Analiza instalacji opartej na pracy pompy ciepła wspomaganej przez ogniwa PVT i kolektory słoneczne

W ostatnim czasie, zgodnie z europejską dyrektywą 2020, każde państwo członkowskie UE zwraca coraz większą uwagę na sektor energetyczny. Wyznaczone cele dotyczą zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych o 20% w porównaniu z poziomem z 1990 r., pokrycia zapotrzebowania na energię ze źródeł odnawialnych na poziomie 20% oraz zwiększenia efektywności energetycznej o 20%. Znaczną uwagę zwraca się w szczególności na budynki i sektor mieszkaniowy, stanowiący 27% globalnego zużycia energii i emisji CO2. Jeśli chodzi o wielkość instalacji, w ostatnich latach kilka badań koncentrowało się na pompach ciepła jako systemach grzewczych. Od momentu zwrócenia uwagi na rozproszoną produkcję energii coraz częściej mówi się o systemach hybrydowych, zdolnych do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej. W przypadku technologii PV udowodniono, że chłodzenie powierzchni roboczej jest kluczowym czynnikiem eksploatacyjnym, który należy wziąć pod uwagę, w celu uzyskania wyższej sprawności. Prawidłowe chłodzenie może poprawić sprawność elektryczną i z czasem zmniejszyć tempo degradacji ogniw. Ponadto ciepło usuwane przez system chłodzenia może być wykorzystywane w zastosowaniach domowych. W systemach PVT (hybrydowy system fotowoltaiczny i termiczny) tylko 15–20% energii słonecznej padającej na panel PVT może zostać zamienione na energię elektryczną, a pozostała część na ciepło. Ta część energii cieplnej może zostać wykorzystana do uzyskania efektu grzewczego. Wielkoskalowe systemy lokalnego ogrzewania wodnego i systemy fotowoltaiczne PVT są najbardziej obiecującymi rozwiązaniami. Niektóre badania dotyczą hybrydowych systemów ogrzewania pomieszczeń, w skład których wchodzą panele PVT i pompy ciepła. Zalety tych systemów polegają na dostarczaniu energii do ogrzewania pomieszczeń w okresie zimowym oraz ciepłej wody użytkowej w innych porach roku i wytwarzaniu energii elektrycznej. Praca ma na celu analizę systemu grzewczego dla budynków wielorodzinnych, opartego na pompie ciepła, ogniwach PVT z systemem nadążnym za słońcem, obrotowych kolektorach słonecznych oraz magazynie energii cieplnej w gruncie. Zaproponowany system grzewczy będzie w dalszych etapach pracy badany na dwóch instalacjach w Polsce, w budynkach różniących się co najmniej dwukrotnie zapotrzebowaniem na energię cieplną.