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PV/Thermique; Système Hybride Chauffage Solaire + Electricité

 

SolarWall® PV/T est un système hybride qui fournit jusqu’à 300% d’énergie supplémentaire (sous forme d’électricité solaire + chauffage solaire) qu’un système PV solaire conventionnel.  L’énergie thermique capturée des modules PV est dirigée dans le système de traitement de l’air du bâtiment où elle est utilisée pour remplacer les charges conventionnelles de chauffage. Le bénéfice secondaire est de refroidir les modules PV en réduisant la température opérationnelle des modules PV, ce qui améliore leur performance électrique. L’excès de chaleur s’accumulant à l’arrière des panneaux PV est un problème courant, et pour chaque degré celsius (1.8°F) au dessus 25°C (77°F), la production électrique baisse de 0.4 à 0.5 pourcent.   En savoir plus ici.

Valeurs proposées pour le SolarWall®

Technologie Watt / m2
Production Electrique des PV 100 Watts/m2
(10 Watts/pi2)
Production thermique du SolarWall® 200-300 Watts/m2*
(20-30 Watts/pi2)
Système Hybride SolarWall® PV/T 300-400 Watts/m2
(30-40 Watts/pi2)

*Production du Système SolarWall® combiné avec le PV
Remarque : la production du SolarWall® sans PV est de 500-600 Watts/m
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La technologie hybride PV/T procure également les bénéfices suivants qui, collectivement accélèrent le retour sur investissement du système PV :

  • Le système répond à la majorité des besoins du bâtiment qui sont le chauffage et l’électricité.
  • Le système hybride PV/T va considérablement augmenter les économies du coût du cycle de vie en comparaison avec un système conventionnel PV en raison de la chaleur recapturée par le composant du SolaWall
  • Les panneaux thermiques SolarWall remplacent le système de fixation nécessaire pour installer les PV
  • Enorme réduction des gaz à effet de serre. En remplaçant la charge de chauffage on créé automatiquement une source directe de réduction de CO2 car le combustible remplacé est générallement du gaz naturel ou du mazout (huile de chauffage)
  • Protection contre les dépenses d’électricité et de chauffage.
  • Protection également contre une future modification de la législation en matière d’énergie renouvelable, d’émission de GES et d’efficacité énergétique dans le secteur de la construction
  • Production de deux types d’énergie solaire sur une même empreinte au sol.

SolarDuct® PV/T

SolarDuct PV/T tech drawingLa technologie est aussi disponible dans une configuration modulaire pour toiture appelée SolarDuct® PV/T. Dans cette application, les modules PV sont installés sur des unités SolarDucts. La chaleur est alors tirée à l’arrière des modules PV et acheminée dans un conduit vers l’unité de traitement de l’air la plus proche. ”L’excès de chaleur” est canalisé dans le système de ventilation du bâtiment où il compense la charge de chauffage. Comme les panneaux thermiques ont une double fonction en agissant également comme support des modules PV, cela contribue à améliorer la rentabilité du système hybride. Les unités modulaires sont faciles à installer et sont inclinées suivant une orientation idéale pour maximiser les gains solaires.

Capturer la chaleur et refroidir les modules PV

SolarWall PVT at CANMET
Ci-dessus, le système SolarWall du bâtiment CANMETde Ressources Naturelles Canada à Ottawa. Le système SolarWall a été enrichi d’un système hybride PV/T en 2010, pour produire de l’électricité en plus de l’air chauffé par le soleil pour le bâtiment.

Conserval Engineering est à l’origine du concept de combinaison des modules PV avec la technologie SolarWall. L’objectif était de répondre à certains des problèmes inhérents aux modules photovoltaïques conventionels et de developper une solution qui permettait de faire du PV une solution d’énergie renevelable viable pour les bâtiments commerciaux et résidentiels. Les deux problèmes qui peuvent nuire à l’attrait du PV sont la longueur du retour sur investissement et les basses performances solaires. Le système hybride PV/T donne une solution à ces deux problèmes.

Le taux de conversion solaire des modules PV typiques est de 15%. Que se passe-t-il avec le reste de l’énergie du soleil qui rayonne sur les panneaux ? Le plupart est convertie en énergie thermique, qui est normalement perdue et n’apporte aucun bénéfice pour le propriétaire du système. De plus, l’accumulation de chaleur à l’arrière des modules PV réduit la performance électrique de 0.4 à 0.5% pour chaque degrés celsius au dessus de sa température nominale de sortie, qui est de 25°C (77°F). Pour chaque degré celsius (1.8°F) au dessus de 25°C, la production électrique baisse de 0.4 à 0.5 pourcent. Une série de modules PV en toiture peut atteindre de 55 à 75°C (131 to 167°F), ce qui signifie que sa production électrique peut baisser de 12 à 25 pourcent en dessous de ce qu’indique sa plaque signalétique. Par exemple, un série de 10-kW génère seulement de 7.5 à 8.8 kW dans ces conditions de temperature. Un système PV/T abaisse la température des photovoltaïques de 10 à 20°C (18 à 36°F), ce qui augmente la production électrique de 5 à 10 pourcent, ou ajoute un autre 0.5 à 1 kW pour une série de 10-kW.

La performance de la technologie hybride SolarWall PV/T a été établie par des tests effectués à la National Solar Test Facility, avec la collaboration de l’Agence Internationale de l’Energie - Groupe 35.  Les résultats montrent qu’en additionnant le composant thermique SolarWall à une série de PV on accroît la performance solaire totale de plus de 50%, comparée aux 10 à 15% de performance pour la plupart des modules PV seuls. Il a été prouvé que la chaleur des panneaux PV, capturée par l’absorbeur perforé SolarWall était trois fois supérieure à l’énergie électrique produite par les modules PV. Cela signifie qu’en étant capable de capturer uniformément cet excès de chaleur et en l’utilisant, il devient possible d’améliorer la production énergétique de 200 à 300%, selon le débit d’air et d’autres composantes techniques. Les données des tests ont aussi montré que le gain de temperature par les modules PV est compris entre 6°C et 20°C soit bien à l’intérieur de la norme typique d’un système conventionnel de chauffage solaire de l’air SolarWall.

Plus d'informations sur SolarWall PV/T

Des brochures qui contiennent des informations supplémentaires sur les produits de cogénération SolarWall PV/Thermique et SolarDuct PV/Thermique (pour montage en toiture) sont présentées ci-dessous. Vous pouvez télécharger la version PDF (si vous disposez d'un lecteur comme Adobe Reader).