Care este stadiul actual al cercetărilor privind sistemele solar fotovoltaico-termice?

Sistemele solare fotovoltaice-termice (PV/T) sunt un sistem cuprinzător care combină conversia termică solară și generarea de energie fotovoltaică. Sistemul utilizează module fotovoltaice ca parte a colectorului și utilizează căldura din modulele fotovoltaice prin fluidul de lucru care curge în conducta din spatele colectorului, cum ar fi încălzirea clădirilor și furnizarea de apă caldă menajeră. Sistemele PV/T pot fi compuse din multe tipuri diferite, în funcție de diferențele dintre modulele fotovoltaice și colectoare, cum ar fi colectoarele plate și colectoarele concentratoare. Modulele fotovoltaice pot folosi siliciu monocristalin, siliciu policristalin, semiconductori cu peliculă subțire etc., iar fluidele de lucru pot folosi apă, aer, freon etc.

Cele mai vechi cercetări asupra sistemelor PV/T pot fi urmărite încă din anii 1970. Kern și Russell, folosind aerul și apa ca medii de curgere, au propus câteva concepte principale ale sistemelor PVlT pe baza rezultatelor experimentale măsurate. Hendriea a propus un model teoretic al sistemelor PVlT prin utilizarea tehnologiei convenționale de colectare a căldurii. Florschuetz a extins domeniul de aplicare al modelului Hottel-Whillie pentru a analiza sistemele PV/T.

Metoda numerică propusă de Raghuraman poate fi utilizată pentru a prezice performanța colectoarelor termice cu plăci plane fotovoltaice în aer. Cox și Raghuraman au studiat un sistem compozit aer-fotovoltaic tipic și au efectuat simulări pe computer folosind o nouă celulă tipică de siliciu pentru a reduce costul sistemului, în timp ce Loferslti și colab. a comparat rezultatele unei analize spațiale independente cu rezultatele măsurate și a dat rezultatele analizei unui sistem compozit cu circulație a aerului amplasat într-o reședință. Bhargava și Prikash au studiat ambii factori precum debitul masei de aer, lungimea/adâncimea/proporția celulelor solare absorbante într-un sistem PVrI cu un singur canal și au efectuat studii experimentale relevante asupra impactului lor asupra performanței sistemului.

Pe de altă parte, combinația dintre sistemul PV/T și tehnologia pompei de încălzire asistată de solar face posibilă utilizarea apei menajere la temperatură înaltă și o performanță excelentă de răcire PV. Refrigerantul lichid se evaporă în conducta din spatele colectorului cu plăci plate, făcând colectorul PV/T și evaporatorul combinate într-unul singur. Prin ciclul Rankine, energia solară este absorbită de evaporatorul PV/T la temperatura ambientală regională și apoi eliberată pe condensatorul răcit cu apă la o temperatură mai ridicată, ceea ce reduce temperatura panoului și îmbunătățește eficiența fotovoltaică a celulei fotovoltaice. Deoarece noul sistem are o temperatură de evaporare mai mare decât pompa de căldură tradițională cu sursă de aer, coeficientul de performanță al sistemului a fost de asemenea îmbunătățit.

În ultimii ani, s-au înregistrat noi progrese în cercetarea sistemelor PV/T. Bazilian et al. au demonstrat direcția de aplicare și dezvoltare a tehnologiei PV/T în activitatea lor. Huang şi colab. a studiat un sistem cuprinzător PV/T și colector de apă solară folosind module comune de celule solare din siliciu policristalin și a folosit conceptul de eficiență de economisire a energiei primare pentru a compara și analiza performanța generală a sistemului cu cea a colectoarelor solare tradiționale de apă. Zondag şi colab. a folosit o serie de modele de simulare în stare constantă și dinamică pentru a analiza performanța unui sistem de colectare a apei PV/T.