FAQ sui pannelli ibridi PVT

Sì. Un pannello ibrido PVT (fotovoltaico-termico) fissa un assorbitore solare termico sul retro di un normale laminato fotovoltaico, così un unico pannello invia elettricità all'inverter e calore a un accumulo o a una pompa di calore. Sono una classe di prodotti consolidata e certificata, non un prototipo: la parte termica è provata secondo EN ISO 9806 e quella elettrica secondo IEC 61215 e IEC 61730. Solimpeks progetta e produce internamente i propri pannelli ibridi PV-T dal 2008.

La luce solare colpisce le celle fotovoltaiche, circa un quinto diventa elettricità e la maggior parte del resto diventa calore. Un circuito a fluido (acqua e glicole in canali di rame o alluminio fissati sul retro del laminato) porta via quel calore verso un accumulo o una pompa di calore e di conseguenza le celle lavorano più fredde. Poiché il silicio cristallino perde rendimento man mano che si scalda, lo stesso pannello guadagna qualcosa su entrambi i fronti. Il meccanismo è descritto alla voce [collettore ibrido PVT](knowledge/glossary/pvt-hybrid-collector).

Per metro quadrato di tetto, chiaramente sì; per euro speso solo per l'elettricità, no. Un pannello PVT produce elettricità nello stesso intervallo di un modulo fotovoltaico equivalente e in più aggiunge calore utilizzabile, ma costa di più, richiede un circuito idraulico e si ripaga solo se esiste un reale fabbisogno di calore in grado di assorbire la produzione. Il PVT vince dove la superficie del tetto è la risorsa scarsa e il calore serve tutto l'anno.

Nelle condizioni dell'Europa centrale un pannello PVT aggiunge in genere 200–350 kWh di calore utilizzabile per m² all'anno ai 160–220 kWh di elettricità per m² che un modulo fotovoltaico della stessa superficie produrrebbe: circa il doppio o il triplo dell'energia utile totale dallo stesso tetto. Conviene trattare con cautela le promesse di cinque o sei volte più energia: confrontano calore a bassa temperatura ed elettricità kilowattora per kilowattora, un confronto che non è paritario.

Come valore combinato istantaneo, sì: con un circuito freddo un pannello PVT non vetrato può convertire il 70–80% dell'irradianza che lo colpisce in elettricità più calore di basso livello in quel momento. Non è paragonabile al rendimento del 20% circa di un modulo fotovoltaico, perché la maggior parte di quell'80% è calore a 20–40 °C e non elettricità. Le rese annuali del sistema sono sempre ben al di sotto del valore istantaneo di picco.

Tre reggono alla prova della pratica: più energia totale per metro quadrato di tetto, celle più fredde e quindi un modesto guadagno elettrico e, quando lo si usa come sorgente per una pompa di calore, una fonte di calore che non richiede sonde geotermiche, né unità esterna con ventola, né un campo di collettori separato. Un unico sistema di montaggio e un unico insieme di passaggi in copertura servono entrambe le produzioni, il che semplifica l'installazione.

Tre aspetti da pianificare: un prezzo per pannello più alto rispetto al fotovoltaico, compensato dal ricavare calore ed elettricità dalla stessa superficie di tetto; un circuito idraulico con la manutenzione che ogni circuito solare comporta (controllo del glicole, vaso di espansione, circolatore, centralina); e la necessità di un reale fabbisogno di calore, perché il calore non utilizzato non viene mai raccolto, ed è per questo che il PVT viene scelto per edifici con fabbisogno di acqua calda tutto l'anno o come sorgente per pompe di calore. Chiedere al pannello acqua calda ad alta temperatura fa lavorare le celle più calde, perciò i sistemi PVT sono progettati intorno a basse temperature di circuito.

