كيف تعمل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع المضخات الحرارية لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة

هل تعاني من ارتفاع فواتير التدفئة والكهرباء في مبناك التجاري؟ قد يكون نظام التدفئة الهجين PVT + مضخة الحرارة هو الحل الأمثل لتوفير الطاقة.

تواجه المباني كثيفة الاستهلاك للطاقة ارتفاعًا في تكاليف المرافق وضغوطًا متزايدة لخفض انبعاثات الكربون. في حين أن الطاقة الشمسية الكهروضوئية قادرة على تعويض استهلاك الكهرباء، وتوفر مضخات الحرارة طاقة حرارية فعّالة،يؤدي الجمع بينهما باستخدام الألواح الشمسية PVT إلى فتح مستوى جديد من الكفاءة وتوفير التكاليف.

تدمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والمضخات الحرارية مجمعات الطاقة الشمسية الهجينة الحرارية الكهروضوئية مع مضخات حرارية تعمل إما بمحلول ملحي مائي أو بمصدر هواء. يُولّد هذا النظام الكهرباء ويلتقط حرارة منخفضة الدرجة، مما يُغذّي مضخة الحرارة، مما يُعزز أدائها ويُقلّل الطلب على الطاقة الأحفورية.

دعونا نلقي نظرة عن كثب على كيفية عمل هاتين التقنيتين معًا ولماذا تعتبران مثاليتين للمباني التجارية والصناعية الحديثة.

كيف تعمل لوحات PVT مع مضخة الحرارة؟

الألواح الكهروضوئية الحرارية (PVT)توليد الكهرباء من ضوء الشمس مثل الوحدات الكهروضوئية التقليدية ولكن أيضًا جمع الحرارة عبر جهاز امتصاص مملوء بالسوائل خلف الخلايا الشمسية. يتم بعد ذلك نقل هذه الحرارة إلى سائل متداول، عادة الماء أو الجليكول.

في النظام المشترك، يتغذى هذا السائل علىدائرة مبخر المضخة الحراريةإما مباشرةً أو عبر خزان عازل. بما أن السائل الداخل مُسخّنٌ بالفعل بأشعة الشمس، فإن مضخة الحرارة تحتاج إلى طاقة دخل أقل للوصول إلى درجات الحرارة المطلوبة.

وهذا يعني:

• نظام أعلى COP (معامل الأداء)

• تحسين كفاءة الخلايا الكهروضوئيةبسبب تبريد اللوحة

• استخدام الطاقة الشمسية الحرارية على مدار العام، حتى في المناخات الباردة

هل أنظمة PVT فعالة في الشتاء مع المضخات الحرارية؟

نعم، حتى في الطقس البارد، تظل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية فعّالة لأن المضخات الحرارية لا تحتاج إلا إلى حرارة منخفضة للعمل. على عكس المجمعات الشمسية الحرارية التقليدية التي تنخفض كفاءتها في الشتاء، فإن ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية:

• لا يزال ينتج الكهرباء في الأيام الغائمة

• لا يزال يوفر درجات حرارة السوائل من 10 إلى 25 درجة مئوية في ضوء الشمس المعتدل

• يمكنه سحب الحرارة المحيطة حتى من الإشعاع المنعكس أو المنتشر

وفي بلدان مثل ألمانيا وهولندا،تُستخدم الآن أنظمة المضخات الحرارية PVT كمصدر وحيد للحرارةفي المباني المعزولة جيدًا على مدار العام.

ما هو نوع مضخة الحرارة التي تعمل بشكل أفضل مع لوحات PVT؟

المباراة المثالية عادة ما تكونمضخة حرارية من محلول ملحي إلى ماء (مصدر أرضي)أو مصممة خصيصامضخة حرارية تعمل بالطاقة الشمسيةتعمل هذه الأنظمة بكفاءة مع درجات حرارة الإدخال بين 10 إلى 30 درجة مئوية - وهو ما يتوافق جيدًا مع الناتج الحراري لمجمعات PVT.

أنواع النظام:

• محلول ملحي إلى ماء (GSHP):يستخدم حلقة PVT بدلاً من (أو بجانب) الآبار الأرضية

• مصدر الهواء (ASHP):يمكن استخدام PVT للتسخين المسبق للهواء الداخل أو الماء

• مضخات الحرارة ثنائية المصدر:التبديل بين المدخلات الأرضية، ومدخلات PVT، ومدخلات الهواء للحصول على الأداء الأمثل

بعض الشركات المصنعة مثلالثلاثي للطاقة الشمسيةودوال صنتقديم حلول متكاملة بالكامل مصممة لتحقيق التكامل بين PVT ومضخة الحرارة.

