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Panel solar híbrido - PVT

Panel solar híbrido - PVT

Un panel solar híbrido (definido más correctamente como colector PVT, un acrónimo P hoto V oltaic y T hermal) es un aparato que permite la conversión de la energía radiada por el sol en parte en energía eléctrica y en parte en energía térmica mediante la combinación de el efecto de un módulo fotovoltaico y un panel solar térmico (cogeneración fotovoltaica).

Por lo tanto, un panel solar híbrido está compuesto por un colector fotovoltaico al que está asociado un intercambiador de calor, capaz de calentar un fluido gracias a la parte de la radiación solar no convertida en energía eléctrica.

Origen del panel solar híbrido o PVT

Desde el origen de la conversión fotovoltaica, se ha observado que la tasa de conversión de la radiación solar en energía eléctrica depende de la temperatura de la célula fotovoltaica solar que realiza la conversión. El rendimiento del panel solar disminuye con el aumento de la temperatura de la celda fotovoltaica.  Como esta tasa de conversión es del orden del 15-20% (para las células de silicio cristalinas comunes), resulta que el 80-85% residual se convierte en energía calorífica o calor sensible (es decir, la célula se calienta) y esto reduce significativamente el rendimiento del panel fotovoltaico.

A modo de ejemplo, para células policristalinas con una tasa típica de decaimiento del rendimiento del orden de 0,39% / ° C (relativa), un rendimiento del 17% a 25 ° C se cae al 14% a aproximadamente 70 ° C.

Se ha identificado una solución a este problema en la posibilidad de enfriar las células utilizando un fluido de transferencia termodinámica de calor que elimina el calor producido. Un efecto secundario e importante está relacionado con la explotación de este calor para satisfacer a un usuario térmico, de forma similar a un panel solar térmico.

El rendimiento energético general (es decir, considerando el calor recuperado y la electricidad producida como un efecto útil) normalmente excede el 40%, pudiendo llegar al 50-60% en condiciones favorables.

Estructura de un colector solar híbrido PVT

Un colector solar híbrido PVT es una asociación de un colector fotovoltaico y un intercambiador de calor. El colector fotovoltaico es casi siempre del tipo glaseado, para reducir la pérdida de calor.

Analicemos distintos tipos de colectores solares.

Colectores solares con cámara de aire frontal

Los colectores solares con cámara de aire frontal explotan el efecto invernadero. Se usan casi exclusivamente para el intercambio de calor con aire.

Colectores solares sin cámara de aire

Los colectores solares sin cámara de aire son el más común de colectores.

En este tipo de colectores el intercambio de energía térmica se lleva a cabo en la parte posterior del colector fotovoltaico; es una estructura obligatoria en el caso del enfriamiento líquido, ya que el intercambiador enmascararía las células fotovoltaicas. En cualquier caso, tiene la ventaja de una ubicación posterior de las tuberías de suministro y extracción de fluido, lo que de otro modo plantearía problemas de sombreado.

Colectores solares líquidos

Comparado con un panel fotovoltaico normal, en un colector de líquido existe la adición de un intercambiador de calor y su aislamiento. Este intercambiador puede ser de diversas formas; en los casos más frecuentes se compone de tubos de cobre adherentes, con varias tecnologías, a la lámina de respaldo o, más efectivamente, consiste en un intercambiador de rollo de aluminio que permite una mejor transmisión del calor. El intercambio de calor con el colector de líquido es muy eficaz para enfriar las células fotovoltaicas, aumentando su rendimiento.

Colectores dólares de concentración

Al abandonar el uso de células de silicio y la introducción de la tecnología de película delgada, es posible diseñar un panel híbrido que vea el uso de la concentración solar. Una aplicación interesante ve la presencia de un concentrador (CPC Inglés Compuesto concentrador parabólico) en cuyo foco se coloca un tubo en cuya superficie lateral está sentado una película de células solares de película delgada (por ejemplo, CIS o CIGS).

Esta configuración hace que sea posible alcanzar mayores rendimientos de células fotovoltaicas (debido a la concentración), pero al mismo tiempo una eliminación de calor más eficaz (ya que toda la célula está en contacto con el fluido de transferencia de calor).

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Última revisión: 29 de agosto de 2018

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