Sì, dove lo spazio sul tetto è limitato e il fabbisogno di calore dura tutto l'anno, e soprattutto quando una pompa di calore usa i pannelli come propria sorgente, sostituendo l'unità esterna con ventola o una sonda geotermica. Su un tetto ampio con un modesto fabbisogno di acqua calda, moduli fotovoltaici e collettori solari termici separati possono fornire la stessa energia con una spesa minore, perciò decidono superficie del tetto e carico. Il confronto è sviluppato in [PVT o fotovoltaico e solare termico separati](knowledge/questions/pvt-vs-separate-pv-and-solar-thermal).

Dipende dal tipo di pannello, non solo dal sole. Un pannello non vetrato (WISC) è un dispositivo a bassa temperatura che dà il meglio quando il fluido in ingresso è alla temperatura ambiente o al di sotto, e in pratica fornisce calore utile in una fascia di circa 0–40 °C, esattamente ciò che vogliono l'evaporatore di una pompa di calore, una piscina o un accumulo di preriscaldamento. Un pannello PVT vetrato si comporta come un collettore piano e può portare un accumulo a 60 °C e oltre, al prezzo di celle più calde e di una resa elettrica inferiore.

Molto più bassa di quella di un collettore tradizionale se il pannello è non vetrato: senza vetro e senza isolamento frontale, la sua temperatura massima senza circolazione resta sotto circa 100 °C, ed è per questo che in questi pannelli sono accettabili componenti in alluminio e polimeri. Un pannello PVT vetrato è un caso diverso: l'isolamento anteriore e posteriore può spingerlo oltre i 150 °C, perciò materiali, fluido e [vaso di espansione](knowledge/glossary/expansion-vessel) vanno tutti specificati per quella condizione. Si confronti con i 170–200 °C che un collettore piano vetrato raggiunge in [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature).

È fissata dall'antigelo, non dal pannello. I pannelli PVT non vetrati usati come sorgente per pompe di calore funzionano abitualmente sotto 0 °C per progetto e una miscela di glicole propilenico di circa il 40% in volume protegge fino a circa −20 °C. Si verifichi la temperatura minima di funzionamento dichiarata dal produttore e si adegui la concentrazione di [glicole propilenico](knowledge/glossary/propylene-glycol) alla notte più fredda di progetto del sito.

La parte fotovoltaica funziona ogni volta che c'è luce diurna e la parte termica continua a funzionare in un modo in cui un collettore ordinario non può. Poiché un pannello PVT non vetrato scambia calore con l'aria circostante oltre che con il sole, può ancora innalzare la temperatura del circuito sorgente di una pompa di calore in una giornata invernale grigia e persino dopo il tramonto, ogni volta che l'aria è più calda del circuito. La produzione diretta di acqua calda invece crolla in inverno, ed è per questo che i sistemi PVT per climi freddi sono progettati intorno a una pompa di calore e non intorno alla produzione diretta di acqua calda.

Sì: un campo PVT non vetrato può sostituire la sonda geotermica di un sistema geotermico o l'unità esterna con ventola di uno ad aria, alimentando una pompa di calore salamoia-acqua. Il campo deve allora essere dimensionato in base alla richiesta dell'evaporatore della pompa di calore e non in base al fabbisogno di acqua calda, e la maggior parte dei progetti aggiunge volume lato sorgente in modo che il circuito possa superare i periodi nuvolosi. L'architettura è descritta in [come un pannello PVT alimenta una pompa di calore](knowledge/questions/how-does-a-pvt-panel-feed-a-heat-pump).

Come valore di pianificazione, circa 2–3 m² di PVT non vetrato per ogni kW di potenza termica della pompa di calore, da confermare poi con una simulazione del sistema. Il valore reale dipende dal clima locale, dai coefficienti di prestazione certificati del pannello e dal fatto che il campo debba coprire l'intero carico dell'evaporatore o lavori insieme a una seconda sorgente. Una sorgente solare per pompa di calore non va mai dimensionata con la sola regola empirica.

