Modulo ibrido PVT: Serie AL
1
Modulo ibrido PVT: Serie AL
♦ Una simbiosi perfetta delle prestazioni elettriche e termiche,
che consente di risparmiare spazio sul tetto e ridurre i tempi e i
materiali di installazione
Prodotto e distribuito
DA FOTOTHERM
realizzato con
MODULI "all black" ALEO S_79
2
Consumo di energia domestica
♦ Il consumo di energia di una casa è costituito da esigenze termiche (>80%) ed elettriche (<20%)
♦ Ecco perché la tecnologia PVT ha la capacità di adattarsi perfettamente a questi fabbisogni
energetici
Source of data: BFE, Analysis of swiss self consumption2000-2009 (12.2010)
3
Fonti di approvvigionamento energetico oggi
Energia annua
disponibile dal sole
Fabbisogno energetico
annuale del mondo
Riserve di Uranio
Riserve di carbone
Riserve di Gas
Riserve di petrolio
♦ Il sole è il
nostro più
grande
fornitore di
energia !
♦ Abbiamo la
tecnologia
per
utilizzare
l'energia
luminosa
così come
l'energia
termica
4
Utilizzo dell´energia solare
Impianti FV e impianti ST sono soluzioni consolidate per usare l´energia del sole:
♦ L´energia solare luminosa è utilizzata
dall’impianto fotovoltaico per fornire
energia per tutti i dispositivi elettrici
♦ L´energia solare termica viene
utilizzata dai collettori termici per il
riscaldamento dell'acqua e il
riscaldamento dell’abitazione
5
Utilizzo dell´energia solare
Gli impianti FV sono soluzioni consolidate di utilizzo
dell'energia luminosa del sole:
La maggior parte dell'energia solare viene sprecata
e non utilizzata dal fotovoltaico (circa il 74%)
AM 1.5 Spettro solare
Riflessione
Assorbimento
Energia dispersa
Conversione FV
Fonte:
Fonte Dupeyrat, Fraunhofer ISE.
6
L´efficienza del modulo ibrido PVT
♦ Il prodotto PVT Serie AL ha
un’efficienza termica di circa il
60%
AM 1.5 Spettro solare
molto vicino all’ottimo
teorico della tecnologia PVT
Riflessione
Assorbimento
Energia dispersa~74%
Conversione FV
♦ Se comparato ad un collettore
solare termico commerciale,
questo modulo ha
un’efficienza termica di circa il
16% in meno
questo16% in realtà
corrisponde alla conversione
elettrica (parte FV)
la somma dell’efficienza
elettrica e termica supera il 76%
questo porta ad un utilizzo
ottimizzato dell’energia solare
7
L'utilizzo di energia solare con il modulo PVT
serie AL
Irraggiamento
AM 1.5 Spettro solare
Riflessione
Assorbimento
Energia dispersa~74%
Conversione FV
Conversione FV
Perdite
Valorizzazione
termica PVT
Nel caso della soluzione PVT serie AL,
questa energia termica viene assorbita
efficacemente e ben utilizzata
Moduli PVT Serie AL
♦ Moduli FV aleo black di alta qualità con tecnologia di
cogenerazione PVT dal partner Fototherm
♦ Il sistema integra le fonti di energia elettrica e termica
unendo la funzionalità delle due tecnologie in modo
esteticamente gradevole
Non c’è bisogno di due pannelli diversi (FV + T) sul tetto
con due differenti rese estetiche ed una maggiore superficie
occupata!
♦ I moduli PVT della Serie AL hanno una performance
molto elevata grazie al fatto che il colore nero attira più il
calore che può essere assorbito dalla parte termica.
prestazione termica più alta disponibile sul mercato PVT
9
Moduli PVT Serie AL
Una simbiosi perfetta delle prestazioni elettriche e termiche che
consente di risparmiare spazio sul tetto e nei tempi di installazione:
♦ L’utilizzo della tecnologia PVT valorizza al meglio la
superficie disponibile, permette nelle moderne abitazioni
l’installazione di un impianto solare termico nello stesso spazio
destinato al fotovoltaico.
♦ Il tutto mantenendo un'unica ed uniforme estetica delle
superfici, risparmiando tempo e strutture di montaggio.
