Pode o PVT gerar calor e eletricidade ao mesmo tempo?

Sim. Um coletor fotovoltaico-térmico combina a geração de eletricidade com um absorvedor térmico que transfere calor para um circuito de fluido ou ar. As duas saídas necessitam de medição e valorização separadas.

Um edifício pode usar a eletricidade diretamente ou exportá-la. O calor pode pré-aquecer água doméstica, apoiar uma piscina, fornecer uma carga de aquecimento adequada ou servir como fonte para uma bomba de calor. Estes usos exigem diferentes temperaturas de operação e diferentes configurações do sistema.

A Tarefa 60 do IEA SHC fornece uma base técnica útil, incluindo trabalho sobre indicadores de desempenho PVT e sistemas de exemplo. As suas publicações distinguem o desempenho do coletor do comportamento do sistema completo, uma distinção essencial ao comparar propostas comerciais.

Comece pelo papel térmico

Peça ao projetista para declarar qual é a função do circuito térmico PVT antes de discutir a eficiência combinada.

Os designs de PVT variam. Um coletor descoberto destinado a apoiar uma bomba de calor não pode ser assumido como tendo o desempenho de um coletor envidraçado que fornece água mais quente diretamente. Compare o modelo real nas condições relevantes de temperatura, vento e irradiância.

A temperatura de entrega exigida do edifício também é importante. Uma contribuição de pré-aquecimento não estabelece que o sistema possa satisfazer de forma independente o requisito final de água quente. O aquecimento de reserva e a estratégia de higiene aplicável continuam a fazer parte do projeto completo.

Conte o calor onde se torna útil

Uma proposta pode reportar a produção do coletor, o calor que entra no armazenamento, o calor que sai do armazenamento ou o calor fornecido a uma carga. Cada um é uma quantidade válida, mas não são intercambiáveis.

Para a avaliação económica, conte o calor que efetivamente reduz a energia comprada do sistema alternativo. Considere as perdas de transferência, as perdas de armazenamento, os períodos sem procura e o calor que é rejeitado.

Uma simples multiplicação anual da potência térmica nominal pelas horas de sol é inadequada. A potência nominal descreve uma condição de teste; não descreve temperaturas variáveis do fluido, controlos, clima e procura do edifício.

Por exemplo, a página do produto SOLETKS PVT-E lista 580 W de potência elétrica máxima em STC e 1.180 W de potência térmica de pico. Estas são classificações de potência, não previsões anuais de kWh. A página não estabelece que os dois picos ocorrem simultaneamente na mesma condição de funcionamento. Solicite as condições de teste térmico e os dados de desempenho específicos do modelo antes de estimar a produção anual.

Para um sistema de uso direto, um cronograma de comparação útil é:

Produção térmica do coletor
- perdas antes do limite de entrega acordado
- calor indisponível para a carga devido ao momento ou temperatura
- calor rejeitado ou não utilizado
= calor útil que substitui o fornecimento de calor alternativo

Evite subtrair perdas duas vezes se a simulação já reportar calor útil do lado da carga. Indique o limite de saída junto a cada valor de energia reportado.

A Eletricidade e o Calor Têm Valores Financeiros Diferentes

A eletricidade consumida no local geralmente evita a tarifa de importação aplicável. A eletricidade exportada recebe o pagamento real de exportação. Nenhuma deve ser automaticamente atribuída ao mesmo valor que a energia térmica.

Para um cálculo simples de eletricidade:

Valor da eletricidade = kWh autoconsumidos x preço de importação evitado
                  + kWh exportados x preço de exportação

Assuma, apenas para efeitos ilustrativos, uma geração anual de 20.000 kWh, 70% de autoconsumo, um preço de importação evitado de USD 0,20/kWh e um pagamento de exportação de USD 0,05/kWh:

Eletricidade autoconsumida = 14.000 kWh
Eletricidade exportada = 6.000 kWh
Valor anual da eletricidade = 14.000 x 0,20 + 6.000 x 0,05
                         = USD 3.100

Este cálculo exclui tarifas de procura, preços variáveis no tempo e outros efeitos de faturação. Um modelo de projeto deve utilizar a tarifa real e a sobreposição entre geração e carga.

Para calor de utilização direta que substitui uma caldeira, estime o combustível evitado utilizando a eficiência relevante e o preço do combustível. Para calor que substitui a produção de uma bomba de calor, utilize a eletricidade que teria sido necessária nessa condição de funcionamento. Um kWh de calor não deve receber automaticamente o valor de um kWh de eletricidade.

Compare o Custo Adicional com o Benefício Adicional

Uma proposta de PVT pode ter um valor energético total positivo, embora ofereça um retorno fraco em comparação com o PV convencional. Uma comparação incremental revela a diferença.

Assuma dois orçamentos de projeto inventados para o mesmo local:

Assume-se deliberadamente uma produção elétrica igual para isolar o valor do circuito térmico. Disposições reais do telhado, classificações dos módulos e temperaturas de operação podem produzir diferentes rendimentos elétricos; essas diferenças devem ser incluídas numa comparação real.

