N'installez pas simplement des panneaux photovoltaïques ! Le PV/T « double puissance et chaleur » pour doubler votre efficacité énergétique !

Dans le contexte des objectifs de « double carbone », le rythme de substitution des énergies propres s'accélère. Cependant, les limites de l'utilisation traditionnelle de l'énergie solaire deviennent de plus en plus évidentes : les panneaux photovoltaïques ne produisent que de l'électricité, tandis que les chauffe-eau solaires ne produisent que de la chaleur, ce qui entraîne un double gaspillage d'espace et d'énergie. L'arrivée des produits PVT répond précisément à ce problème : un seul module peut produire à la fois de l'électricité et de la chaleur, récupérant ainsi l'intégralité de l'énergie solaire thermique auparavant gaspillée et doublant son taux d'utilisation global. Aujourd'hui, nous allons explorer la valeur unique du PVT à travers sa définition, ses principes et ses applications !

Qu'est-ce que le PVT ?

PVT est une abréviation.

1.PV : Photovoltaïque, désignant le composant de production d'énergie photovoltaïque.

2. T : Thermique, se référant à la composante d'utilisation solaire thermique.

3. Nom complet : Capteur solaire photovoltaïque thermique

Les autres noms commerciaux incluent : module thermique photovoltaïque PVT, énergie solaire thermique PVT (système intégré), capteur PVT, système de cogénération et système thermoélectrique jumeau.

Le PVT utilise la technologie de couplage de l'énergie solaire thermique pour produire conjointement chaleur et électricité au sein d'un même module. Cette technologie collecte la chaleur générée lors de la conversion photovoltaïque dans les panneaux solaires, maintenant ainsi la température de surface des panneaux dans une plage de rendement optimale (25-45 °C). Cela permet de capter efficacement la chaleur tout en améliorant le rendement de la production d'électricité.

L'origine du PVT

Le taux de conversion d'énergie par unité de surface (électricité en chaleur) des panneaux photovoltaïques est généralement d'environ 20 %, tandis que celui des capteurs plans ne dépasse pas 70 %. Près de 80 % de l'énergie par unité de surface des panneaux photovoltaïques est essentiellement gaspillée sous forme de chaleur. Par conséquent, trouver un moyen d'améliorer efficacement le rendement unitaire de la production d'électricité photovoltaïque tout en extrayant la chaleur résiduelle pour une utilisation intégrée des énergies thermique et électrique est devenu un axe de développement clé. C'est l'origine du « capteur solaire photovoltaïque thermique intégré » (PVT).

Analyse structurelle PVT

L’avantage principal du PVT réside dans sa conception collaborative :

Module PV : Responsable de la production d'électricité, il agit comme un « convertisseur d'électricité » d'énergie solaire.

Ce composant fonctionne de manière similaire aux panneaux photovoltaïques classiques : son cœur est la cellule photovoltaïque (comme le silicium monocristallin, le silicium polycristallin ou les cellules à couches minces). Lorsque la lumière du soleil frappe la cellule, les photons excitent les électrons du semi-conducteur, générant un courant électrique et produisant ainsi de l'électricité. Cette électricité peut être utilisée directement dans les habitations et les appareils (comme l'alimentation des appareils électroménagers et de l'éclairage), stockée dans des batteries ou injectée dans le réseau électrique.

Module T : Responsable de la génération de chaleur, il agit comme un « récupérateur de chaleur » de l'énergie solaire.

C'est la principale différence entre les panneaux PVT et les panneaux photovoltaïques classiques : sous le module PV (cellule photovoltaïque), se trouve un canal d'échange thermique (généralement un tube métallique traversé par un fluide caloporteur tel que l'eau, l'air ou l'huile thermique). Lorsque les panneaux photovoltaïques traditionnels fonctionnent, 30 à 50 % de l'énergie solaire reçue n'est pas convertie en électricité, mais en chaleur, ce qui entraîne une augmentation de la température du panneau (plus la température est élevée, plus le rendement de la cellule photovoltaïque est faible). Cependant, le module PVT T « recycle » activement cette chaleur : un fluide caloporteur circule dans le canal, évacuant la chaleur du panneau photovoltaïque. Cela permet non seulement de réduire la température du panneau et de maintenir le rendement de la production d'électricité, mais aussi d'augmenter la température du fluide caloporteur, le transformant en eau chaude ou en air chaud utilisables pour les usages domestiques et industriels.

Comment fonctionne le PVT

Une partie du rayonnement solaire est convertie en électricité grâce à l’effet photovoltaïque.

Les électrons génèrent de la chaleur lors de leur migration.

Cette chaleur est transférée au fluide situé à l'intérieur du canal collecteur et ensuite transportée vers le ballon de stockage de chaleur.

Cela améliore l’efficacité de la production d’électricité tout en captant l’excès de chaleur, permettant ainsi une cogénération efficace.

Les statistiques clés sont impressionnantes :

Environ 20 % de l’énergie solaire est convertie en électricité.

