Jak moduły PVT łączą dwie energie w jednym panelu

Analizując właściwości spektralne klasycznych ogniw PV, stwierdzono, że większość energii słonecznej nie zamienia się w prąd, a jedynie w ciepło. W tradycyjnym panelu jest to efekt uboczny — w technologii PVT ciepło staje się zasobem, który można odzyskać.[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% zamienia się w ciepło.

Zatem można 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 poprzez opracowanie rozwiązania, które w tym samym czasie jak najlepiej wykorzysta obie formy energii — elektryczną i cieplną — stanowiło kluczową motywację dla wielu zespołów naukowców i inżynierów na świecie.

Rozwiązaniem tym okazał się moduł hybrydowy PVT, który w największym stopniu wykorzystuje spektrum promieniowania i jego natężenie przez całą dobę.

Opis wykresu: Oś x wykresu przedstawia długość fali w nanometrach, a oś y widmowe natężenie napromienienia w W/m²nm. Różnokolorowe obszary na wykresie reprezentują różne składowe energii. Kluczowe parametry obejmują natężenie promieniowania słonecznego, straty optyczne, straty ciepła, zyski ciepła i zyski energii elektrycznej. Różne kolory reprezentują różne aspekty procesu energetycznego: pomarańczowy dotyczy konwersji termicznej, niebieski konwersji fotowoltaicznej natomiast szary odnosi się do innych strat.

W celu lepszego wyjaśnienia mechanizmu działania PVT przedstawiamy infografikę naukową koncepcję leżącą u podstaw badań nad opracowaniem modułu hybrydowego PVT w szczególności wykres widmowego natężenia promieniowania* oraz bilans energetyczny w tego rodzaju modułach. Wykres widmowego natężenia promieniowania przedstawia różne składowe, takie jak natężenie napromienienia słonecznego, straty optyczne, straty ciepła, zyski ciepła i zyski energii elektrycznej, przedstawione w funkcji długości fali. Na wykresie widać jak rozkładają się wzajemne oddziaływania (efekty) transformacji energii słonecznej.

W tylnej części modułu znajduje się wymiennik cieplny z glikolem lub wodą, który odbiera ciepło z ogniw PV i przekazuje je do:

Firma Camel Solar, we współpracy z centrum badawczo-rozwojowym Plasma dąży od wielu lat do poprawy wydajności kolektora PVT. Od 2.07.2025 r. prawa własności intelektualnej zostały przeniesione do Calores Sp. z o.o., która kontynuuje i rozwija kluczowe prace B+R w zakresie technologii PVT i systemów ciepłowniczych.Rezultatem jest unikatowy kolektor PVT o wysokim poziomie innowacyjności.

Przełomowy charakter modułów PVT marki Calores (wcześniej Camel Solar PVT) został potwierdzony przez centra testowe mierzące i monitorujące w czasie rzeczywistym charakterystyki cieplne i elektryczne modułów.

Testy szwajcarskiej firmy SPF obejmowały m.in.:

Powyższe testy potwierdziły naukowe i techniczne założenia projektu – cele dotyczące zwiększenia wydajności i możliwości produkcji zaawansowanych modeli paneli PVT zostały osiągnięte.

Umożliwia lepszy transfer ciepła z folii tylnej do absorbera aluminiowego (opracowany z prof. dr hab. Anką Trajkovską Petkoską). Celem było stworzenie kleju, który przewodzi ciepło, ale izoluje elektrycznie — kluczowe dla modułów PVT. Zapewnia m.in.:

Opracowanie powłoki samoczyszczącej, antyrefleksyjnej i odpornej na zabrudzenia. Własności samoczyszczące i zapobiegające brudzeniu się paneli PVT przekładają się na niskie koszty utrzymania i konserwacji paneli PVT (w przeciwieństwie do typowych paneli PV). Opracowana powłoka spełnia jednocześnie wszystkie wymagania jakie powinna spełniać powłoka w użytkowaniu paneli takich jak panele PVT oraz PV, mianowicie:

Opracowanie powłoki antykorozyjnej na rurze miedzianej gwarantującej wysoką odporność na korozję wewnętrznej powierzchni rury stanowiło jeden z istotnych etapów rozwoju modułów PVT. Dzięki tej technologii możliwa jest bezpośrednia cyrkulacja chlorowanej lub słonej wody basenowej przez kolektor PVT bez ryzyka uszkodzenia instalacji i spadku wydajności w dłuższym okresie użytkowania.

Powłoka tworzy trwałą, cienką barierę ochronną, która izoluje powierzchnię miedzi od kontaktu z agresywnym środowiskiem chemicznym, a jednocześnie zachowuje wysoką przewodność cieplną, co pozwala na skuteczne przenoszenie energii między wymiennikiem a medium roboczym. Zastosowany materiał odporny jest na wysokie temperatury i wahania pH, dzięki czemu zapewnia długotrwałą stabilność eksploatacyjną nawet w trudnych warunkach pracy.

W efekcie powłoka antykorozyjna wydłuża żywotność kolektora PVT, eliminuje konieczność stosowania dodatkowych inhibitorów korozji w układzie i umożliwia zastosowanie technologii PVT w systemach o podwyższonym ryzyku chemicznym, takich jak instalacje basenowe, przemysłowe czy geotermalne.

Ważną częścią prac B+R było także opracowanie dwóch typów modułów PVT zróżnicowanych pod względem ułożenia: wersja pozioma i wersja pionowa. Dysponowanie w ofercie zarówno wariantem pionowym, jak i poziomym ułatwia klientom oraz instalatorom dopasowanie projektu instalacji PVT do specyfiki miejsca, warunków klimatycznych oraz optymalizację wydajności i rentowności systemu w ujęciu całorocznym.

Energia słoneczna to jedyne źródło, które potrafi jednocześnie ogrzać i zasilić nasz dom. Wystarczy ją dobrze zagospodarować.
— Zespół CaloRES

Techniczne i praktyczne uzasadnienie dla poziomego ułożenia paneli PVT obejmuje następujące zalety: wyższa efektywność energetyczna latem, gdy słońce znajduje się wysoko na niebie, estetyczne dopasowanie do tradycyjnych dachów oraz możliwość wykorzystania trudno dostępnych przestrzeni, np. dachów mansardowych lub z lukarnami. Dodatkowo umożliwia instalację większej liczby modułów na ograniczonej powierzchni, co może przełożyć się na wyższy roczny uzysk energii z całego dachu, nawet jeśli wydajność pojedynczego modułu jest nieco niższa.

Z kolei uzasadnienie dla pionowego ułożenia paneli PVT obejmuje takie zalety jak: ułatwione odprowadzanie śniegu zimą, mniejsze ryzyko zabrudzeń i rzadsza potrzeba czyszczenia, ponieważ pionowe panele gromadzą mniej kurzu i zanieczyszczeń. Ponadto charakteryzują się niższymi kosztami instalacji i łatwiejszą konserwacją. Pionowe systemy mogą mieć specyficzny profil produkcji energii (zwłaszcza części PV), z dwoma pikami w ciągu dnia – rano i po południu –, co może zwiększyć autokonsumpcję i zmniejszyć potrzebę magazynowania nadmiarowej energii.