Modulo ibrido PVT: Serie AL

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1 Modulo ibrido PVT: Serie AL 1

2 Modulo ibrido PVT: Serie AL Una simbiosi perfetta delle prestazioni elettriche e termiche, che consente di risparmiare spazio sul tetto e ridurre i tempi e i materiali di installazione Prodotto e distribuito DA FOTOTHERM realizzato con MODULI "all black" ALEO S_79 2

3 Consumo di energia domestica Il consumo di energia di una casa è costituito da esigenze termiche (>80%) ed elettriche (<20%) Ecco perché la tecnologia PVT ha la capacità di adattarsi perfettamente a questi fabbisogni energetici Source of data: BFE, Analysis of swiss self consumption ( ) 3

4 Fonti di approvvigionamento energetico oggi Energia annua disponibile dal sole Fabbisogno energetico annuale del mondo Il sole è il nostro più grande fornitore di energia! Riserve di carbone Riserve di petrolio Riserve di Gas Riserve di Uranio Abbiamo la tecnologia per utilizzare l'energia luminosa così come l'energia termica 4

5 Utilizzo dell energia solare Impianti FV e impianti ST sono soluzioni consolidate per usare l energia del sole: L energia solare luminosa è utilizzata dall impianto fotovoltaico per fornire energia per tutti i dispositivi elettrici L energia solare termica viene utilizzata dai collettori termici per il riscaldamento dell'acqua e il riscaldamento dell abitazione 5

6 Utilizzo dell energia solare Gli impianti FV sono soluzioni consolidate di utilizzo dell'energia luminosa del sole: La maggior parte dell'energia solare viene sprecata e non utilizzata dal fotovoltaico (circa il 74%) AM 1.5 Spettro solare Riflessione Assorbimento Energia dispersa Conversione FV Fonte: Dupeyrat, Fraunhofer ISE. 6

7 L efficienza del modulo ibrido PVT AM 1.5 Spettro solare Riflessione Assorbimento Energia dispersa~74% Conversione FV Il prodotto PVT Serie AL ha un efficienza termica di circa il 60% molto vicino all ottimo teorico della tecnologia PVT Se comparato ad un collettore solare termico commerciale, questo modulo ha un efficienza termica di circa il 16% in meno questo16% in realtà corrisponde alla conversione elettrica (parte FV) la somma dell efficienza elettrica e termica supera il 76% questo porta ad un utilizzo ottimizzato dell energia solare 7

8 L'utilizzo di energia solare con il modulo PVT serie AL Irraggiamento AM 1.5 Spettro solare Riflessione Assorbimento Energia dispersa~74% Conversione FV Conversione FV Perdite Valorizzazione termica PVT Nel caso della soluzione PVT serie AL, questa energia termica viene assorbita efficacemente e ben utilizzata

9 Moduli PVT Serie AL Moduli FV aleo black di alta qualità con tecnologia di cogenerazione PVT dal partner Fototherm Il sistema integra le fonti di energia elettrica e termica unendo la funzionalità delle due tecnologie in modo esteticamente gradevole Non c è bisogno di due pannelli diversi (FV + T) sul tetto con due differenti rese estetiche ed una maggiore superficie occupata! I moduli PVT della Serie AL hanno una performance molto elevata grazie al fatto che il colore nero attira più il calore che può essere assorbito dalla parte termica. prestazione termica più alta disponibile sul mercato PVT 9

10 Moduli PVT Serie AL Una simbiosi perfetta delle prestazioni elettriche e termiche che consente di risparmiare spazio sul tetto e nei tempi di installazione: L utilizzo della tecnologia PVT valorizza al meglio la superficie disponibile, permette nelle moderne abitazioni l installazione di un impianto solare termico nello stesso spazio destinato al fotovoltaico. Il tutto mantenendo un'unica ed uniforme estetica delle superfici, risparmiando tempo e strutture di montaggio. 10

11 Moduli PVT Serie AL Nei prodotti commerciali le celle fotovoltaiche convertono generalmente dal 13 al 18% dell energia radiante incidente, la restante energia resta intrappolata nella cella e va ad aumentarne la temperatura con conseguente perdita di efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche. La tecnologia Fototherm è basata sulla produzione fotovoltaica abbinata al recupero di calore dalle celle fotovoltaiche di un pannello cristallino, rivoluziona quindi la generazione fotovoltaica permettendo un incremento della produzione elettrica (15-20% su base annua) e la generazione simultanea di energia termica. Nella configurazione con pompa di calore il risultato della tecnologia PVT sarà misurabile dal miglioramento del COP (efficienza pompa di calore) 11

12 Moduli PVT Serie AL Un impianto residenziale con moduli PVT serie AL può veramente essere chiamato "Energy-plushouse", correttamente dimensionato permette all utenza l indipendenza energetica. 12