10
Moduli PVT Serie AL
♦ Nei prodotti commerciali le celle fotovoltaiche convertono
generalmente dal 13 al 18% dell’energia radiante incidente, la
restante energia resta intrappolata nella cella e va ad
aumentarne la temperatura con conseguente perdita di
efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche.
♦ La tecnologia Fototherm è basata sulla produzione fotovoltaica
abbinata al recupero di calore dalle celle fotovoltaiche di un
pannello cristallino, rivoluziona quindi la generazione
fotovoltaica permettendo un incremento della produzione
elettrica (15-20% su base annua) e la generazione
simultanea di energia termica.
♦ Nella configurazione con pompa di calore il risultato
della tecnologia PVT sarà misurabile dal
miglioramento del COP (efficienza pompa di calore)
11
Moduli PVT Serie AL
Un impianto residenziale
con moduli PVT serie AL
può veramente essere
chiamato "Energy-plushouse", correttamente
dimensionato permette
all’utenza l’indipendenza
energetica.
12
Qualità senza compromessi
♦
aleo solar e Fototherm utilizzano materiali di alta qualità sia per il modulo FV, sia per
la parte termica. Gli standard di qualità di produzione sono certificati ISO.
♦
Per i moduli PVT della Serie AL la tecnologia di scambio termico è ottenuta attraverso
l’utilizzo di fluido, differisce quindi da altri produttori PVT che utilizzano ad esempio
tecnologia di scambio termico con aria. Il modulo PVT Serie AL ha la maggiore
efficienza termica presente sul mercato PVT e quindi superiori prestazioni elettriche
grazie alla miglior fattore di scambio termico.
♦
Diversi produttori PVT utilizzano materiali che non possono lavorare in sistemi in
pressione, con coefficienti di dilatazione differenti o utilizzando scambiatori in alluminio
sensibili alla corrosione galvanica.
♦
Il modulo PVT Serie AL è un vero e proprio prodotto "made in Europe“.
♦
Con aleo solar, la garanzia della qualità inizia molto prima della produzione effettiva:
aleo procura i suoi materiali esclusivamente da fornitori certificati e garantisce così la
massima qualità possibile di tutti i componenti.
13
Applicazioni PVT
Il sistema PVT è particolamente indicato per:
♦
Edifici residenziali
♦
Edifici commerciali, industriali e agricoli
L’energia termica ed elettrica generate da un impianto termo
fotovoltaico con moduli Serie AL possono essere utilizzate per
soddisfare molteplici esigenze grazie alla modularità del sistema.
♦ Esse permettono un integrazione totale o parziale nella fornitura di
energia a:
♦Piscine
♦Impianti radianti a bassa temperatura
♦Uso in abbinato con pompa di calore (modulo come sonda geotermica)
♦Acqua calda sanitaria
♦Impianti industriali di processo
♦Solar cooling tramite sistemi ad assorbimento.
14
Applicazioni PVT: informazioni necessarie
Per soddisfare i desideri del cliente, si dovrebbero fornire le seguenti
informazioni:
♦ Luogo di installazione
♦ Il numero di persone che vivono in casa
♦ Se noto, l'utilizzo di acqua calda su base annua (ad esempio 100L/giorno
@ 45 °C, oppure il consumo annuale di fonte fossile per la produzione termica)
♦ Quanto è grande la struttura (casa, albergo, cantina, x mq, ecc)?
Quali obiettivi?
♦ Solo acqua calda sanitaria (cucina, bagno, ecc)?
♦ Presenza di piscina?
♦ Si vorrebbe sostituire lo scaldabagno elettrico?
♦ Si vorrebbe sostituire la caldaia?
♦ Esiste l’impianto di riscaldamento a pavimento?
♦ Si vuole realizzare condizionamento dell’aria o raffrescamento?
♦ Si vuole integrare un impianto esistente?
15
Opzione A: Kit Basic
Applicazione:
♦
♦
♦
Sistema PVT per la produzione simultanea di acqua calda ed
energia elettrica. Supporta il sistema di riscaldamento esistente
nelle giornate di sole.
I moduli PV e PVT sono
identici, il risultato
estetico è pari ad un
sistema FV tradizionale.
Naturalmente la capacità
del serbatoio solare sarà
commisurata al
fabbisogno della casa ed
alla potenza termica del
sistema PVT.
