Módulo fotovoltaico térmico híbrido PVT-E

1. Visão geral do produto

Os coletores solares térmicos e os módulos fotovoltaicos (PV) são atualmente as duas principais tecnologias solares integradas em edifícios que apoiam a transição global para edifícios neutros em carbono. No entanto, cada uma destas tecnologias fornece tradicionalmente apenas uma única forma de energia: os módulos fotovoltaicos geram eletricidade, enquanto os coletores solares térmicos fornecem calor. Nenhuma das duas tecnologias, isoladamente, é capaz de satisfazer simultaneamente a procura integrada de electricidade, aquecimento, refrigeração e águas quentes sanitárias de um edifício moderno. Esta limitação estrutural leva tanto à utilização subóptima da energia como à utilização ineficiente das superfícies disponíveis do edifício.

A tecnologia híbrida PVT (Fotovoltaico-Térmica) representa uma solução sistemática para este problema. Ao combinar as funções fotovoltaica e térmica solar num único módulo integrado, a tecnologia PVT permite a produção simultânea de eletricidade e calor a partir da mesma abertura solar. Desta forma, todo o potencial energético do espectro solar pode ser aproveitado de forma mais eficiente, transformando a radiação solar incidente em energia elétrica e térmica, com uma eficiência global do sistema significativamente superior.

O módulo híbrido PVT-E é um produto avançado de conversão de energia que transforma a radiação solar em energia elétrica e térmica utilizável num único componente. A sua principal inovação reside no acoplamento de um subsistema de captação de energia térmica diretamente à parte traseira do módulo fotovoltaico através de uma estrutura integrada de extração de calor. Esta configuração permite que o calor residual gerado durante o processo de conversão fotovoltaica seja recuperado e reutilizado, em vez de dissipado no ambiente.

Os subsistemas térmico e elétrico não são simplesmente combinados mecanicamente, mas sim concebidos em conjunto de acordo com as suas respetivas gamas de temperatura de funcionamento e características de conversão de energia. Através do design coordenado do sistema térmico-elétrico, o módulo PVT-E permite o funcionamento estável e eficiente de ambas as funções sob condições externas dinâmicas. Esta operação coordenada minimiza as perdas internas de energia, estabiliza a temperatura de funcionamento fotovoltaico e melhora significativamente a eficiência global de utilização da radiação solar.

Em comparação com os módulos fotovoltaicos convencionais independentes, o módulo PVT-E aumenta a produção combinada de energia elétrica e térmica em aproximadamente duas a três vezes por unidade de área. Isto torna-o adequado para uma vasta gama de aplicações em edifícios e infraestruturas, incluindo aquecimento ambiente, fornecimento de água quente sanitária e procura de calor industrial a baixa temperatura. Ao substituir as fontes de energia convencionais baseadas em combustíveis fósseis, o módulo PVT-E contribui diretamente para a redução das emissões de gases com efeito de estufa e apoia a descarbonização a longo prazo do ambiente construído.

2. Vantagens do produto

(1) Vantagem de Eficiência

O módulo PVT-E consegue uma eficiência energética global significativamente superior aos módulos fotovoltaicos ou aos coletores solares térmicos que operam independentemente. Ao integrar a recuperação térmica com a geração de energia elétrica, o sistema consegue uma eficiência combinada de utilização da energia solar de até 80%.

O desempenho das células fotovoltaicas é fortemente influenciado pela temperatura de funcionamento. Para células solares de silício cristalino, cada aumento de 1°C na temperatura da célula reduz normalmente a eficiência de conversão elétrica em aproximadamente 0,3% a 0,5%. O módulo PVT-E extrai ativamente o calor da parte traseira das células fotovoltaicas, mantendo a temperatura da célula dentro do intervalo ideal e, assim, estabilizando e aumentando a produção elétrica, enquanto produz simultaneamente energia térmica utilizável.

Esta dupla vantagem — melhor desempenho eléctrico e recuperação da produção térmica — cria um ganho de eficiência sinérgico que não pode ser alcançado por sistemas fotovoltaicos e térmicos separados.

(2) Vantagem de Utilização do Espaço

Em ambientes urbanos densos e projetos de edifícios modernos, as áreas disponíveis em telhados e fachadas são frequentemente limitadas. O módulo PVT-E produz eletricidade e calor a partir da mesma área, duplicando efetivamente a produção de energia funcional por metro quadrado.

Comparado com a abordagem convencional de instalação de painéis fotovoltaicos e coletores solares térmicos separados, o sistema PVT-E reduz a área de instalação necessária em aproximadamente 50%, permitindo uma maior densidade de energia em telhados e fachadas de edifícios sem aumentar a área ocupada pela estrutura.

(3) Vantagem Ambiental

O sistema PVT-E opera sem emissões diretas de dióxido de carbono durante o funcionamento. Fornece eletricidade e calor renováveis ​​a edifícios e processos industriais, substituindo diretamente as fontes de energia baseadas em combustíveis fósseis, como o carvão, o petróleo e o gás natural.

Ao fornecer ambas as formas de energia a partir de uma única fonte renovável, o módulo PVT-E contribui para reduções substanciais nas emissões operacionais de carbono e apoia os objectivos de mitigação climática a longo prazo nos sectores da construção civil e industrial.

