Pannelli solari ibridi: permettono sia la produzione di energia elettrica sia di acqua calda
Un pannello solare ibrido (più correttamente definito come collettore PVT, acronimo dell'inglese PhotoVoltaic and Thermal) è un'apparecchiatura che permette la conversione dell'energia irradiata dal sole in parte in energia elettricae in parte in energia termica coniugando l'effetto di un modulo fotovoltaico e di un pannello solare termico (cogenerazione fotovoltaica).
Un pannello solare ibrido è dunque costituito da un collettore fotovoltaico al quale è associato uno scambiatore di calore in grado di riscaldare un fluido grazie alla parte di radiazione solare non convertita in energia elettrica.
Origine del PVT
Sin dall'origine della conversione fotovoltaica, si è notato che il tasso di conversione della radiazione solare in energia elettrica dipende dalla temperatura della cella solare che effettua la conversione, diminuendo all'aumento della temperatura stessa. Siccome questo tasso di conversione è nell'ordine del 10-15% (per le comuni celle al Si cristallino), ne risulta che l'85-90% residuo si converte in calore sensibile - in pratica si scalda la cella e quel tasso di conversione può scendere ben al di sotto del 10%. Ad esempio, per celle policristalline, un tasso tipico è di 0,47%/°C; in altri termini, un rendimento del 14% a 25 °C cade all'11% circa a 70 °C.
Si è quindi pensato di raffreddare le celle, facendo circolare un fluido freddo che scambi calore con la cella. Effetto collaterale, e importante, di questa tecnologia è il calore ceduto dalle celle al fluido che, nel caso di un liquido, può essere usato in modo analogo a quello che circola in un pannello solare termico.
Il rendimento energetico totale (ossia sommando il calore scambiato con il fluido alla conversione fotovoltaica) supera normalmente il 40%, potendo toccare in condizioni favorevoli il 50-60%.
Struttura di un collettore PVT
Come accennato, un collettore PVT è un'associazione di un collettore fotovoltaico e di uno scambiatore di calore. Il collettore fotovoltaico è quasi sempre del tipo vetrato, per riduzione della dispersione termica.
Collettori a camera d'aria frontale
Sfruttano l'effetto serra. Sono usati quasi esclusivamente per scambio termico con aria.
Collettori senza camera d'aria
Il tipo più diffuso. Qui lo scambio termico è effettuato sul retro del collettore fotovoltaico; è una struttura obbligata nel caso del raffreddamento a liquido, in quanto lo scambiatore maschererebbe le celle fotovoltaiche, ed ha comunque il vantaggio di una collocazione posteriore delle tubazioni di adduzione ed estrazione del fluido, che altrimenti porrebbero problemi di ombreggiature.
Collettori a liquido
Rispetto ad un normale collettore PV, in un collettore a liquido vi è l'aggiunta di uno scambiatore di calore e della relativa coibentazione. Questo scambiatore può essere di varie fogge; nei casi più frequenti è costituito da tubi di rame aderenti, con varie tecnologie, al backsheet o, in modo più efficace, è costituito da uno scambiatore di tipo roll-bond in alluminio, che consente una migliore trasmissione del calore.
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