La tecnologia inoltre
consente una produzione
continuativa senza
nessun problema di
stagnazione.
16
Opzione A: Kit Basic
Kit Basic.
Sistema PVT per la produzione simultanea di acqua calda ed
energia elettrica. Supporta il sistema di riscaldamento esistente
nelle giornate di sole.
Kit Basic include:
♦ 8 moduli FV + 4 moduli PVT
♦ Scambiatore di calore
♦ Serbatoio
4 PVT
8 PV
Esempio di calcolo:
Su base annua
Burner
♦ Luogo: Atene, GRE
♦ 320 L/giorno @45°C adatto per
3-4 persone
♦ 5100 kWhe generazione elettrica
♦ 5050 kWht generazione termica
Heat Exchanger
Per questo schema abbiamo un +5%
di incremento nella produttività
elettrica.
3kWe / 2,7kWth
17
Opzione B: Kit Active
Applicazione: Sistema PVT per la produzione di acqua calda ed energia elettrica
in abbinamento ad una pompa di calore geotermica.
♦ I moduli PV e PVT sono identici,
il risultato estetico è pari ad un
sistema FV tradizionale
♦ Sostituisce il sistema di
riscaldamento nel caso di
produzione di acqua calda
sanitaria
18
Opzione B: Kit Active
Kit Active .
Sistema PVT per la produzione di acqua calda ed energia
elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica.
Kit Active include:
♦ 6 moduli FV + 6 moduli PVT
♦ Scambiatore di calore
♦ Serbatoio
♦ Pompa di calore
Esempio di calcolo:
Heat Pump
In-0.5kWe
Out- 2kWth
Su base annua
♦ Luogo: Brema; GER
♦ 520 L/giorno @45°C adatto per
6 persone
♦ 3100kWhe generazione elettrica
♦ 8000kWht generazione termica
Per questo schema abbiamo un
+5% di incremento nella produttività
elettrica.
19
Opzione C: Kit Premium
Applicazione: Sistema PVT per la produzione di energia termica ed
elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica.
♦ Sostituisce totalmente il
sistema di generazione
termica esistente (caldaia)
♦ Il sistema funziona in tutte le
condizioni ambientali (-20°c
÷ +85°c) ottimizzando
l’efficienza della pompa di
calore e facendo risparmiare
l’utilizzo di costose sonde
geotermiche
20
Opzione C: Kit Premium
Kit Premium . Sistema PVT per la produzione di energia termica ed
elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica.
Kit Premium include:
♦ 24 moduli PVT
♦ Scambiatore di calore
♦ Serbatoio
♦ Pompa di calore ibrida
Space heating
Heat Pump
In-4kWe
Out-16kWth
Esempio di calcolo:
Su base annua
♦ Luogo: Atene GRE
♦ abitazione di 150-200 mq
♦ 10700kWe produzione FV
♦ 24800kWt consumo calore della casa
♦ 18100kWt generazione calore PVT
Nota, il consumo elettrico dell'intero sistema PDC è di circa 6000kWe/anno, mentre la produzione elettrica del
sistema PVT è di circa 10700kWe/anno
Questo significa auto-consumo (su base annua)
21
Opzione D: Kit Pool
Applicazione:
PVT in combinazione con piscine
♦ La temperatura dell'acqua
non deve essere troppo alta,
quindi il calore generato dal
sistema PVT è sufficiente a
mantenere il livello di comfort
senza l’utilizzo di altre fonti
termiche.
♦ Tutto ciò che serve è uno
scambiatore di calore per lo
scambio termico tra il liquidoantigelo del sistema PVT e il
sistema di riscaldamento
della piscina e/o il serbatoio
per lo stoccaggio di acqua
calda per le docce.
22
Opzione D: Kit Pool
Kit Pool . Sistema PVT per la produzione di energia elettrica e termica per il
riscaldamento di piscine. (per motivi sanitari, l'acqua deve essere ricambiata in
modo costante). Il kit può essere dimensionato sia per le piscine più piccole come
nel caso residenziale o hotel, sia per le piscine olimpioniche.
