокристаллические кремниевые элементы, идеальный вариант которых — эффективность преобразования более 20%. 

2. Проточный канал и процесс сварки: конструкция проточного канала должна быть разумной, а сварка — надежной, чтобы исключить риск утечки при длительном использовании. 

3. Изоляционный слой: Изоляционный слой на обратной стороне платы имеет жизненно важное значение и должен эффективно снижать потери тепла.

Системная интеграция и управление 

Система PVT требует интеллектуальной системы управления для координации управления распределением, хранением и использованием электрической и тепловой энергии, а также их взаимодействия с энергосистемой. Крайне важно выбрать бренд с передовыми технологиями.

Установка и послепродажное обслуживание 

Система достаточно сложна и должна быть спроектирована, установлена ​​и отлажена командой, прошедшей профессиональную подготовку, а также должно быть обеспечено надежное послепродажное обслуживание.

VI. Выводы и перспективы на будущее

Солнечный водонагреватель PVT — это не просто набор оборудования, а системное новшество в энергетическом мышлении. Он преодолевает ограничения, связанные с единичным применением традиционных технологий солнечной энергетики. Благодаря поэтапному использованию энергии и координации систем он поднял эффективность использования солнечной энергии на единицу площади до беспрецедентного уровня. 

Хотя её первоначальная стоимость всё ещё выше, чем стоимость одиночной системы в настоящее время, по мере постоянного совершенствования технологий и масштабирования производства она будет продолжать снижаться. Для пользователей, стремящихся к энергетической независимости, высокому качеству жизни, высокой окупаемости инвестиций и экологическим преимуществам, система PVT, несомненно, является стратегическим вложением в будущее. 

Это не просто водонагреватель или набор фотоэлектрических панелей, а миниатюрная интегрированная электростанция. Выбирая PVT, вы выбираете более эффективный способ использования энергии, более экономичные долгосрочные преимущества и более современную концепцию низкоуглеродного образа жизни, закладывая прочную основу для перехода к полностью электрическому обществу и интеллектуальному управлению энергией.