Il valore dell'80% è reale ma è un dato combinato di picco, non annuale: circa il 15–22% elettrico più il 55–60% termico, misurati a bassa temperatura del fluido e con pieno sole. L'utilizzo annuale combinato di un campo PVT domestico è più vicino al 45–60%. Riferito alla sola radiazione solare, un pannello scoperto può persino superare il 100%, perché si aggiunge il calore dell'ambiente.
Da dove viene il valore dell'80%?
Viene dalla somma di due rendimenti misurati in modo diverso. Il rendimento elettrico di un pannello PVT in condizioni di prova standard è del 15–22% per gli attuali moduli in silicio cristallino. Il suo rendimento termico a perdite zero, cioè l'intercetta della curva di rendimento del collettore misurata secondo la ISO 9806 con il fluido a temperatura ambiente, è in genere 0,55–0,60 per un pannello scoperto. Sommandoli si ottiene un valore poco sotto o poco sopra l'80%.
L'aritmetica è legittima. L'affermazione diventa fuorviante solo quando si omettono le condizioni. Quell'intercetta vale con differenza di temperatura nulla tra fluido e ambiente, con irraggiamento pieno e senza penalizzazione da vento. Se si porta il fluido 20 K sopra la temperatura ambiente, un pannello scoperto con un coefficiente di perdita termica vicino a 12 W/m²K ha già perso gran parte di quel rendimento termico.
Quale rendimento raggiunge un pannello PVT nell'arco di un anno?
| Grandezza | Valore tipico | Condizioni |
|---|---|---|
| Rendimento elettrico di picco | 15 – 22% | STC, temperatura di cella 25 °C |
| Rendimento termico a perdite zero (scoperto) | 0,55 – 0,60 | Fluido a temperatura ambiente, pieno sole |
| Rendimento combinato di picco | 70 – 82% | Entrambi i precedenti, contemporaneamente |
| Utilizzo combinato annuale | 45 – 60% | Temperature reali dell'accumulo e profilo di carico |
| Resa termica rispetto all'energia solare in ingresso, servizio come sorgente | Può superare il 100% | Calore ambientale aggiunto a quello solare (IEA SHC Task 60) |
L'ultima riga è quella a cui si fa più fatica a credere ed è la più difendibile. Quando un pannello scoperto funziona come sorgente per pompa di calore con il fluido al di sotto della temperatura ambiente, raccoglie calore dell'aria e della condensa oltre alla luce solare. Riferita alla radiazione solare che colpisce il pannello, la resa termica può superare il 100%: non si sta creando energia, la si sta prelevando da un secondo serbatoio che il sistema di riferimento ignora.
Perché un pannello ibrido può battere FV e termico separati in termini di resa totale?
Perché lo stesso metro quadro svolge due compiti e i due compiti si aiutano a vicenda. Il silicio perde lo 0,25–0,34% della potenza nominale per ogni grado a cui la cella si trova sopra i 25 °C: circa −0,34%/K per mono PERC, −0,29%/K per TOPCon e −0,25%/K per HJT. Un pannello raffreddato a 30 °C anziché a 60 °C restituisce quindi diversi punti percentuali di elettricità in più, ed è il meccanismo spiegato in i pannelli solari funzionano meglio se raffreddati?
Il costo è la temperatura. Mantenere fredde le celle significa mantenere freddo il fluido, il che limita il livello termico utile. Questo compromesso è l'intera tensione progettuale del PVT, ed è per questo che il confronto onesto riguarda l'energia utile totale per metro quadro, non il rendimento pubblicizzato. Dove la superficie del tetto è il vincolo determinante, il PVT di solito vince; dove non lo è, PVT contro fotovoltaico e solare termico separati la partita è davvero aperta.
Come si verifica un valore di rendimento dichiarato su una scheda tecnica?
Chieda tre valori e ignori il dato pubblicizzato:
- η0 (rendimento a perdite zero) e se è dichiarato su area lorda o area di apertura. I valori sull'area lorda appaiono peggiori e sono quelli riportati da un certificato Solar Keymark, quindi i dati basati su aree diverse non sono confrontabili.
- a1 e a2, i coefficienti di perdita termica, più il coefficiente del vento per i pannelli scoperti. Un a1 alto significa che il rendimento termico svanisce non appena il fluido si scalda.
- Il coefficiente di temperatura della potenza, in %/K, per il lato elettrico.
Con questi valori si può calcolare la resa alla temperatura di lavoro effettiva anziché al punto di prova. Un produttore che pubblica le curve complete, le temperature di stagnazione e i valori sull'area lorda Le dice qualcosa che una singola percentuale non può dire. Solimpeks pubblica su questa base i dati delle prove Solar Keymark per i propri pannelli ibridi PV-T.
Quindi dire 80% è corretto?
È corretto se accompagnato dalle condizioni, scorretto senza. Una versione precisa suona così: un pannello PVT scoperto converte fino a circa l'80% dell'energia solare incidente in elettricità utile e calore a bassa temperatura nel suo punto di prova, e il 45–60% nell'arco di un anno reale, mentre un modulo FV equivalente converte il 15–22% e disperde il resto come calore inutilizzato.
È la seconda parte della frase a contare commercialmente. Il confronto non è tra il PVT e un ideale teorico, ma tra il PVT e un modulo FV che butta via circa quattro quinti della luce solare che assorbe. Giudicato così, persino un valore annuale prudente del 50% di utilizzo combinato è un grande guadagno per metro quadro, purché esista un carico reale, tutto l'anno, per il calore a bassa temperatura.
Domande frequenti
Un pannello PVT è più efficiente di un pannello FV?
In energia totale per metro quadro sì, in genere da tre a cinque volte di più, perché la resa termica supera di molto quella elettrica. Nel solo rendimento elettrico i due sono vicini, con il PVT leggermente avanti con il caldo grazie al raffreddamento delle celle.
Come può il rendimento termico superare il 100%?
Solo quando il rendimento è riferito alla sola radiazione solare. Un pannello scoperto che funziona sotto la temperatura ambiente assorbe calore anche dall'aria, dalla pioggia e dall'ambiente circostante, quindi la resa termica utile può superare la luce solare che colpisce il pannello. Nessun bilancio energetico viene violato.
Un pannello PVT vetrato ha un rendimento più alto?
Ha un rendimento termico più alto a temperature elevate e raggiunge 50–70 °C in uscita, ma fa lavorare le celle più calde e in genere cede il 5–8% della resa elettrica annuale. Scelga in base alla temperatura richiesta dal carico, non al valore di rendimento pubblicizzato.
Quale valore di rendimento devo usare per un calcolo del tempo di ritorno dell'investimento?
Nessuno dei due valori di picco. Usi la resa annuale in kWh per m² di elettricità e in kWh per m² di calore alla temperatura reale dell'accumulo, ricavate dalla curva di prestazione certificata. I rendimenti di picco sovrastimano di molto la produzione di un impianto domestico.