Kit Pool include:
♦ 480 moduli PVT
♦ Scambiatore di calore
Esempio di calcolo:
♦ Luogo: Italia sud
♦ Piscina olimpionica
♦ 205.000 kWe produzione FV
♦ 610.000kWt generazione calore PVT
♦ 69 m3 al giorno di acqua a 28°C
Per questo schema abbiamo un +18% di
incremento nella produttività elettrica
23
Misurazione della
performance termica con 5
collettori PVT:
Una grande differenza di
prestazioni termiche tra le
diverse tecnologie PVT
Thermal efficiency η [-]
Rendimento termico dei moduli PVT
constant wind= 1m/s
Reduced Temperature difference Tm in K/(W/m2)
Tm* temperatura ridotta del liquido
Tamb=20°C e 1000 W/m 2
24
Caratteristiche tecniche:
efficienza istantanea
Efficienza nominale termica
(sulla base di superficie di apertura)
L´efficienza termica nominale di serie AL è circa 60%, che è
molto vicino al limite teorico di tecnologie PVT
Si prega di notare:
per questo calcolo l'effetto di simbiosi PV+T non è preso in considerazione, per cui
l'efficienza termica nel campo effettivo è superiore a quanto qui misurato!
25
Caratteristiche tecniche: + aumento di FV
Uncooled
PV Module
♦ L'addizionale aumento di produzione FV
dipende molto dalle condizioni climatiche
(temperatura ambiente, la forza del vento,
irraggiamento)
Cooled PVT
Module
♦ È facilmente raggiungibile se si usa il calore
permanentemente prodotto come ad
esempio per impianti industriali con necessità
continua di acqua calda o piscine per
l’utilizzo totale della produzione termica del
sistema.
additional electrical
gain in in %
♦ La regola è semplice: mantenere le
celle fotovoltaiche alla temperatura
ottimale comporta un miglioramento
nelle prestazioni elettriche del modulo
26
Caratteristiche tecniche: + aumento di FV
♦
Mantenere le celle fotovoltaiche in temperatura ottimale ad esempio 25 °C comporta un
effettivo miglioramento delle performance di produzione elettrica del modulo FV
♦
Considerando questo comportamento elettrico, l'efficienza di conversione effettiva della
cella FV può anche superare il 16%. Per confronto, uno modulo standard FV non
raffreddato avrebbe prestazioni molto inferiori a causa dell’alta temperatura di lavoro
(anche maggiore 65 °C)
♦
Modulo PVT serie AL raffreddato
a 25°C confrontato con un
modulo FV standard (65°C) alle
medesime condizioni ambientali
27
Caratteristiche tecniche: + aumento di FV
♦ Ciò significa che il rendimento elettrico del sistema è più alto, in
quanto la parte FV viene raffreddata
♦ Allo stesso tempo grazie al calore generato dal modulo PVT, il
sistema ha una migliore prestazione termica in combinazione con
una pompa di calore
♦ Il guadagno addizionale tipico di energia elettrica in paesi come la
Germania è tipicamente +2-4%, mentre per i giorni caldi può
raggiungere anche il +9%
♦ Per i paesi con clima mite (ad esempio Europa del Sud) o per
sistemi con maggiore necessità di acqua calda (ad esempio,
alberghi, piscine), l’aumento di produzione elettrica percentuale può
essere decisamente superiore al 10%.
28
Caratteristiche tecniche:
funzione di sbrinamento
♦ Ulteriore caratteristica della tecnologia PVT è la
prestazione in inverno in presenza di neve
♦ Questa funzione non solo comporta un rendimento
elettrico più alto nelle giornate di sole in inverno, ma
evita un indesiderato stress meccanico alla PV*
superficie
del modulo e riduce lo stress a causa del ghiaccio sulla
superficie del telaio.
Heat System
♦ A differenza dei moduli fotovoltaici tradizionali ed un
sistema solare termico con collettore tradizionale, sul
modulo PVT la neve può essere scongelata dall’acqua
calda (ad esempio generata dalla pompa di calore)
contribuendo quindi ad una maggiore produzione di
energia elettrica dal modulo PVT.