O prémio do PVT aqui é de USD 20.000. Suponha que cada kWh térmico útil substitui USD 0,08 do custo de aquecimento no mesmo ponto de entrega. Esse é um custo assumido por kWh de calor útil, não uma tarifa de combustível de entrada.

Os sistemas nestes cenários não são projetos dimensionados. A tabela mostra o que deve ser testado: se o campo de coletores proposto e o edifício conseguem, de facto, atingir o calor útil assumido.

O resultado de 50 anos não é uma previsão de vida útil. Indica que este investimento ilustrativo dificilmente se justificará pelas poupanças anuais indicadas num período de estudo prático. O retorno simples também ignora financiamento, substituições, degradação e desconto; utilize uma comparação de ciclo de vida para a decisão final.

Avalie a Integração da Bomba de Calor PVT no Limite do Sistema

Quando o PVT fornece o evaporador de uma bomba de calor, o calor da fonte é uma entrada para a bomba de calor. Não deve ser contado uma vez como calor útil entregue e novamente dentro da saída final da bomba de calor.

Compare a eletricidade necessária para fornecer o mesmo calor útil no sistema de referência e no sistema assistido por PVT, incluindo a fronteira de energia auxiliar escolhida.

Para um exemplo inventado, considere um calor útil anual de 50.000 kWh. Assuma um fator de desempenho sazonal de referência de 3,0 e um fator proposto de 4,0, ambos medidos na mesma fronteira:

Eletricidade de referência = 50.000 / 3,0 = 16.667 kWh/ano
Eletricidade proposta = 50.000 / 4,0 = 12.500 kWh/ano
Redução de eletricidade = aproximadamente 4.167 kWh/ano
Valor a USD 0,20/kWh = aproximadamente USD 833/ano

O aumento de 3,0 para 4,0 é uma suposição, não um benefício PVT reivindicado. Deve ser apoiado por um modelo adequado ou por evidências monitorizadas. Adicione qualquer consumo auxiliar excluído desses fatores e compare os custos adicionais de instalação e manutenção.

Se a eletricidade fotovoltaica alimentar a bomba de calor, reconcilie o autoconsumo e as compras à rede num único balanço energético. O mesmo kWh gerado não pode ser simultaneamente creditado como exportação e como eletricidade evitada da bomba de calor.

Quando é que o PVT Merece um Estudo de Viabilidade Detalhado?

O PVT merece uma análise mais aprofundada quando a área do telhado é limitada, o local tem uma procura térmica recorrente e o coletor proposto pode fornecer uma temperatura útil ou uma condição de fonte para a bomba de calor. Um edifício com procura de eletricidade durante o dia e uma carga consistente de água quente ou piscina pode oferecer um ponto de partida útil.

Solicite uma avaliação mais cautelosa quando a carga térmica for maioritariamente sazonal, a sala de caldeiras for distante, o armazenamento for difícil de acomodar ou o sistema de aquecimento de referência já fornecer calor de baixo custo de forma eficiente. Estas condições não excluem automaticamente o PVT, mas podem reduzir o valor do circuito térmico adicional.

A evidência decisiva é uma comparação utilizando as mesmas condições meteorológicas, área de piso ou restrição de telhado, serviço de calor e pressupostos tarifários. Inclua PV convencional mais uma bomba de calor e PV separado mais térmico solar onde essas alternativas forem viáveis.

Inclua os Requisitos de Serviço na Comparação

O PVT adiciona componentes hidráulicos ao equipamento elétrico. Solicite um âmbito de manutenção claro para fluido, bombas, sensores, juntas, permutadores de calor e controlos, conforme aplicável ao projeto selecionado. Verifique o acesso às ligações do telhado e se a manutenção de uma parte requer a interferência noutra.

Compare a cobertura da garantia para as partes elétrica e térmica separadamente. Pergunte quais temperaturas de funcionamento, fluidos e registos de manutenção as garantias exigem. Uma garantia de módulo longa não estabelece que cada componente do sistema está coberto pelo mesmo período.

Para o âmbito da manutenção térmica, utilize o Guia de manutenção solar térmica SOLETKS juntamente com a documentação exata do equipamento.

O que Solicitar Antes de Aprovar uma Proposta PVT

Peça ao fornecedor um pacote de comparação conciso:

1. Modelo exato do módulo, função térmica e esquema do sistema proposto.

2. Dados de teste elétrico e térmico com condições de funcionamento identificadas.

3. Valores anuais de eletricidade, calor útil e energia comprada em limites explícitos.

4. Resultados mensais ou horários que mostrem a correspondência da procura e o tratamento do calor excedente.

5. Âmbito instalado, custos operacionais e pressupostos de substituição.

6. Uma comparação com um sistema alternativo com os mesmos requisitos de serviço.

7. Posições de medição e um método acordado para verificar o desempenho após a comissionamento.

Mantenha os estudos históricos em contexto. O governo do Reino Unido Relatório de recolha de provas PVTfoi publicado em 2016; trata-se de uma pesquisa de base, não de evidência de preços atuais de produtos, incentivos atuais ou do desempenho de um modelo específico da SOLETKS.

Perguntas Frequentes