13 Qualità senza compromessi aleo solar e Fototherm utilizzano materiali di alta qualità sia per il modulo FV, sia per la parte termica. Gli standard di qualità di produzione sono certificati ISO. Per i moduli PVT della Serie AL la tecnologia di scambio termico è ottenuta attraverso l utilizzo di fluido, differisce quindi da altri produttori PVT che utilizzano ad esempio tecnologia di scambio termico con aria. Il modulo PVT Serie AL ha la maggiore efficienza termica presente sul mercato PVT e quindi superiori prestazioni elettriche grazie alla miglior fattore di scambio termico. Diversi produttori PVT utilizzano materiali che non possono lavorare in sistemi in pressione, con coefficienti di dilatazione differenti o utilizzando scambiatori in alluminio sensibili alla corrosione galvanica. Il modulo PVT Serie AL è un vero e proprio prodotto "made in Europe. Con aleo solar, la garanzia della qualità inizia molto prima della produzione effettiva: aleo procura i suoi materiali esclusivamente da fornitori certificati e garantisce così la massima qualità possibile di tutti i componenti. 13

14 Applicazioni PVT Il sistema PVT è particolamente indicato per: Edifici residenziali Edifici commerciali, industriali e agricoli L energia termica ed elettrica generate da un impianto termo fotovoltaico con moduli Serie AL possono essere utilizzate per soddisfare molteplici esigenze grazie alla modularità del sistema. Esse permettono un integrazione totale o parziale nella fornitura di energia a: Piscine Impianti radianti a bassa temperatura Uso in abbinato con pompa di calore (modulo come sonda geotermica) Acqua calda sanitaria Impianti industriali di processo Solar cooling tramite sistemi ad assorbimento. 14

15 Applicazioni PVT: informazioni necessarie Per soddisfare i desideri del cliente, si dovrebbero fornire le seguenti informazioni: Luogo di installazione Il numero di persone che vivono in casa Se noto, l'utilizzo di acqua calda su base annua (ad esempio 45 C, oppure il consumo annuale di fonte fossile per la produzione termica) Quanto è grande la struttura (casa, albergo, cantina, x mq, ecc)? Quali obiettivi? Solo acqua calda sanitaria (cucina, bagno, ecc)? Presenza di piscina? Si vorrebbe sostituire lo scaldabagno elettrico? Si vorrebbe sostituire la caldaia? Esiste l impianto di riscaldamento a pavimento? Si vuole realizzare condizionamento dell aria o raffrescamento? Si vuole integrare un impianto esistente? 15

16 Opzione A: Kit Basic Applicazione: Sistema PVT per la produzione simultanea di acqua calda ed energia elettrica. Supporta il sistema di riscaldamento esistente nelle giornate di sole. I moduli PV e PVT sono identici, il risultato estetico è pari ad un sistema FV tradizionale. Naturalmente la capacità del serbatoio solare sarà commisurata al fabbisogno della casa ed alla potenza termica del sistema PVT. La tecnologia inoltre consente una produzione continuativa senza nessun problema di stagnazione. 16

17 Opzione A: Kit Basic Kit Basic. Sistema PVT per la produzione simultanea di acqua calda ed energia elettrica. Supporta il sistema di riscaldamento esistente nelle giornate di sole. 4 PVT 8 PV Burner Heat Exchanger Kit Basic include: 8 moduli FV + 4 moduli PVT Scambiatore di calore Serbatoio Esempio di calcolo: Su base annua Luogo: Atene, GRE 320 C adatto per 3-4 persone 5100 kwhe generazione elettrica 5050 kwht generazione termica 3kWe / 2,7kWth Per questo schema abbiamo un +5% di incremento nella produttività elettrica. 17

18 Opzione B: Kit Active Applicazione: Sistema PVT per la produzione di acqua calda ed energia elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica. I moduli PV e PVT sono identici, il risultato estetico è pari ad un sistema FV tradizionale Sostituisce il sistema di riscaldamento nel caso di produzione di acqua calda sanitaria 18

19 Opzione B: Kit Active Kit Active. Sistema PVT per la produzione di acqua calda ed energia elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica. Kit Active include: 6 moduli FV + 6 moduli PVT Scambiatore di calore Serbatoio Pompa di calore Heat Pump In-0.5kWe Out- 2kWth Esempio di calcolo: Su base annua Luogo: Brema; GER 520 C adatto per 6 persone 3100kWhe generazione elettrica 8000kWht generazione termica Per questo schema abbiamo un +5% di incremento nella produttività elettrica. 19

20 Opzione C: Kit Premium Applicazione: Sistema PVT per la produzione di energia termica ed elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica. Sostituisce totalmente il sistema di generazione termica esistente (caldaia) Il sistema funziona in tutte le condizioni ambientali (-20 c +85 c) ottimizzando l efficienza della pompa di calore e facendo risparmiare l utilizzo di costose sonde geotermiche 20