Environ 60 % de l’énergie solaire est convertie en chaleur.

Le taux d’utilisation énergétique global atteint 80 %, soit plus de quatre fois celui des panneaux photovoltaïques traditionnels !

Avantages du PVT

1. Efficacité doublée : les modules T et PV fournissent une puissance bidirectionnelle

La fonction de récupération de chaleur du module T refroidit le panneau photovoltaïque. En règle générale, pour chaque augmentation de 1 °C de la température du panneau, l’efficacité de la production d’électricité diminue de 0,4 % à 0,5 %. En éliminant continuellement la chaleur, le PVT maintient la température du panneau de 10 à 20 °C inférieure à celle des panneaux traditionnels, augmentant ainsi l'efficacité de la production d'électricité de 5 à 15 %.

Même si la lumière solaire absorbée par les modules photovoltaïques n'est pas convertie en électricité, elle peut être récupérée sous forme de chaleur, ce qui revient à utiliser deux fois « une once de lumière solaire » : d'abord pour la production d'électricité, puis pour la production de chaleur. Cela fait passer le taux d'utilisation totale de l'énergie solaire de 15 %-20 % (production d'électricité uniquement) pour les panneaux photovoltaïques traditionnels à 60 %-80 % (électricité + chaleur).

2. Gain de place : double l'utilisation de l'espace, ce qui le rend adapté aux applications où le terrain est limité.

Que ce soit sur le toit d'une maison, d'un bâtiment industriel ou commercial, ou sur un chantier extérieur, l'espace est limité. Les solutions traditionnelles nécessitent des zones distinctes pour les panneaux photovoltaïques et les chauffe-eau solaires. Le PVT, quant à lui, intègre les deux dans un seul module, permettant ainsi la production d'électricité et de chaleur sur un même site, offrant ainsi deux avantages sur un seul toit.

3. Rentable : Faibles coûts d'installation et d'exploitation, double avantage

Coût d'installation : Les solutions traditionnelles nécessitent des équipes distinctes pour l'installation des systèmes photovoltaïques et des chauffe-eau, ce qui implique deux installations et deux expéditions de matériel. Le PVT est un système intégré qui s'installe en une seule fois, éliminant ainsi les coûts de main-d'œuvre et de matériel (supports et tuyauterie, par exemple). Les coûts d'installation sont de 15 à 25 % inférieurs à ceux d'une installation séparée.

Coût d'exploitation et de maintenance : PVT utilise moins de composants (un module remplace deux), ce qui entraîne moins de travaux d'inspection et de maintenance.

Double avantage : Outre la production d'électricité (en la vendant ou en l'utilisant vous-même), vous pouvez également économiser sur l'achat d'eau chaude (comme les factures de gaz et d'électricité). Les bénéfices globaux à long terme sont de 20 à 30 % supérieurs à ceux des solutions traditionnelles.

Durée de vie prolongée des cellules PV : les panneaux PV, en raison de leur température stable, ont une durée de vie plus longue que les panneaux PV traditionnels (généralement jusqu'à 25-30 ans, comparable aux panneaux traditionnels, mais avec un risque de défaillance plus faible).

4. Ultra-environnemental : zéro émission de carbone, contribuant à réduire les émissions de dioxyde de carbone

Le PVT n’émet pas de dioxyde de carbone pendant son fonctionnement et peut fournir de l’électricité et de la chaleur renouvelables pour les bâtiments et les processus industriels, répondant ainsi aux besoins d’un développement à faible émission de carbone et respectueux de l’environnement.

Scénarios d'application du PVT

Scénarios d'application plus larges : peut être utilisé de la maison à l'industrie

Les caractéristiques de double sortie « électricité + chaleur » du PVT peuvent s'adapter aux besoins de différents scénarios, en particulier pour les scénarios où « l'électricité et la chaleur sont nécessaires à la fois » :

(1) Scénario domestique : répond aux besoins quotidiens en électricité (éclairage, appareils électroménagers) + eau chaude sanitaire (bain, lavage des légumes, chauffage de la piscine), et peut même être connecté à des systèmes de chauffage par le sol pour réaliser le chauffage hivernal.

(2) Scénario industriel et commercial : les usines utilisent le PVT pour générer de l'électricité pour les équipements de production et utilisent l'énergie thermique générée pour le chauffage des ateliers, la chaleur industrielle (pasteurisation, nettoyage) et le séchage des produits (comme la transformation des aliments, les usines textiles) ; les hôtels et les hôpitaux utilisent le PVT pour générer de l'électricité + de l'eau chaude afin de réduire les coûts d'exploitation.

(3) Scénario agricole : les serres utilisent le PVT pour générer de l'électricité pour les équipements de ventilation et d'irrigation, et utilisent l'énergie thermique pour maintenir la température de la serre (isolation hivernale) afin d'augmenter les rendements des cultures.

Cas d'application réussi du PVT