Συνήθως, όταν σκέφτεστε τα ηλιακά πάνελ, φαντάζεστε ηλιακά φωτοβολταϊκά (PV): πάνελ που είναι εγκατεστημένα στην οροφή σας ή σε ανοιχτό χώρο και μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, τα ηλιακά πάνελ μπορούν επίσης να είναι θερμικά, που σημαίνει ότι μετατρέπουν το ηλιακό φως σε θερμότητα σε αντίθεση με την ηλεκτρική ενέργεια. Τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ είναι ένας τύπος θερμικών ηλιακών συλλεκτών – που ονομάζεται επίσης συλλέκτης – που διαφέρουν δραματικά από τα παραδοσιακά θερμικά πάνελ. Αντί να απαιτούν άμεσο ηλιακό φως, τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ μπορούν επίσης να παράγουν ενέργεια από τη θερμότητα στον αέρα.
Βασικά φαγητά
Τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ μπορούν να χρησιμεύσουν ως συλλέκτης και εξατμιστήρας σε αντλίες θερμότητας με άμεση επέκταση ηλιακής υποβοήθησης (SAHPs)
Απορροφούν θερμότητα τόσο από το φως του ήλιου όσο και από τον ατμοσφαιρικό αέρα και συνήθως δεν χρειάζονται άμεσο ηλιακό φως, αν και μπορεί να μην έχουν εξίσου καλή απόδοση σε ψυχρότερα κλίματα
Απαιτούνται περισσότερες δοκιμές για να εκτιμηθεί πόσο καλά λειτουργούν τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ σε ψυχρότερα κλίματα
Ενώ τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ είναι τα πιο δημοφιλή στην Ευρώπη, μερικά αρχίζουν να βγαίνουν στην αγορά στις Ηνωμένες Πολιτείες
Πώς λειτουργεί μια ηλιακή αντλία θερμότητας;
Τα SAHP χρησιμοποιούν θερμική ενέργεια από τον ήλιο και αντλίες θερμότητας για την παραγωγή θερμότητας. Ενώ μπορείτε να διαμορφώσετε αυτά τα συστήματα με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, περιλαμβάνουν πάντα πέντε κύρια εξαρτήματα: συλλέκτες, έναν εξατμιστή, έναν συμπιεστή, μια βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης και μια δεξαμενή ανταλλαγής θερμότητας αποθήκευσης.
Τι είναι τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ; Πώς λειτουργούν;
Οι θερμοδυναμικοί ηλιακοί συλλέκτες είναι συστατικά ορισμένων αντλιών θερμότητας με υποβοηθούμενη από τον ήλιο άμεσης επέκτασης (SAHPs), όπου χρησιμεύουν ως συλλέκτης, θερμαίνοντας το κρύο ψυκτικό. Στα SAHP άμεσης διαστολής, χρησιμεύουν επίσης ως εξατμιστής: καθώς το ψυκτικό κυκλοφορεί απευθείας μέσω ενός θερμοδυναμικού ηλιακού πάνελ και απορροφά τη θερμότητα, εξατμίζεται, μετατρέποντας από υγρό σε αέριο. Στη συνέχεια, το αέριο ταξιδεύει μέσω ενός συμπιεστή όπου βρίσκεται υπό πίεση, και τελικά σε μια δεξαμενή ανταλλαγής θερμότητας αποθήκευσης, όπου θερμαίνει το νερό σας.
Σε αντίθεση με τα φωτοβολταϊκά ή τα παραδοσιακά θερμικά ηλιακά πάνελ, τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ δεν χρειάζεται να τοποθετούνται σε πλήρη ηλιακή ακτινοβολία. Απορροφούν τη θερμότητα από το άμεσο ηλιακό φως, αλλά μπορούν επίσης να τραβήξουν θερμότητα από τον αέρα του περιβάλλοντος. Έτσι, ενώ τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ θεωρούνται τεχνικά ηλιακά πάνελ, κατά κάποιο τρόπο μοιάζουν περισσότερο με τις αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα. Τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ μπορούν να τοποθετηθούν σε στέγες ή τοίχους, σε πλήρη ηλιοφάνεια ή σε πλήρη σκιά – η προειδοποίηση εδώ είναι ότι εάν ζείτε σε ψυχρό κλίμα, πιθανότατα θα λειτουργούν πιο αποτελεσματικά σε πλήρες ηλιακό φως, επειδή η θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα μπορεί να μην είναι ζεστή αρκετά για να καλύψετε τις ανάγκες σας σε θέρμανση.
