硅晶光伏組件只吸收12~15%的入射陽(yáng)光，剩下的多成為余熱或廢熱。混合型太陽(yáng)能電池板，也稱(chēng)為PVT組件，將能為這部分低溫?zé)嵩刺峁﹤鬏斖ǖ馈Ｄ壳耙呀?jīng)在瑞士實(shí)施了一個(gè)大規(guī)模示范工程。1300平方米PVT系統(tǒng)結(jié)合居民區(qū)鉆井儲(chǔ)熱實(shí)施。2014年8月至2015年7月瑞士SPF太陽(yáng)能技術(shù)研究所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示每平方米PVT組件能生產(chǎn)330KWh熱量和163KWh電力。鉆井蓄熱作為地源熱泵的低溫?zé)嵩矗┤晟顭崴投静膳?/strong>。SPF研究人員發(fā)表論文預(yù)測(cè)下一年的產(chǎn)熱數(shù)據(jù)將會(huì)更高。
PVT示范基地建設(shè)在Oberfeld附近，Oberfeld是瑞士Bern市Ostermundigen小鎮(zhèn)可再生能源汽車(chē)中心。三棟聯(lián)排建筑都是低能耗建筑，擁有獨(dú)立的供熱系統(tǒng)，供熱系統(tǒng)由熱泵、鉆井儲(chǔ)熱裝置、PVT系統(tǒng)集成。能源供應(yīng)系統(tǒng)由當(dāng)?shù)厥姓块T(mén)Energie Wasser Bern (EWB)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。
PVT組件由瑞士光伏行業(yè)專(zhuān)家Meyer Burger制造。包含光伏組件的混合模塊位于PVT組件前部，鋁制熱吸收器位于PVT組件后部，中間沒(méi)有絕緣保護(hù)裝置。四周均勻的黏貼光伏組件和熱吸收裝置。熱吸收裝置和光伏組件之間通過(guò)真空流道相連接，便于將光伏板吸收熱輸送到熱吸收裝置。為保持流道真空，Meyer Burger發(fā)明一種分離式氣動(dòng)分配箱。
夏季太陽(yáng)能加熱鉆井水溫達(dá)20攝氏度
為了分析PVT系統(tǒng)能效、產(chǎn)熱、產(chǎn)電，SPF研究人員選取建筑B鋪設(shè)379組PVT組件（約合606平方米），鉆井14口進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。根據(jù)PVT組件生產(chǎn)商數(shù)據(jù)這套混合系統(tǒng)將生產(chǎn)電力99千瓦，產(chǎn)熱341千瓦。研究人員測(cè)試輸送到鉆井加熱土壤的產(chǎn)熱為330千瓦時(shí)/平方米，每年2月鉆井土壤溫度下降7~8攝氏度，夏季升高到20攝氏度左右。
為與常規(guī)PVT系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，在PVT系統(tǒng)旁邊又安裝了純光伏系統(tǒng)，并與獨(dú)立逆變器相連接。測(cè)試第一年，兩個(gè)系統(tǒng)電力生產(chǎn)量一樣。這也就意味著PVT系統(tǒng)背部的熱吸收裝置對(duì)光伏板沒(méi)有冷卻作用。PVT系統(tǒng)電力生產(chǎn)為163.3 kWh/平方米，純光伏系統(tǒng)電力生產(chǎn)為162.4 kWh/平方米，最終結(jié)果顯示光伏效率為13%。
綜合比較有：這一創(chuàng)新供熱系統(tǒng)第一年測(cè)試熱電性能非常好。然而研究人員發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)控制策略方面仍有兩方面需要改進(jìn)。
當(dāng)集熱環(huán)路水溫與儲(chǔ)熱水溫相差不大時(shí)，集熱循環(huán)泵間隔啟動(dòng)。溫差動(dòng)態(tài)信號(hào)需要時(shí)時(shí)傳輸?shù)郊療嵫h(huán)泵，只有當(dāng)集熱器出口溫度高于鉆井出口溫度4攝氏度集熱循環(huán)泵才啟動(dòng)。
當(dāng)鉆井出口溫度高于20攝氏度時(shí)，集熱循環(huán)泵就要定期關(guān)閉，避免冷凝裝置進(jìn)口溫度過(guò)高。熱力系統(tǒng)操作人員將需要將25攝氏度集熱器出口溫度降到20.8攝氏度再輸入儲(chǔ)熱井中換熱，這一操作將削減儲(chǔ)熱裝置40%的儲(chǔ)熱性能，這不是一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。SPF研究人員正在討論一個(gè)更加可行的解決方案。Oberfeld允許鉆井儲(chǔ)存熱水不經(jīng)過(guò)冷凝換熱器，因此進(jìn)入冷凝裝置的熱量將會(huì)減少很多。這一控制策略允許集熱器進(jìn)入儲(chǔ)熱井的溫度達(dá)到30攝氏度，同時(shí)由于冷凝壓力過(guò)高熱泵將不會(huì)停止工作。新的控制策略將有可能大幅提升集熱器集熱量。
目前，運(yùn)營(yíng)人員和SPF研究人員正在進(jìn)行第二年測(cè)試數(shù)據(jù)采集。預(yù)計(jì)今年秋天將完成數(shù)據(jù)采集。
文章來(lái)源：www.solarthermalworld.org
