光伏发电技术已经非常成熟,应用广泛,在双碳政策下,具有非常好的应用前景。但是,光伏发电效率只有20%左右,大量的太阳能散失到环境中了。
不使用光伏发电,全部太阳能都会散失到环境中。与之相比,光伏发电20%的效率已经大幅度提高了。但是,光伏板还有聚热的效果,温度可达五六十度。这部分热量聚集会降低光伏发电效率,减少使用寿命,对光伏板有不利影响。
同时,在供热等领域中缺少足够的低碳能源,还需要消耗一次能源产生热量,能耗大、成本高,碳排放也多。将光伏板聚集的热量回收,既可以减少对光伏板的损伤、提高发电效率,又能够得到一种零碳能源,具有很好的应用前景。随着光伏项目的增加,这部分热量也是极为可观的。
太阳能光伏光热技术(PVT)就是在光伏发电的基础上进行余热回收,实现太阳能热电联产。
PVT由光伏组件和散热部件两部分组成。光伏组件是常规的技术,包括光伏玻璃、EVA胶膜、电池片、背板等部分,散热部件由吸热层、传热管、保温材料等组成。两部分组合在一起后,安装边框和接线盒等外部部件,形成PVT。
PVT分为液冷和空冷两种。液冷常见的冷却工质是水,寒冷地区也可以采用防冻液,结构如上图所示;空冷采用气体冷却,常用的是空气,结构如下图所示。两种产品的应用方式各不相同。
空冷PVT的冷却通道较宽,通过控制气体流通速度调节出口温度。该产品产生的热空气是过热气体,有两种用法:一是直接作为烘干热源,用于农产品、食品等不宜高温烘干的产品;二是可以作为空气源热泵的低温热源,产生高温热。
水冷PVT的冷却通道一般是细管,为了保证整个板面的降温效果,传热管需要与传热板紧密结合,实现更好的热量回收效果。水冷PVT的出水温度较低,难以直接利用,一般需要与热泵配合使用。
综合而言,目前PVT技术常见的应用场景有以下几种:
(1)烘干工艺:采用空冷PVT产生过热空气,带走被烘干物料的水分。由于烘干空气温度低,不会影响品质,一般用在农作物、食品烘干或其他对品质要求较高的领域。
(2)分布式供热:采用PVT+热泵的方式,产生热水用于供暖、生活热水等。特别在农村供暖、独立建筑供暖等场景,采用PVT+热泵流程与常规的空气源热泵路线相比,参数优化幅度大,经济性很好。
从应用场景来看,目前PVT还面临应用范围小、热量自产自销、经济性欠佳等问题,推广难度较大,因此市场上PVT产品和厂家比较少。
PVT作为一种在光伏基础上低成本改进而来的技术,推广应用的难点在于热量如何大规模利用。目前,已经有厂家开始研究大规模应用PVT的集成技术,与多种先进的供热技术结合,形成成套技术,并开始示范工程建设。示范项目成功后,我们将继续推出相关介绍文章,促进该技术的推广应用。