Τι γίνεται με το ηλιακό ζεστό νερό;
Τα ηλιακά συστήματα ζεστού νερού χρησιμοποιούν παραδοσιακούς συλλέκτες, οι οποίοι μπορούν είτε να θερμάνουν ένα ψυκτικό μέσο, όπως θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ, είτε απευθείας νερό. Αυτοί οι συλλέκτες απαιτούν πλήρη ηλιακή ακτινοβολία και το ψυκτικό μέσο ή το νερό μπορούν να κινηθούν μέσω του συστήματος είτε παθητικά μέσω της βαρύτητας είτε ενεργά μέσω μιας αντλίας ελεγκτή. Τα SAHP είναι πιο αποτελεσματικά επειδή περιλαμβάνουν έναν συμπιεστή, ο οποίος συμπιέζει και συγκεντρώνει τη θερμότητα στο αέριο ψυκτικό και επειδή περιλαμβάνουν μια βαλβίδα θερμικής ανταλλαγής, η οποία ρυθμίζει τον ρυθμό με τον οποίο το ψυκτικό ρέει μέσω του εξατμιστή – που μπορεί να είναι ένα θερμοδυναμικό ηλιακό πάνελ – για μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας.
Πόσο καλά λειτουργούν τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ;
Σε αντίθεση με τα ηλιακά συστήματα ζεστού νερού, τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ εξακολουθούν να είναι μια αναπτυσσόμενη τεχνολογία και δεν είναι τόσο καλά δοκιμασμένα. Το 2014, ένα ανεξάρτητο εργαστήριο, το Narec Distributed Energy, πραγματοποίησε δοκιμές στο Blyth του Ηνωμένου Βασιλείου για να προσδιορίσει την απόδοση των θερμοδυναμικών ηλιακών συλλεκτών. Το Blyth έχει ένα αρκετά εύκρατο κλίμα με έντονες βροχοπτώσεις και οι δοκιμές διεξήχθησαν από τον Ιανουάριο έως τον Ιούλιο.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο συντελεστής απόδοσης ή COP του θερμοδυναμικού συστήματος SAHP ήταν 2,2 (όταν υπολογίζεται η απώλεια θερμότητας από τη δεξαμενή ανταλλαγής θερμότητας). Οι αντλίες θερμότητας θεωρούνται συνήθως πολύ αποδοτικές όταν επιτυγχάνουν COP πάνω από 3,0. Ωστόσο, ενώ αυτή η μελέτη έδειξε ότι, το 2014, τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ δεν ήταν ιδιαίτερα αποδοτικά σε ένα εύκρατο κλίμα, μπορούν να λειτουργήσουν πιο αποτελεσματικά σε θερμότερα κλίματα. Επιπλέον, καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να προοδεύει, τα θερμοδυναμικά ηλιακά πάνελ χρειάζονται πιθανώς μια νέα ανεξάρτητη μελέτη δοκιμών.
Πώς να αξιολογήσετε την απόδοση των ηλιακών αντλιών θερμότητας
Πριν επιλέξετε ένα SAHP, θα πρέπει να συγκρίνετε τον Συντελεστή Απόδοσης (COP) διαφόρων συστημάτων. Το COP είναι ένα μέτρο της απόδοσης της αντλίας θερμότητας με βάση την αναλογία της χρήσιμης θερμότητας που παράγεται σε σύγκριση με την εισροή ενέργειας της. Τα υψηλότερα COP ισοδυναμούν με πιο αποτελεσματικά SAHP και χαμηλότερο λειτουργικό κόστος. Ενώ το υψηλότερο COP που μπορεί να επιτύχει οποιαδήποτε αντλία θερμότητας είναι 4,5, οι αντλίες θερμότητας με COP πάνω από 3,0 θεωρούνται πολύ αποδοτικές.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Ιουλίου 2022