ما هي فوائد الجمع بين PVT ومضخة الحرارة؟

يخلق النظام الهجينمحطة طاقة شمسية ذات حلقة مغلقة ومزدوجة الإنتاجعلى سطح منزلك. من أهم فوائدها:

• ما يصل إلى 70% من إجمالي كفاءة النظام(مقابل 20% للطاقة الشمسية المستقلة)

• تحسين عائد الاستثمار- نظام واحد ينتج نوعين من الطاقة

• تقليل الاعتماد على غلايات الغاز/النفط

• انخفاض استخدام الكهرباء للمضخات الحرارية

• كفاءة الفضاء- مساحة لوحة واحدة لغرضين

• انخفاض انبعاثات الكربون= إعداد تقارير ESG بشكل أسهل

يمكن للشركات التي لديها طلب كبير على الماء الساخن - مثل الفنادق والمستشفيات والمغاسل والمكاتب - خفض تكاليف التدفئة بما يصل إلى40%مع نظام متكامل بشكل صحيح.

ما هو نظام المضخة الحرارية بمساعدة الطاقة الشمسية؟

المضخة الحرارية التي تعمل بالطاقة الشمسية هي أي نظام حيثتعمل الطاقة الشمسية (الحرارية أو الكهربائية) على تقليل مدخلات الطاقة التي تحتاجها مضخة الحرارة. تعتبر لوحات PVT مثالية لهذا الغرض لأنها توفر كلاً من:

• الكهرباء المباشرةلتشغيل ضاغط المضخة الحرارية

• سائل منخفض الحرارةللعمل كمصدر للحرارة

بتسخين سائل العمل مسبقًا، تعمل مضخة الحرارة بشكل أقل وتدوم لفترة أطول. حتى أن بعض الأنظمة تستخدم الكهرباء لتشغيل مكونات مساعدة مثل المراوح وأجهزة التحكم.

هل يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية الهجينة أن تحل محل غلايات الغاز في المباني؟

نعم - في كثير من الحالات، تم تصميمه بشكل صحيحنظام PVT + مضخة الحرارةيمكن أن تغطي حمولة الماء الساخن والتدفئة للمبنى بالكامل، خاصة عند إقرانها بـ:

• خزانات التخزين الحرارية(خزانات عازلة)

• أنظمة توزيع درجات الحرارة المنخفضة(مثل التدفئة تحت الأرضية)

• عزل جيد وأغلفة بناء محكمة الإغلاق

في المشاريع التحديثية، يمكن أن تعمل أنظمة PVT أيضًا بمثابة **تقنية انتقالية** — مما يقلل من استخدام الغاز أثناء إعداد المبنى للكهرباء في نهاية المطاف.

ما مدى كفاءة المجمعات الشمسية الهجينة الحرارية الكهروضوئية؟

يمكن أن تصل لوحات PVT الحديثة إلى:

• الكفاءة الكهربائية: 16-20% (مشابهة للخلايا الكهروضوئية الأحادية)

• الكفاءة الحرارية: 40-50% (اعتمادًا على تصميم النظام)

ينتج عن هذا **إنتاج طاقة إجمالية بنسبة 60-70%**، وهو ما يفوق بكثير ما يمكن أن تحققه أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو الطاقة الشمسية الحرارية المستقلة. بالإضافة إلى ذلك،تكنولوجيا تبريد الألواح الشمسيةتحسين عمر الطاقة الشمسية واستقرار إنتاجها بمرور الوقت.

[مقارنة نماذج لوحة PVT →]

الاستنتاج: طريقة أكثر ذكاءً لتزويد المبنى بالطاقة والتدفئة

يُحوّل دمج مُجمّعات الطاقة الشمسية PVT مع مضخات الحرارة مبناك إلى محطة طاقة موفرة للطاقة. والنتيجة هي تكاليف أقل، وانبعاثات كربونية أقل، واستقلالية أعلى - كل ذلك من مساحة السطح نفسها.

هل ترغب في تأمين نظام الطاقة الخاص بك للمستقبل؟ حان الوقت للتفكير في أنظمة الطاقة الشمسية الهجينة مع دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع مضخة الحرارة.

[تحدث إلى أحد متخصصي نظام PVT →]