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Panneau solaire hybride - PVT

Panneau solaire hybride - PVT

Un hybride de panneau solaire (défini comme collecteur avec plus de précision PVT P hoto V oltaic et acronyme T hermique) est un dispositif qui permet la conversion de l'énergie rayonnée par le soleil, en partie en énergie électrique et en partie en énergie calorifique par combinaison de l'effet d'un module photovoltaïque et d'un panneau solaire thermique (cogénération photovoltaïque).

Par conséquent, un panneau solaire hybride est composé d'un collecteur photovoltaïque auquel est associé un échangeur de chaleur, capable de chauffer un fluide grâce à la partie du rayonnement solaire non convertie en énergie électrique.

Origine du panneau solaire hybride ou PVT

Depuis l'origine de la conversion photovoltaïque, il a été observé que le taux de conversion du rayonnement solaire en énergie électrique dépend de la température de la cellule solaire photovoltaïque qui effectue la conversion. Les performances du panneau solaire diminuent avec l'augmentation de la température de la cellule photovoltaïque. Comme ce taux de conversion est de l'ordre de 15-20% (pour les cellules au silicium cristallin commun), il s'avère que les 80-85% résiduels sont convertis en énergie thermique ou en chaleur sensible (c'est-à-dire que la cellule est chauffée). réduit considérablement les performances du panneau photovoltaïque.

A titre d'exemple, pour des cellules polycristallines avec un taux de décroissance de rendement typique de l'ordre de 0,39% / ° C (relatif), un rendement de 17% à 25 ° C tombe à 14% à environ 70 ° C .

Une solution à ce problème a été identifiée dans la possibilité de refroidir les cellules en utilisant un fluide caloporteur thermodynamique qui élimine la chaleur produite. Un effet secondaire et important est lié à l'exploitation de cette chaleur pour satisfaire un utilisateur thermique, similaire à un panneau solaire thermique.

La performance énergétique globale (c.-à-d. Considérant la chaleur récupérée et l'électricité produite comme un effet utile) dépasse normalement 40% et peut atteindre 50-60% dans des conditions favorables.

Structure d'un collecteur solaire hybride PVT

Un collecteur solaire hybride PVT est une association d'un collecteur photovoltaïque et d'un échangeur de chaleur. Le collecteur photovoltaïque est presque toujours du type vitré, pour réduire la perte de chaleur.

Analysons différents types de capteurs solaires.

Capteurs solaires avec chambre à air frontale

Les capteurs solaires à chambre d'air frontale exploitent l'effet de serre. Ils sont utilisés presque exclusivement pour l'échange de chaleur avec l'air.

Capteurs solaires sans tube

Les collecteurs solaires sans tube sont les collecteurs les plus courants.

Dans ce type de capteurs, l'échange d' énergie thermique a lieu à l'arrière du collecteur photovoltaïque; c'est une structure obligatoire dans le cas du refroidissement liquide, puisque l'échangeur masquerait les cellules photovoltaïques. Dans tous les cas, il présente l'avantage d'un emplacement ultérieur des conduites d'alimentation et d'évacuation des fluides, ce qui poserait autrement des problèmes d'ombrage.

Capteurs solaires liquides

Comparé à un panneau photovoltaïque normal, dans un collecteur de liquide, il y a l'ajout d'un échangeur de chaleur et son isolation. Cet échangeur peut être de diverses formes; dans les cas les plus fréquents, il se compose de tuyaux en cuivre adhérents, avec plusieurs technologies, à la feuille de support ou, plus efficacement, il se compose d'un échangeur à rouleaux en aluminium qui permet une meilleure transmission de la chaleur. L'échange de chaleur avec le collecteur de liquide est très efficace pour refroidir les cellules photovoltaïques, ce qui augmente leur performance.

Dollars de concentration de collecteurs

En abandonnant l'utilisation des cellules de silicium et l'introduction de la technologie des couches minces, il est possible de concevoir un panneau hybride qui se penche sur l'utilisation de la concentration solaire. Une application intéressante voit la présence d'un concentrateur (CPC anglais Composé parabolique Concentrator) dans un tube dont le foyer est placé sur la surface duquel se trouve de côté d'un film mince de cellule solaire en film (par exemple, CIS ou CIGS)

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Cette configuration permet d'atteindre des rendements plus élevés de cellules photovoltaïques (en raison de la concentration), mais en même temps une meilleure évacuation de la chaleur (puisque la cellule entière est en contact avec le fluide caloporteur).

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Dernier examen: 29 août 2018

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