Sì, ed è normale. Quando il circuito lavora sotto il punto di rugiada il pannello raccoglie condensa e sotto 0 °C questa diventa brina, che aggiunge calore latente al circuito sorgente mentre si forma. Di solito scompare passivamente con il sole o con l'aumento della temperatura dell'aria e alcune centraline eseguono un breve [sbrinamento](knowledge/glossary/defrost-cycle) attivo con fluido caldo proveniente dall'accumulo; a differenza di un'unità ad aria non ci sono né ventola né rumore.

Scelga il pannello in base alla temperatura a cui lavorerà il suo circuito. Un pannello non vetrato non isolato o alettato scambia calore liberamente con l'aria, ed è esattamente ciò che serve per un circuito sorgente di pompa di calore che lavora intorno o sotto la temperatura ambiente, perché può così raccogliere calore ambientale quando il sole è debole. Un pannello isolato o vetrato trattiene il calore ed è la scelta giusta solo quando il circuito deve lavorare ben al di sopra della temperatura ambiente, come nella produzione diretta di acqua calda.

Vetro frontale, incapsulante e celle cristalline come in qualsiasi modulo fotovoltaico; dietro di essi uno scambiatore di calore con canali di rame o alluminio, spesso una lamiera roll-bond a tutta superficie, fissato al laminato; l'isolamento posteriore nei tipi vetrati; un telaio; e i collegamenti idraulici a ciascuna estremità. La parte elettrica termina in una scatola di giunzione con connettori fotovoltaici standard, quindi il pannello si cabla in una normale stringa come qualsiasi modulo.

Richiedono un antigelo, in genere una miscela di acqua e glicole propilenico al 33–45% in volume, perché un circuito sul tetto lasciato con sola acqua gela e spacca l'assorbitore. I pannelli usati come sorgente per pompe di calore vengono fatti lavorare deliberatamente sotto 0 °C, perciò il glicole è un requisito di progetto e non un'assicurazione invernale. Faccia controllare ogni 2–3 anni la concentrazione e il pH del fluido.

Il rischio è basso ed è una proprietà provata, non una questione di opinione. La [ISO 9806](knowledge/glossary/iso-9806) sottopone i collettori a una prova di shock termico esterno (acqua fredda spruzzata su un collettore caldo) e a una prova di shock termico interno, in cui fluido freddo viene iniettato in un collettore in stagnazione, e un pannello certificato deve superare entrambe senza danni. I pannelli PVT non vetrati sono i meno esposti in assoluto, perché non raggiungono mai le temperature di un collettore vetrato.

Il circuito perde pressione, il manometro e il vaso di espansione lo mostrano e una centralina configurata correttamente ferma il circolatore prima che il pannello si svuoti. Il fluido è una miscela di glicole propilenico a bassa tossicità, ma va comunque tenuto lontano da scarichi e corsi d'acqua. In pratica la grande maggioranza delle perdite avviene su raccordi a compressione e collegamenti flessibili e non nell'assorbitore stesso.

Solo se il produttore lo dichiara. Un [sistema drain-back](knowledge/glossary/drain-back-system) richiede che ogni parte dell'assorbitore e delle tubazioni si svuoti per gravità, il che esige una geometria interna dei canali adatta e una caduta continua dal pannello al vaso di drain-back. Molti assorbitori PVT non riescono a svuotarsi completamente da soli, perciò se lo faccia confermare per iscritto anziché darlo per scontato.

Dal punto di vista elettrico sì: il laminato fotovoltaico produce energia sia che il fluido circoli dietro di esso sia che resti fermo. Ma un circuito termico non utilizzato deve comunque essere lasciato in uno stato definito, riempito e pressurizzato oppure completamente svuotato, secondo le istruzioni del produttore. Il PVT esprime il suo valore quando entrambe le produzioni vengono utilizzate, perciò viene scelto per edifici con un fabbisogno di calore o con una pompa di calore da alimentare.

