Un pannello ibrido PVT sovrappone celle fotovoltaiche a un assorbitore di calore in un unico modulo: le celle convertono la luce solare in elettricità, mentre l'assorbitore incollato sul loro retro cattura il calore che le celle non possono utilizzare e lo trasferisce a un fluido in circolazione. Estrarre quel calore mantiene le celle più fresche di 10–20 °C, con un aumento della resa elettrica di circa il 3–8%, fornendo al tempo stesso acqua calda utilizzabile dalla stessa superficie di tetto.
Quali sono gli strati all'interno di un pannello PVT?
Un collettore ibrido PVT è un modulo fotovoltaico e un assorbitore solare termico integrati in un unico telaio. Dal lato del sole verso il basso, gli strati lavorano insieme come un unico dispositivo energetico:
| Strato (dall'alto verso il basso) | Funzione |
|---|---|
| Vetro solare temprato | Protegge le celle e lascia passare la luce solare |
| Celle fotovoltaiche incapsulate | Convertono circa un quinto della luce solare in elettricità |
| Assorbitore conduttore di calore | Preleva il calore che le celle scartano |
| Canali per il fluido | Portano il glicole o l'acqua che trasporta il calore |
| Isolamento posteriore o retro aperto (a seconda del modello) | Orienta il pannello verso la resa termica o elettrica |
| Telaio, cablaggio e attacchi idraulici | Connettori fotovoltaici standard più raccordi di mandata e ritorno |
Dal punto di vista elettrico il pannello si comporta come un normale modulo fotovoltaico e si collega a un inverter di stringa; dal punto di vista idraulico si comporta come un collettore solare e si allaccia a un circuito chiuso.
Come fa un solo pannello a produrre due forme di energia contemporaneamente?
Le celle fotovoltaiche cristalline trasformano in elettricità solo circa il 20–22% della luce solare incidente: la maggior parte dell'energia solare diventa calore all'interno della cella. Un normale modulo fotovoltaico cede semplicemente quel calore al vento. In un modulo PVT l'assorbitore laminato contro le celle lo conduce invece nel fluido in circolazione, così un solo metro quadrato di tetto fornisce due produzioni simultanee: elettricità in corrente continua verso l'inverter e calore a 25–60 °C verso un bollitore, una piscina o un circuito sorgente di una pompa di calore. Nessuna delle due produzioni interrompe l'altra: procedono in parallelo ogni volta che splende il sole.
Perché raffreddare le celle fotovoltaiche aumenta la produzione di elettricità?
Perché il silicio lavora meglio al freddo. Le celle cristalline perdono circa lo 0,3–0,5% della loro resa per ogni grado di riscaldamento sopra il punto nominale di 25 °C e un modulo da tetto non raffreddato in estate funziona abitualmente 30–40 °C sopra la temperatura ambiente. L'estrazione di calore in un pannello PVT mantiene le celle più fresche di 10–20 °C rispetto a un modulo equivalente non raffreddato, il che si traduce in circa il 3–8% di elettricità in più nell'arco dell'anno. La fisica è approfondita in i pannelli solari producono più elettricità se raffreddati?.
Dove va il calore captato?
Il lato termico si collega come qualsiasi circuito solare termico: un gruppo di circolazione fa circolare il fluido nel campo di pannelli e cede il calore a un serpentino in un bollitore per acqua calda, a uno scambiatore per piscina o al lato sorgente di una pompa di calore salamoia-acqua. La configurazione con pompa di calore, in cui il pannello sostituisce l'unità esterna o la sonda geotermica, è l'applicazione in più rapida crescita ed è spiegata in come un pannello PVT funziona da sorgente per una pompa di calore. Le temperature di mandata tipiche nelle diverse stagioni sono trattate in che temperatura dell'acqua produce un pannello PVT.
Quanto è efficiente un pannello PVT nel complesso?
Contando entrambe le produzioni, un pannello PVT fornisce da 3 a 4 volte l'energia totale di un normale modulo fotovoltaico della stessa superficie quando il calore viene effettivamente utilizzato: elettricità più calore possono insieme superare il 60% di conversione della luce solare incidente, contro circa il 20% del solo fotovoltaico. La tecnologia è consolidata, non sperimentale: il rapporto Solar Heat Worldwide dell'IEA SHC indica ben oltre un milione di metri quadrati di collettori PVT installati nel mondo, e l'IEA SHC Task 60 documenta impianti monitorati in tutta Europa. Solimpeks produce pannelli ibridi PV-T a Konya dal 2008; l'attuale PV-T 590 ha una potenza elettrica nominale di 590 Wp, possiede la certificazione Solar Keymark tramite Kiwa Cermet Italia (licenza 16918 Rev.0) e la certificazione del modulo fotovoltaico IEC 61215/61730-1 (16917 Rev.0). Se la resa combinata giustifichi il pannello per il Suo edificio è valutato in modo obiettivo in i pannelli PVT sono migliori del fotovoltaico semplice?.
Domande frequenti
Un pannello PVT produce comunque elettricità se non uso il calore?
Sì: il lato fotovoltaico funziona in modo indipendente, come un normale modulo. Ma se il circuito termico non estrae mai calore si perde il vantaggio del raffreddamento e il pannello lavora alle temperature del fotovoltaico convenzionale, quindi la convenienza economica dipende dall'avere una reale richiesta di calore, come acqua calda, una piscina o una sorgente per pompa di calore.
I pannelli PVT funzionano nei giorni nuvolosi?
Sì. Le celle fotovoltaiche producono con la luce diffusa a potenza ridotta e l'assorbitore capta comunque calore a bassa temperatura. I pannelli PVT non vetrati scambiano calore anche con l'aria ambiente, ed è per questo che restano utili come sorgente per pompa di calore anche con cielo coperto.
I pannelli PVT possono sostituire sia i moduli fotovoltaici sia i collettori solari termici?
Sui tetti dove lo spazio è limitato sì: è questo il loro vantaggio principale, perché un solo campo di pannelli fornisce entrambe le produzioni dalla stessa superficie. Dove lo spazio sul tetto è illimitato, fotovoltaico e termico separati possono essere dimensionati in modo indipendente; il confronto è trattato nell'articolo dedicato a PVT e fotovoltaico e solare termico separati.
Quale potenza elettrica ha un pannello PVT moderno?
I moduli PVT di ultima generazione eguagliano le potenze del fotovoltaico tradizionale. Il Solimpeks PV-T 590, ad esempio, ha una potenza elettrica nominale di 590 Wp, con l'assorbitore termico aggiunto dietro le celle e non a spese della capacità elettrica.