光伏發(fā)電技術已經非常成熟,應用廣泛,在雙碳政策下,具有非常好的應用前景。但是,光伏發(fā)電效率只有20%左右,大量的太陽能散失到環(huán)境中了。
不使用光伏發(fā)電,全部太陽能都會散失到環(huán)境中。與之相比,光伏發(fā)電20%的效率已經大幅度提高了。但是,光伏板還有聚熱的效果,溫度可達五六十度。這部分熱量聚集會降低光伏發(fā)電效率,減少使用壽命,對光伏板有不利影響。
同時,在供熱等領域中缺少足夠的低碳能源,還需要消耗一次能源產生熱量,能耗大、成本高,碳排放也多。將光伏板聚集的熱量回收,既可以減少對光伏板的損傷、提高發(fā)電效率,又能夠得到一種零碳能源,具有很好的應用前景。隨著光伏項目的增加,這部分熱量也是極為可觀的。
太陽能光伏光熱技術(PVT)就是在光伏發(fā)電的基礎上進行余熱回收,實現(xiàn)太陽能熱電聯(lián)產。
PVT由光伏組件和散熱部件兩部分組成。光伏組件是常規(guī)的技術,包括光伏玻璃、EVA膠膜、電池片、背板等部分,散熱部件由吸熱層、傳熱管、保溫材料等組成。兩部分組合在一起后,安裝邊框和接線盒等外部部件,形成PVT。
PVT分為液冷和空冷兩種。液冷常見的冷卻工質是水,寒冷地區(qū)也可以采用防凍液,結構如上圖所示;空冷采用氣體冷卻,常用的是空氣,結構如下圖所示。兩種產品的應用方式各不相同。
空冷PVT的冷卻通道較寬,通過控制氣體流通速度調節(jié)出口溫度。該產品產生的熱空氣是過熱氣體,有兩種用法:一是直接作為烘干熱源,用于農產品、食品等不宜高溫烘干的產品;二是可以作為空氣源熱泵的低溫熱源,產生高溫熱。
水冷PVT的冷卻通道一般是細管,為了保證整個板面的降溫效果,傳熱管需要與傳熱板緊密結合,實現(xiàn)更好的熱量回收效果。水冷PVT的出水溫度較低,難以直接利用,一般需要與熱泵配合使用。
綜合而言,目前PVT技術常見的應用場景有以下幾種:
(1)烘干工藝:采用空冷PVT產生過熱空氣,帶走被烘干物料的水分。由于烘干空氣溫度低,不會影響品質,一般用在農作物、食品烘干或其他對品質要求較高的領域。
(2)分布式供熱:采用PVT+熱泵的方式,產生熱水用于供暖、生活熱水等。特別在農村供暖、獨立建筑供暖等場景,采用PVT+熱泵流程與常規(guī)的空氣源熱泵路線相比,參數(shù)優(yōu)化幅度大,經濟性很好。
從應用場景來看,目前PVT還面臨應用范圍小、熱量自產自銷、經濟性欠佳等問題,推廣難度較大,因此市場上PVT產品和廠家比較少。
PVT作為一種在光伏基礎上低成本改進而來的技術,推廣應用的難點在于熱量如何大規(guī)模利用。目前,已經有廠家開始研究大規(guī)模應用PVT的集成技術,與多種先進的供熱技術結合,形成成套技術,并開始示范工程建設。示范項目成功后,我們將繼續(xù)推出相關介紹文章,促進該技術的推廣應用。