L'area lorda è la dimensione complessiva esterna del pannello, mentre l'[area di apertura](knowledge/glossary/aperture-area) è la superficie più piccola attraverso cui la radiazione raggiunge effettivamente l'assorbitore. I dati di prestazione certificati sono sempre pubblicati rispetto a una superficie di riferimento dichiarata, perciò due offerte possono sembrare molto diverse semplicemente perché una riporta metri quadrati lordi e l'altra di apertura. Confronti la produzione annua in kWh e non la superficie, e verifichi quale superficie di riferimento usano i valori.

WISC sta per wind and infrared sensitive collector (collettore sensibile a vento e infrarossi), il termine delle norme di prova per un collettore privo di copertura frontale, la cui resa dipende da velocità del vento e radiazione a onda lunga oltre che dalla luce solare. La EN ISO 9806 prova questi collettori in condizioni di vento definite e pubblica per essi coefficienti aggiuntivi, ed è per questo che la scheda tecnica di un collettore non vetrato riporta più parametri di una di un collettore vetrato. La maggior parte dei pannelli PVT venduti per il servizio con pompe di calore è WISC e il certificato [Solar Keymark](knowledge/glossary/solar-keymark) lo indica esplicitamente.

Si può contare su 25 anni, la stessa vita di progetto del modulo fotovoltaico da cui è costruito. Entrambi i regimi di certificazione includono l'invecchiamento: la IEC 61215 applica al laminato prove di caldo umido, umidità-gelo e cicli termici, e la EN ISO 9806 aggiunge alla parte termica prove di esposizione, stagnazione e shock termico. La manutenzione segue il normale calendario di un circuito solare (glicole ogni 2–3 anni più un controllo visivo dopo una grandinata violenta), come illustrato in [quanto durano i collettori solari](knowledge/questions/how-long-do-solar-collectors-last).

Vanno giudicati dai certificati e non dal prezzo. Chieda i parametri termici EN ISO 9806 a supporto di un certificato Solar Keymark insieme ai dati elettrici IEC 61215 e IEC 61730: un fornitore che non è in grado di fornire entrambi vende un pannello che non si può confrontare e che, in diversi Paesi, non può essere incentivato. Due pannelli visivamente identici possono differire di percentuali a due cifre nella resa annua.

Qualsiasi bollitore indiretto il cui serpentino sia dimensionato per una fonte di calore a bassa temperatura, oppure un accumulo inerziale al servizio della pompa di calore. Poiché il PVT non vetrato fornisce calore a temperatura modesta, la superficie dello scambiatore di calore conta più del volume: è lo stesso motivo per cui i bollitori per pompe di calore usano serpentini molto più grandi di quelli per caldaie. Nei sistemi PVT più pompa di calore i pannelli di norma alimentano il lato sorgente della pompa di calore e l'accumulo viene allora scelto in funzione della pompa di calore, come illustrato nella [guida agli accumuli termici](knowledge/guides/thermal-storage-tanks-complete-guide).

Sì. Nell'UE moduli fotovoltaici e inverter rientrano nella direttiva RAEE (2012/19/UE), quindi i produttori devono finanziare il ritiro e il riciclo, e vetro, telaio in alluminio e assorbitore in rame o alluminio di un pannello PVT confluiscono tutti nei normali flussi di riciclo. Conviene chiedere al fornitore presso quale sistema collettivo nazionale RAEE è iscritto: è una domanda legittima in fase di gara.

I circuiti solari usano glicole propilenico anziché il tossico glicole etilenico, perché è facilmente biodegradabile e a bassa tossicità, lo stesso motivo per cui è accettato in ambito alimentare e farmaceutico. Un circuito residenziale contiene solo poche decine di litri e il fluido scaricato va conferito a un punto di raccolta di prodotti chimici o oli esausti, mai in uno scarico. I pacchetti di inibitori differiscono da un prodotto all'altro, perciò il fluido va smaltito come indica la scheda di sicurezza del produttore.