21 Opzione C: Kit Premium Kit Premium. Sistema PVT per la produzione di energia termica ed elettrica in abbinamento ad una pompa di calore geotermica. Kit Premium include: 24 moduli PVT Scambiatore di calore Serbatoio Pompa di calore ibrida Heat Pump In-4kWe Out-16kWth Space heating Esempio di calcolo: Su base annua Luogo: Atene GRE abitazione di mq 10700kWe produzione FV 24800kWt consumo calore della casa 18100kWt generazione calore PVT Nota, il consumo elettrico dell'intero sistema PDC è di circa 6000kWe/anno, mentre la produzione elettrica del sistema PVT è di circa 10700kWe/anno Questo significa auto-consumo (su base annua) 21

22 Opzione D: Kit Pool Applicazione: PVT in combinazione con piscine La temperatura dell'acqua non deve essere troppo alta, quindi il calore generato dal sistema PVT è sufficiente a mantenere il livello di comfort senza l utilizzo di altre fonti termiche. Tutto ciò che serve è uno scambiatore di calore per lo scambio termico tra il liquidoantigelo del sistema PVT e il sistema di riscaldamento della piscina e/o il serbatoio per lo stoccaggio di acqua calda per le docce. 22

23 Opzione D: Kit Pool Kit Pool. Sistema PVT per la produzione di energia elettrica e termica per il riscaldamento di piscine. (per motivi sanitari, l'acqua deve essere ricambiata in modo costante). Il kit può essere dimensionato sia per le piscine più piccole come nel caso residenziale o hotel, sia per le piscine olimpioniche. Kit Pool include: 480 moduli PVT Scambiatore di calore Esempio di calcolo: Luogo: Italia sud Piscina olimpionica kwe produzione FV kWt generazione calore PVT 69 m 3 al giorno di acqua a 28 C Per questo schema abbiamo un +18% di incremento nella produttività elettrica 23

24 Rendimento termico dei moduli PVT Misurazione della performance termica con 5 collettori PVT: Una grande differenza di prestazioni termiche tra le diverse tecnologie PVT Thermal efficiency η [-] constant wind= 1m/s Reduced Temperature difference Tm in K/(W/m 2 ) Tm* temperatura ridotta del liquido Tamb=20 C e 1000 W/m 2 24

25 Caratteristiche tecniche: efficienza istantanea Efficienza nominale termica (sulla base di superficie di apertura) L efficienza termica nominale di serie AL è circa 60%, che è molto vicino al limite teorico di tecnologie PVT Si prega di notare: per questo calcolo l'effetto di simbiosi PV+T non è preso in considerazione, per cui l'efficienza termica nel campo effettivo è superiore a quanto qui misurato! 25

26 Caratteristiche tecniche: + aumento di FV L'addizionale aumento di produzione FV dipende molto dalle condizioni climatiche (temperatura ambiente, la forza del vento, irraggiamento) La regola è semplice: mantenere le celle fotovoltaiche alla temperatura ottimale comporta un miglioramento nelle prestazioni elettriche del modulo Cooled PVT Module Uncooled PV Module È facilmente raggiungibile se si usa il calore permanentemente prodotto come ad esempio per impianti industriali con necessità continua di acqua calda o piscine per l utilizzo totale della produzione termica del sistema. additional electrical gain in in % 26

27 Caratteristiche tecniche: + aumento di FV Mantenere le celle fotovoltaiche in temperatura ottimale ad esempio 25 C comporta un effettivo miglioramento delle performance di produzione elettrica del modulo FV Considerando questo comportamento elettrico, l'efficienza di conversione effettiva della cella FV può anche superare il 16%. Per confronto, uno modulo standard FV non raffreddato avrebbe prestazioni molto inferiori a causa dell alta temperatura di lavoro (anche maggiore 65 C) Modulo PVT serie AL raffreddato a 25 C confrontato con un modulo FV standard (65 C) alle medesime condizioni ambientali 27

28 Caratteristiche tecniche: + aumento di FV Ciò significa che il rendimento elettrico del sistema è più alto, in quanto la parte FV viene raffreddata Allo stesso tempo grazie al calore generato dal modulo PVT, il sistema ha una migliore prestazione termica in combinazione con una pompa di calore Il guadagno addizionale tipico di energia elettrica in paesi come la Germania è tipicamente +2-4%, mentre per i giorni caldi può raggiungere anche il +9% Per i paesi con clima mite (ad esempio Europa del Sud) o per sistemi con maggiore necessità di acqua calda (ad esempio, alberghi, piscine), l aumento di produzione elettrica percentuale può essere decisamente superiore al 10%. 28