PVT*
* sotto le stesse
condizioni invernali
29
Facilità di implementazione
♦ Il modulo PVT serie AL consente di risparmiare non solo lo
spazio del tetto e dei costi di installazione, ma anche i
componenti di montaggio
il modulo PVT serie AL si installa con le strutture fisse dei
sistemi fotovoltaici tradizionali
♦ Il modulo PVT ha una dimensione ragionevole (circa 1,6 mq
rispetto al collettore termico standard di 2,5 mq!) e peso
ragionevole (32 kg rispetto al collettore termico standard di 4550kg) Questo rende la gestione della PVT abbastanza facile
rispetto ai collettori solari termici tradizionali
♦ Si utilizzano i componenti idraulici e gli accessori di tipo standard
per il collegamento dei vari componenti del sistema PVT
♦ Nel sistema Active (collettore PVT come sonda geotermica) si
utilizzano componenti ed accessori standard per il collegamento
alla pompa di calore geotermica commerciale
30
Facilità d'uso / manutenzione
♦ Nessun problema in caso di stagnazione
♦ Nessun rischio di corrosione galvanica
♦ Nessuna possibilità di surriscaldamento
♦ Utilizzando un tradizionale antigelo si ha una normale procedura di
manutenzione, simile ai collettori termici (verifica del gruppo di
circolazione e la verifica dei valori di pH del fluido
vettore),introducendo la miscela Fototherm si ha una ridotta
manutenzione e costi di circolazione.
In ogni caso è possibile utilizzare la miscela antigelo preferita, dato
che la temperatura non supera in nessun caso i 100 °C.
31
PVT: un buon investimento
Costi di installazione:
♦ Il PVT serie AL consente di risparmiare i costi di
installazione sotto diversi aspetti:
♦ Minore il tempo di installazione sul tetto, in quanto è necessario
portare solo un pannello con un peso e dimensione ragionevoli
rispetto ai due eventuali pannelli dei sistemi tradizionali
♦ E‘ molto più facile fare la pianificazione del sistema, in quanto
non c'è bisogno di prendersi cura dell’estetica sul tetto rispetto al
caso dei pannelli tradizionali (dimensioni molto diverse)
♦ Si risparmia sempre spazio sul tetto
♦ Risparmio di componenti per il montaggio: è necessario solo un
sistema di montaggio per il sistema PVT e non due diversi
Questo porta alla riduzione supplementare delle emissioni di
anidride carbonica (meno materiali!) ed è quindi un contributo
positivo per l'ambiente.
32
PVT: un buon investimento
Costi di gestione / costi di manutenzione:
♦ Il sistema PVT Fototherm AL parti i costi di gestione del
fotovoltaico tradizionale e del impianto solare termico
costi finale di solito inferiore
♦ Soprattutto utilizzando miscela antigelo da Fototherm
riduce drasticamente i costi di circolazione (66% nel
risparmio di energia per la circolazione) causano a bassa
viscosità della miscela antigelo usato. Possibile solo con
la tecnologia PVT Fototherm
♦ Manutenzione ridotta (da ogni 2-3 anni a una volta ogni 10
anni) sarà raggiunto.
33
Affidabilità
♦
aleo solar e Fototherm utilizzano materiali di alta qualità per la
realizzazione del modulo fotovoltaico e per la parte termica
♦
PVT serie AL è un prodotto "made in Europe" con elevata qualità nei
processi produttivi
♦
La tecnologia PVT utilizzata è brevettata e quindi tecnicamente protetto.
Il numero del brevetto europeo di tecnologia Fototherm è EP 1 873 843
B1.
♦
I moduli PVT serie AL hanno tutte le certificazioni elettriche e termiche
(IEC / EN 61215 (ed. II), IEC / EN 61730, Solar Keymark, MCS.)
♦
In seguito al raffreddamento permanente, i componenti fotovoltaici, quali
ad esempio le celle, l´EVA e la pellicola posteriore di polimero lavorano
in temperatura ottimale
maggiore durata di questi componenti
♦
L’utilizzo del rame nella componente termica previene problematiche
legate alla corrosione galvanica.
34
Altre applicazioni PVT
Impianti
industriali con
una maggiore
necessità di
acqua calda (ad
esempio
alberghi) ed
importanti
esigenze di
energia elettrica
per il carico di
base
35
Altre applicazioni PVT
Impianti
industriali con
una maggiore
necessità di
acqua calda ed
elettricità come
carico base come in questa
birreria.
36