(4) Vantagem Económica

A produção simultânea de electricidade e de calor cria dois fluxos de valor económico paralelos a partir de um único investimento. Os utilizadores beneficiam ao mesmo tempo da redução das compras de eletricidade e da redução do consumo de combustível para aquecimento.

Além disso, ao manter temperaturas de funcionamento mais baixas para as células fotovoltaicas, o sistema reduz o stress térmico nos materiais de encapsulamento e nos componentes elétricos, prolongando a vida útil do módulo e reduzindo os custos de manutenção ao longo do ciclo de vida. Isto resulta num melhor desempenho financeiro a longo prazo e num maior retorno do investimento em comparação com as soluções solares convencionais.

3. Principais Indicadores de Desempenho Técnico

(1) Acoplamento térmico-elétrico para uma utilização ótima da energia

O módulo PVT-E emprega uma tecnologia avançada de acoplamento térmico-elétrico para fornecer calor e energia integrados a partir de um único componente. Durante a conversão fotovoltaica, uma parcela significativa da radiação solar absorvida é convertida em calor. Este calor é ativamente captado pelo subsistema térmico integrado e transportado para longe da camada fotovoltaica.

Controlando a temperatura da superfície das células fotovoltaicas dentro do intervalo ideal de eficiência de 25–45 °C, o sistema mantém um elevado desempenho elétrico, ao mesmo tempo que recupera energia térmica para utilização no edifício. Como resultado, a eficiência global de utilização da energia solar ultrapassa os 80%.

(2) Controlo de temperatura para longevidade e fiabilidade

As elevadas temperaturas de funcionamento aceleram o envelhecimento dos materiais de encapsulamento e do isolamento elétrico e aumentam o risco de formação de pontos quentes que podem danificar as células fotovoltaicas. A gestão térmica ativa do sistema PVT-E reduz o stress térmico, retarda a degradação do material e mitiga o risco de pontos quentes.

Como resultado, o sistema não só prolonga a vida útil do módulo, como também aumenta a geração cumulativa de eletricidade ao longo da vida útil do módulo em mais de 16% em comparação com os sistemas fotovoltaicos convencionais que operam a temperaturas mais elevadas.

(3) Tecnologia avançada de laminação a vácuo e cura térmica

O módulo PVT-E supera os principais desafios associados à laminação a vácuo e à cura térmica no fabrico de módulos híbridos. Através de processos otimizados de laminação a vácuo e colagem por cura térmica, o sistema consegue uma integração estrutural sem defeitos entre as camadas fotovoltaicas e térmicas.

O processo elimina microfissuras, bolhas de ar e defeitos de delaminação, resultando num desempenho estável a longo prazo, maior fiabilidade estrutural e eficiência termoelétrica sustentada durante todo o ciclo de vida do produto.

4. Inovações e avanços tecnológicos

(1) Conversão de energia de alta eficiência e dupla otimização

Ao estudar os mecanismos de acoplamento fotovoltaico-térmico e ao estabelecer modelos de acoplamento transitório, o sistema permite o controlo preciso dos parâmetros do fluido de trabalho através de uma regulação baseada em PID. Isto mantém o módulo dentro da sua gama de temperatura ideal, atingindo 22,4% de eficiência elétrica e mais de 35% de eficiência térmica, aumentando a utilização total da energia solar em mais de três vezes em comparação com os sistemas tradicionais.

(2) Integração de revestimento seletivo espectral

O sistema incorpora revestimentos seletivos espectrais multicamadas produzidos através de processos combinados de PVD e CVD. Estes revestimentos permitem a utilização de uma vasta gama do espectro solar, otimizando a absorção e a eficiência de conversão numa vasta gama de comprimentos de onda e maximizando a utilização da energia ótica.

(3) Tecnologia de acoplamento de transferência de calor de alta eficiência

Os processos avançados de colagem abordam desafios relacionados com a compatibilidade de materiais, adesão entre camadas e controlo de tensões térmicas em condições de vácuo. A cura com gradiente de temperatura otimizado e a disposição dos dissipadores de calor reduzem a resistência térmica interfacial e melhoram tanto a eficiência da transferência de calor como a estabilidade a longo prazo.

(4) Projeto de baixa perda térmica

Através de modelação multifísica e análise de perdas térmicas, o sistema integra isolamento composto por aerogel, camadas de isolamento escalonadas, revestimentos seletivos e embalagem a vácuo numa arquitetura abrangente de baixas perdas. Isto reduz significativamente as perdas de calor por convecção e radiação, preservando a qualidade da energia térmica para uma utilização prática.

5. Porquê escolher Soletks Solar

A Soletks Solar estabeleceu uma cadeia tecnológica e industrial completa no campo da energia solar limpa. A empresa detém mais de 30 patentes essenciais que abrangem revestimentos absorvedores seletivos, acoplamento térmico-elétrico e integração de sistemas térmicos de placa plana, estando a maioria das tecnologias já industrializadas.

Uma plataforma plana de 500 m² para testes de energia limpa, equipada com analisadores espectrais, sistemas de teste IV e equipamento para testes de desempenho térmico, garante a validação completa do produto. Linhas de produção inteligentes, com taxas de automatização superiores a 85%, garantem uma qualidade consistente, elevada eficiência produtiva e entregas fiáveis.

Graças à sua sólida experiência técnica, maturidade industrial e rigoroso controlo de qualidade, a Soletks Solar oferece não só produtos avançados, mas também fiabilidade técnica a longo prazo para clientes que procuram soluções energéticas sustentáveis.