29 Caratteristiche tecniche: funzione di sbrinamento Ulteriore caratteristica della tecnologia PVT è la prestazione in inverno in presenza di neve A differenza dei moduli fotovoltaici tradizionali ed un sistema solare termico con collettore tradizionale, sul modulo PVT la neve può essere scongelata dall acqua calda (ad esempio generata dalla pompa di calore) contribuendo quindi ad una maggiore produzione di energia elettrica dal modulo PVT. Questa funzione non solo comporta un rendimento elettrico più alto nelle giornate di sole in inverno, ma evita un indesiderato stress meccanico alla PV* superficie del modulo e riduce lo stress a causa del ghiaccio sulla superficie del telaio. Heat System PVT* * sotto le stesse condizioni invernali 29

30 Facilità di implementazione Il modulo PVT serie AL consente di risparmiare non solo lo spazio del tetto e dei costi di installazione, ma anche i componenti di montaggio il modulo PVT serie AL si installa con le strutture fisse dei sistemi fotovoltaici tradizionali Il modulo PVT ha una dimensione ragionevole (circa 1,6 mq rispetto al collettore termico standard di 2,5 mq!) e peso ragionevole (32 kg rispetto al collettore termico standard di 45-50kg) Questo rende la gestione della PVT abbastanza facile rispetto ai collettori solari termici tradizionali Si utilizzano i componenti idraulici e gli accessori di tipo standard per il collegamento dei vari componenti del sistema PVT Nel sistema Active (collettore PVT come sonda geotermica) si utilizzano componenti ed accessori standard per il collegamento alla pompa di calore geotermica commerciale 30

31 Facilità d'uso / manutenzione Nessun problema in caso di stagnazione Nessun rischio di corrosione galvanica Nessuna possibilità di surriscaldamento Utilizzando un tradizionale antigelo si ha una normale procedura di manutenzione, simile ai collettori termici (verifica del gruppo di circolazione e la verifica dei valori di ph del fluido vettore),introducendo la miscela Fototherm si ha una ridotta manutenzione e costi di circolazione. In ogni caso è possibile utilizzare la miscela antigelo preferita, dato che la temperatura non supera in nessun caso i 100 C. 31

32 PVT: un buon investimento Costi di installazione: Il PVT serie AL consente di risparmiare i costi di installazione sotto diversi aspetti: Minore il tempo di installazione sul tetto, in quanto è necessario portare solo un pannello con un peso e dimensione ragionevoli rispetto ai due eventuali pannelli dei sistemi tradizionali E molto più facile fare la pianificazione del sistema, in quanto non c'è bisogno di prendersi cura dell estetica sul tetto rispetto al caso dei pannelli tradizionali (dimensioni molto diverse) Si risparmia sempre spazio sul tetto Risparmio di componenti per il montaggio: è necessario solo un sistema di montaggio per il sistema PVT e non due diversi Questo porta alla riduzione supplementare delle emissioni di anidride carbonica (meno materiali!) ed è quindi un contributo positivo per l'ambiente. 32

33 PVT: un buon investimento Costi di gestione / costi di manutenzione: Il sistema PVT Fototherm AL parti i costi di gestione del fotovoltaico tradizionale e del impianto solare termico costi finale di solito inferiore Soprattutto utilizzando miscela antigelo da Fototherm riduce drasticamente i costi di circolazione (66% nel risparmio di energia per la circolazione) causano a bassa viscosità della miscela antigelo usato. Possibile solo con la tecnologia PVT Fototherm Manutenzione ridotta (da ogni 2-3 anni a una volta ogni 10 anni) sarà raggiunto. 33

34 Affidabilità aleo solar e Fototherm utilizzano materiali di alta qualità per la realizzazione del modulo fotovoltaico e per la parte termica PVT serie AL è un prodotto "made in Europe" con elevata qualità nei processi produttivi La tecnologia PVT utilizzata è brevettata e quindi tecnicamente protetto. Il numero del brevetto europeo di tecnologia Fototherm è EP B1. I moduli PVT serie AL hanno tutte le certificazioni elettriche e termiche (IEC / EN (ed. II), IEC / EN 61730, Solar Keymark, MCS.) In seguito al raffreddamento permanente, i componenti fotovoltaici, quali ad esempio le celle, l EVA e la pellicola posteriore di polimero lavorano in temperatura ottimale maggiore durata di questi componenti L utilizzo del rame nella componente termica previene problematiche legate alla corrosione galvanica. 34

35 Altre applicazioni PVT Impianti industriali con una maggiore necessità di acqua calda (ad esempio alberghi) ed importanti esigenze di energia elettrica per il carico di base 35

36 Altre applicazioni PVT Impianti industriali con una maggiore necessità di acqua calda ed elettricità come carico base - come in questa birreria. 36