L'application et le potentiel des panneaux solaires PVT dans la transition énergétique mondiale

Présentation de la technologie PVT

Le capteur PVT permet une production efficace d'électricité et de chaleur en combinant des cellules photovoltaïques et des capteurs solaires. Les capteurs solaires photovoltaïques/thermiques (PVT) produisent efficacement de l'électricité et de la chaleur en combinant des panneaux photovoltaïques avec des capteurs ou des absorbeurs solaires. La tâche 60 de l'IEA SHC : Systèmes PVT a réuni, au cours des trois dernières années, un groupe d'experts issus de laboratoires de recherche et de l'industrie solaire afin d'explorer différents concepts possibles de la technologie PVT. Après des recherches approfondies, ils ont synthétisé des exemples, des modèles de simulation, des indicateurs clés de performance et des comparaisons entre différents types d'installations à travers le monde. Cet article vise à résumer les réalisations et les conclusions de cette tâche, et à confirmer l'énorme potentiel de la technologie PVT pour promouvoir le chauffage solaire et la production d'électricité.

Le concept de PVT solaire de 580 W n'est pas une innovation dans le domaine des nouvelles énergies. Au cours des 20 dernières années, les chercheurs ont continuellement exploré des solutions pertinentes, et le SHC de l'AIE a apporté un soutien important au développement de la technologie PVT dans le cadre de la tâche 35 du SHC de 2005 à 2010, puis de la tâche 60 de 2018 à 2020. Avec la baisse relative des coûts technologiques dans l'industrie photovoltaïque en 2016 et la maturité croissante du marché de l'industrie solaire thermique, la technologie PVT a ouvert de nouvelles perspectives de développement.

Aujourd'hui, ces avancées dans le domaine de l'énergie solaire ont ouvert la voie à une large application de la technologie des panneaux solaires hybrides privés. L'essor du photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) et du photovoltaïque intégré aux façades (FIPV) favorise non seulement l'application de la technologie PVT dans les immeubles de bureaux et les bâtiments industriels, mais offre également de nouvelles options pour les bâtiments résidentiels nécessitant électricité, chauffage et même climatisation. Parallèlement, les progrès de la technologie des pompes à chaleur ont élargi le champ d'application des sources de chaleur des panneaux solaires hybrides privés non couverts, réduisant ainsi les coûts énergétiques des utilisateurs et la demande de stockage d'énergie. De plus, la baisse continue du coût des modules photovoltaïques a rendu de plus en plus économique et efficace la combinaison du photovoltaïque et de l'énergie thermique pour produire davantage d'énergie solaire sous une même surface de toit.

Détails et exemples d'application de la technologie PVT

Cependant, des efforts supplémentaires sont encore nécessaires pour approfondir la compréhension et l’acceptation des solutions PVT dans le secteur CVC. Les experts du SHC Task 60 ont accru la notoriété de cette technologie sur le marché et se sont engagés à développer des normes internationales spécialisées pour les collecteurs PVT, offrant ainsi plus de confiance aux planificateurs solaires et aux clients finaux dans l'utilisation de la nouvelle technologie. Cette tâche a abouti à trois conclusions claires : la technologie PVT peut utiliser efficacement l'espace sur le toit ou n'importe quelle zone grâce à la double production d'électricité et de chaleur ; Des solutions PVT fiables existent déjà sur le marché ; Et cette technologie devrait jouer un rôle clé dans la promotion de la transition énergétique et d’un mode de vie à faibles émissions de carbone.

La technologie PVT joue un rôle essentiel dans la transition énergétique mondiale grâce à son excellent rapport coût-efficacité dans les domaines de l'énergie solaire et de la chaleur. Selon les dernières données, fin 2020, la surface totale installée de capteurs PVT dans le monde atteignait 1 275 431 mètres carrés, et le nombre de systèmes en exploitation atteignait 27 920, ce qui témoigne de la croissance soutenue du marché PVT. Entre 2018 et 2020, le taux de croissance annuel moyen de la technologie PVT a atteint 9 %, ce qui laisse présager de vastes perspectives de marché.

Ce rapport révèle la position dominante des systèmes solaires à air sur le marché des panneaux solaires hybrides privés, principalement grâce à l'impulsion française. Deux fabricants ont déjà lancé avec succès des systèmes à air PVT. Leur principal avantage réside dans l'utilisation de l'air comme fluide de distribution pour les systèmes basse température, ce qui confère aux cellules photovoltaïques un rendement élevé et des avantages en termes de faibles contraintes.

Conception et efficacité du capteur solaire PVT

Conception et coût

Le coût des capteurs PVT varie en fonction de la conception et du choix des matériaux. L'objectif est de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité grâce à une conception optimisée. Actuellement, le coût total des systèmes solaires PVT se situe entre 500 et 1 500 euros par mètre carré, tandis que le coût des capteurs PVT eux-mêmes est maîtrisé entre 100 et 300 euros par mètre carré.

Évaluation de l'efficacité et normalisation

La définition du rendement des panneaux solaires hybrides privés peut se baser sur le rendement global, qui prend en compte la production totale (énergie électrique et thermique incluse) générée par le rayonnement solaire incident. Pour simplifier les calculs, la production électrique n'est généralement pas prise en compte. Cependant, le rendement photovoltaïque est affecté par la température du capteur ; ce facteur doit donc être pris en compte pour les capteurs PVT fonctionnant dans des environnements à températures variables. Les normes de certification de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et la certification Solar Keymark sont des critères importants pour évaluer la performance des modules solaires hybrides privés.

Avantages et potentiel de marché du PVT

◆ Tendances du marché PVT

Par temps ensoleillé, par exemple, les capteurs PVT peuvent répondre efficacement à la demande d'électricité en journée et de chaleur tout au long de l'année. Leur rendement énergétique et thermique est élevé par temps ensoleillé, avec un retour sur investissement rapide de 4 à 5 ans, ce qui les rend particulièrement adaptés aux hôtels et autres lieux de la région méditerranéenne. De plus, les capteurs PVT peuvent alimenter en électricité les véhicules électriques, produire de l'eau chaude sanitaire et servir de refroidisseur pour les machines de réfrigération, grâce à leurs nombreuses fonctionnalités.

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