Moduły PVT łączą dwa źródła energii w jednym panelu ramowym PV

Analizując właściwości spektralne ciekłokrystalicznego ogniwa fotowoltaicznego (PV) okazuje się, że tylko niewielka część widma słonecznego jest wykorzystywana do przetwarzania na energię elektryczną (kolor niebieski na wykresie poniżej) a pozostała, dominująca (kolor pomarańczowy) przekształca się w ciepło. Na podstawie analiz naukowych, w szczególności autorstwa Patrick Dupeyrat, Christophe Ménézo, Harry Wirth, Matthias Rommel [1]. Wiemy, że około 10% promieniowania słonecznego padającego na ogniwo fotowoltaiczne ulega odbiciu i nie może zostać wykorzystane, a zaledwie około 17% z pozostałych 90% promieniowania absorbowanego przez ogniwo może zostać przekształcone w energię elektryczną, podczas gdy aż 73% może zostać zamienione w energię cieplną.

[1] Źródło: Udoskonalenie właściwości optycznych modułu PV do zastosowania w hybrydowym kolektorze fotowoltaiczno-termicznym (PVT).” Solar Energy Materials and Solar Cells, tom 95, numer 8.

Można zatem powiedzieć, że w standardowych krzemowych ogniwach słonecznych (PV) moc cieplna pozostaje niewykorzystana, co wywiera negatywny wpływ na sprawność elektryczną (spadek napięcia w obwodzie otwartym, obniżenie sprawności w punkcie maksymalnej mocy). Dlatego zapobieganie tym zjawiskom przez opracowanie rozwiązania, które jak najlepiej wykorzysta w tym samym czasie obie formy energii (elektryczną i cieplną) stanowiło kluczową motywację dla wielu zespołów naukowców i inżynierów na świecie. Rozwiązaniem tym okazał się moduł hybrydowy (PVT) typu OMEGA , który możliwie w największym stopniu wykorzystuje spektrum promieniowania i jego natężenie przez całą dobę.

Firma Camel Solar, we współpracy z centrum badawczo-rozwojowym Plasma dąży od wielu lat do poprawy wydajności kolektora PVT prowadząc prace badawczo-rozwojowe. Obecnie (tj. Od dnia 2.07.2025 po przeniesieniu praw do własności intelektualnej z Camel Solar do Calores Sp. z o.o.) kluczowe prace B+R w zakresie PVT oraz systemów ciepłowniczych opartych na PVT są z powodzeniem kontynuowane i rozszerzane przez spółkę Calores Sp. z o.o. Rezultatem tych prac jest unikatowy kolektor PVT o wysokim poziomie innowacyjności.

Przełomowy charakter modułów PVT marki Calores został potwierdzony przez niezależne laboratoria badawcze w zakresie kluczowych parametrów monitorowanych w czasie rzeczywistym. Jednoczesnym pomiarom poddawane były charakterystyki cieplne i elektryczne modułów PVT. Testy przeprowadzone na kolektorze słonecznym PVT przez szwajcarską firmę SPF obejmowały: wydajność, współczynnik strat ciepła, zależność strat ciepła od temperatury i prędkości wiatru, efektywną pojemność cieplną, zależność wydajności bezstratnej od prędkości wiatru oraz straty promieniowania.

Model PVT na symulatorze słonecznym. Instytut SPF.

Powyższe testy stanowią istotną część procesu innowacyjnego technologii PVT z powodzeniem weryfikując nasze założenia naukowe i techniczne oraz potwierdzając, że cele dotyczące zwiększenia wydajności kolektorów PVT poprzez innowacyjną technologię OMEGA jak również cele dotyczące zdolności do produkcji zaawansowanych modeli paneli PVT zostały osiągnięte. Do najważniejszych rezultatów prac B+R dotyczących modułów PVT należą:

Na spektakularny rezultat wieloletniego procesu prac B+R w postaci wysokowydajnego kolektora Calores-PVT składają się następujące innowacje częściowe:

Opracowanie nano spoiwa termoprzewodzącego i jego zastosowanie do układów PVT: Spoiwo umożliwia lepszy transfer ciepła z folii tylnej do absorbera aluminiowego (we współpracy z prof. dr hab. Anką Trajkovską Petkoską prace obejmowały:

Potrzeba opracowania spoiwa przewodzącego ciepło, ale izolującego elektrycznie, była „bardziej niż konieczna” w przypadku modułów PVT. Otóż odpowiednie połączenie części PV i T na całej powierzchni przylegania jest bardzo ważne ze względu na: lepszą przewodność cieplną, poprawę rozpraszania ciepła, izolację elektryczną, wysoką wytrzymałość dielektryczną i napięcie przebicia, kompensację różnic w rozszerzalności cieplnej między płytą Tedlar i absorberem OMEGA, brak ryzyka rozszczepienia się obu części w długim czasie eksploatacji, zastosowanie lżejszych części, wypełniaczy o niskiej gęstości, mniejsze straty ciepła i brak podatności na korozję.

Opracowanie powłoki antykorozyjnej na rurze miedzianej gwarantującej wysoką odporność na korozję wewnętrznej powierzchni rury, co z kolei umożliwia bezpośrednią cyrkulację chloranu lub słonej wody basenowej przez kolektor PVT.