Thông thường, khi nghĩ về các tấm pin mặt trời, bạn sẽ hình dung ra quang điện mặt trời (PV): các tấm được lắp đặt trên mái nhà hoặc trong không gian mở và chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Tuy nhiên, các tấm pin mặt trời cũng có thể sinh nhiệt, nghĩa là chúng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nhiệt thay vì điện. Các tấm pin mặt trời nhiệt động là một loại tấm pin mặt trời nhiệt – còn được gọi là bộ thu – khác biệt đáng kể so với các tấm nhiệt truyền thống; thay vì cần ánh sáng mặt trời trực tiếp, các tấm pin mặt trời nhiệt động còn có thể tạo ra điện từ nhiệt trong không khí.
Bài học chính
Các tấm pin mặt trời nhiệt động có thể đóng vai trò là bộ thu và thiết bị bay hơi trong máy bơm nhiệt hỗ trợ năng lượng mặt trời mở rộng trực tiếp (SAHP)
Chúng hấp thụ nhiệt từ cả ánh sáng mặt trời và không khí xung quanh và thường không cần ánh sáng mặt trời trực tiếp, mặc dù chúng có thể không hoạt động tốt ở vùng khí hậu lạnh hơn.
Cần nhiều thử nghiệm hơn để đánh giá các tấm pin mặt trời nhiệt động hoạt động tốt như thế nào ở vùng khí hậu lạnh hơn
Trong khi các tấm pin mặt trời nhiệt động phổ biến nhất ở châu Âu, một số tấm đang bắt đầu được tung ra thị trường ở Hoa Kỳ.
Máy bơm nhiệt hỗ trợ năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
SAHP sử dụng năng lượng nhiệt từ mặt trời và bơm nhiệt để tạo ra nhiệt. Mặc dù bạn có thể cấu hình các hệ thống này theo nhiều cách khác nhau, nhưng chúng luôn bao gồm năm thành phần chính: bộ thu, thiết bị bay hơi, máy nén, van giãn nở nhiệt và bể trao đổi nhiệt dự trữ.
Các tấm pin mặt trời nhiệt động là gì? Họ làm việc như thế nào?
Các tấm pin mặt trời nhiệt động là thành phần của một số máy bơm nhiệt hỗ trợ năng lượng mặt trời mở rộng trực tiếp (SAHP), trong đó chúng đóng vai trò là bộ thu, làm nóng chất làm lạnh lạnh. Trong SAHP mở rộng trực tiếp, chúng cũng đóng vai trò là thiết bị bay hơi: khi chất làm lạnh lưu thông trực tiếp qua tấm pin mặt trời nhiệt động và hấp thụ nhiệt, nó bay hơi, biến từ chất lỏng thành chất khí. Sau đó, khí đi qua máy nén, nơi nó được điều áp và cuối cùng đến bể trao đổi nhiệt lưu trữ, nơi nó làm nóng nước của bạn.
Không giống như quang điện hoặc các tấm pin mặt trời nhiệt truyền thống, các tấm pin mặt trời nhiệt động không cần phải đặt dưới ánh sáng mặt trời đầy đủ. Chúng hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời trực tiếp nhưng cũng có thể lấy nhiệt từ không khí xung quanh. Do đó, mặc dù các tấm pin mặt trời nhiệt động được coi là các tấm pin mặt trời về mặt kỹ thuật, nhưng về mặt nào đó chúng giống với máy bơm nhiệt nguồn không khí hơn. Các tấm pin mặt trời nhiệt động có thể được gắn trên mái nhà hoặc tường, dưới ánh nắng đầy đủ hoặc trong bóng râm hoàn toàn. Lưu ý ở đây là nếu bạn sống ở nơi có khí hậu lạnh, chúng có thể sẽ hoạt động hiệu quả nhất dưới ánh nắng đầy đủ vì nhiệt độ không khí xung quanh có thể không ấm đủ để đáp ứng nhu cầu sưởi ấm của bạn.
Còn nước nóng năng lượng mặt trời thì sao?
Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng bộ thu nhiệt truyền thống, có thể làm nóng chất làm lạnh, như tấm pin mặt trời nhiệt động hoặc nước trực tiếp. Những bộ thu này yêu cầu ánh sáng mặt trời đầy đủ và chất làm lạnh hoặc nước có thể di chuyển qua hệ thống một cách thụ động thông qua trọng lực hoặc chủ động thông qua máy bơm điều khiển. SAHP hiệu quả hơn vì chúng bao gồm một máy nén, tạo áp suất và tập trung nhiệt trong chất làm lạnh dạng khí, đồng thời vì chúng bao gồm một van trao đổi nhiệt, điều chỉnh tốc độ chất làm lạnh chảy qua thiết bị bay hơi – có thể là một tấm pin mặt trời nhiệt động. -để tối đa hóa năng lượng đầu ra.
Các tấm pin mặt trời nhiệt động hoạt động tốt như thế nào?
Không giống như các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời, các tấm pin mặt trời nhiệt động vẫn là một công nghệ đang phát triển và chưa được thử nghiệm tốt. Năm 2014, một phòng thí nghiệm độc lập, Narec Distributed Energy, đã tiến hành thử nghiệm ở Blyth, Vương quốc Anh để xác định hiệu quả của các tấm pin mặt trời nhiệt động. Blyth có khí hậu khá ôn hòa với lượng mưa lớn và các cuộc thử nghiệm được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 7.
Kết quả cho thấy hệ số hiệu suất, hay COP, của hệ thống SAHP nhiệt động là 2,2 (khi tính đến lượng nhiệt bị mất từ bể trao đổi nhiệt). Máy bơm nhiệt thường được coi là có hiệu suất cao khi chúng đạt được COP trên 3,0. Tuy nhiên, mặc dù nghiên cứu này đã chứng minh rằng, vào năm 2014, các tấm pin mặt trời nhiệt động không hoạt động hiệu quả cao ở vùng khí hậu ôn đới, nhưng chúng có thể hoạt động hiệu quả hơn ở vùng có khí hậu ấm hơn. Ngoài ra, khi công nghệ tiếp tục phát triển, các tấm pin mặt trời nhiệt động có thể cần một nghiên cứu thử nghiệm độc lập mới.
Cách đánh giá hiệu quả của máy bơm nhiệt hỗ trợ năng lượng mặt trời
Trước khi chọn SAHP, bạn nên so sánh Hệ số hiệu suất (COP) của các hệ thống khác nhau. COP là thước đo hiệu suất của bơm nhiệt dựa trên tỷ lệ nhiệt hữu ích được tạo ra so với năng lượng đầu vào của nó. COP cao hơn tương đương với SAHP hiệu quả hơn và chi phí vận hành thấp hơn. Trong khi COP cao nhất mà bất kỳ máy bơm nhiệt nào có thể đạt được là 4,5 thì máy bơm nhiệt có COP trên 3,0 được coi là có hiệu suất cao.
Thời gian đăng: 19-07-2022