PVTハイブリッドシステムが現代の建物の電力と熱収量の両方を向上させる方法

はじめに：単機能太陽光発電が現代の建物に適さなくなった理由

長年にわたり、建物における太陽光発電は、電力供給のための太陽光発電モジュールと熱供給のための太陽熱集熱器という2つのソリューションのどちらかを選択することを意味してきました。それぞれの技術は、建物のエネルギー問題のほんの一部しか解決しません。 ほとんどのプロジェクトでは、依然として電力が必要です。そして温水だけでなく、多くの場合、暖房や低温のプロセス熱も必要です。電気と熱を別々のサイロとして扱うと、プロジェクトではインフラの重複、複雑さの増大、屋根面積の有効活用が難しくなることがよくあります。

1. 従来の太陽光発電システムにおけるエネルギー損失の理解

太陽光発電セルは入射する太陽光の一部しか電気に変換しません。残りの吸収エネルギーはモジュール内で熱となります。モジュールの温度が上昇すると、発電効率が低下し、長期的な材料の劣化が加速します。建物のエネルギーの観点から見ると、これは二重のペナルティ、すなわち電気性能の低下と回収されない熱エネルギーという悪影響をもたらします。

2. PVTコンセプト：「廃熱」を資源に変える

PVTハイブリッドシステムは、PVモジュールの背面に集熱層を組み込んでいます。循環する熱伝達流体が継続的に熱を抽出し、蓄熱システムまたは配電ループへと輸送します。これにより、PVモジュールから発生する避けられない熱を、制御可能で利用可能なエネルギーに変換します。

3. PVTが電気収率を向上させる仕組み

発電量は、日射量、方位、日陰、そして温度の影響を受けます。温度の影響は、設計初期段階ではしばしば過小評価されます。多くの気候では、モジュール温度は標準試験条件で想定されるレベルをはるかに超えて上昇する可能性があり、実際の動作において大きな性能変動につながります。

PVT動作は、モジュールから熱を積極的に除去することで、PVセルをより好ましい動作範囲に近づけることができます。         プロジェクトのライフサイクル全体を通して、これは平均出力の向上とパフォーマンスの予測可能性の向上につながります。特に、        熱の蓄積が最も激しい高日射期間において顕著です。

4. PVTが価値ある熱出力を生み出す仕組み

PVTモジュールから回収される熱エネルギーは通常、低温から中温であり、多くの建物の需要に直接役立ちます。このプロジェクトでは、系統電力や化石燃料から熱を生成する代わりに、太陽光発電で需要の一部を賄うことができるため、全体的なエネルギー経済性が向上し、運用時の排出量が削減されます。

5. 総合出力がピーク効率よりも重要な理由

多くの太陽光発電の比較は、ピーク時の太陽光発電効率に焦点を当てています。実際の建物では、より重要な質問は次のようになります。使えるエネルギー（電気と熱）を、最小限の複雑さと最小限の屋根面積で、需要プロファイルに合わせて供給できるでしょうか？

ハイブリッドシステムでは、評価基準が単一の指標による性能評価から、総合的なエネルギー生産性へと移行します。        熱流を適切に評価することで、システムレベルのメリットがより明確になり、特に温水負荷や暖房負荷が一定であるプロジェクトではその効果が顕著になります。

6. 建築と都市への影響

高密度な都市計画において、屋上やファサードは限られた資産です。機械設備、日陰の制約、そして競合する用途によって、利用可能なスペースはさらに狭まります。PVTは、単一の設置面積から2つのエネルギーストリームを供給することで、平方メートルあたりのエネルギー生産性を向上させることができます。これは、密度が高まるほど大きなメリットとなります。

7. コンポーネントからシステムへ：統合の重要性

ハイブリッド モジュールは、完全な建物のエネルギー アーキテクチャの一部として扱われる場合に最も効果的になります。それ        これには、保管、分配、制御、およびヒートポンプ、バッファタンクなどの機器へのインターフェースが含まれます。        建物管理システム。目的は、単にエネルギーを収集することではなく、それをインテリジェントにエネルギーに供給することです。        最も経済的で運用上の価値を生み出す負荷。

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