¿Puede el PVT generar calor y electricidad al mismo tiempo?

Sí. Un colector fotovoltaico-térmico combina la generación de electricidad con un absorbedor térmico que transfiere calor a un circuito de fluido o aire. Las dos salidas requieren medición y valoración por separado.

Un edificio puede usar la electricidad directamente o exportarla. El calor puede precalentar agua sanitaria, dar servicio a una piscina, abastecer una carga de calefacción adecuada o servir como fuente para una bomba de calor. Estos usos requieren diferentes temperaturas de operación y distintas configuraciones del sistema.

La Tarea 60 de la IEA SHC proporciona una base técnica útil, incluyendo trabajo sobre indicadores de rendimiento de PVT y sistemas de ejemplo. Sus publicaciones distinguen el rendimiento del colector del comportamiento del sistema completo, una distinción esencial al comparar propuestas comerciales.

Comience con el papel térmico

Pida al diseñador que indique cuál es la función prevista del circuito térmico PVT antes de discutir la eficiencia combinada.

Los diseños de PVT varían. No se puede suponer que un colector sin cubierta destinado a apoyar una bomba de calor funcione como un colector acristalado que suministra agua más caliente directamente. Compare el modelo real en las temperaturas, el viento y las condiciones de irradiancia pertinentes.

La temperatura de entrega requerida del edificio también importa. Una contribución de precalentamiento no establece que el sistema pueda satisfacer de forma independiente el requisito final de agua caliente. El calentamiento de respaldo y la estrategia de higiene aplicable siguen formando parte del diseño completo.

Cuente el calor donde se vuelve útil

Una propuesta puede informar sobre la producción del colector, el calor que entra en el almacenamiento, el calor que sale del almacenamiento o el calor suministrado a una carga. Cada uno es una cantidad válida, pero no son intercambiables.

Para la evaluación económica, cuente el calor que realmente reduce la energía comprada del sistema alternativo. Tenga en cuenta las pérdidas de transferencia, las pérdidas de almacenamiento, los períodos sin demanda y el calor que se rechaza.

Una simple multiplicación anual de la potencia térmica nominal por las horas de sol es insuficiente. La potencia nominal describe una condición de prueba; no describe las temperaturas cambiantes del fluido, los controles, el clima ni la demanda del edificio.

Por ejemplo, la página del producto SOLETKS PVT-E enumera una potencia eléctrica máxima de 580 W en condiciones STC y una potencia térmica máxima de 1180 W. Estas son clasificaciones de potencia, no pronósticos anuales de kWh. La página no establece que ambos picos ocurran simultáneamente bajo la misma condición de operación. Solicite las condiciones de prueba térmica y los datos de rendimiento específicos del modelo antes de estimar la producción anual.

Para un sistema de uso directo, un cronograma de comparación útil es:

Producción térmica del colector
- pérdidas antes del límite de entrega acordado
- calor no disponible para la carga debido al momento o la temperatura
- calor rechazado o no utilizado
= calor útil que reemplaza el suministro de calor alternativo

Evite restar pérdidas dos veces si la simulación ya informa calor útil del lado de la carga. Indique el límite de salida junto a cada cifra de energía reportada.

La electricidad y el calor tienen diferentes valores financieros

La electricidad utilizada en el sitio generalmente evita el cargo de importación aplicable. La electricidad exportada gana el pago de exportación real. Ninguna debe asignarse automáticamente el mismo valor que la energía térmica.

Para un cálculo eléctrico simple:

Valor de electricidad = kWh autoconsumidos x precio de importación evitado
                  + kWh exportados x precio de exportación

Supongamos, solo a modo de ilustración, una generación anual de 20 000 kWh, un 70 % de autoconsumo, un precio de importación evitado de 0,20 USD/kWh y un pago por exportación de 0,05 USD/kWh:

Electricidad autoconsumida = 14 000 kWh
Electricidad exportada = 6 000 kWh
Valor anual de la electricidad = 14 000 x 0,20 + 6 000 x 0,05
                         = 3 100 USD

Este cálculo excluye cargos por demanda, precios variables en el tiempo y otros efectos de facturación. Un modelo de proyecto debe utilizar la tarifa real y el solapamiento entre generación y carga.

Para el calor de uso directo que reemplaza una caldera, estime el combustible evitado utilizando la eficiencia y el precio del combustible correspondientes. Para el calor que reemplaza la producción de una bomba de calor, utilice la electricidad que se habría requerido en esa condición de operación. Un kWh de calor no debería recibir automáticamente el valor de un kWh de electricidad.

Compare el Costo Adicional con el Beneficio Adicional

Una propuesta de PVT puede tener un valor energético total positivo y aun así ofrecer un rendimiento débil en comparación con el PV convencional. Una comparación incremental revela la diferencia.

Supongamos dos presupuestos de proyecto inventados para el mismo sitio:

Se asume deliberadamente una producción eléctrica igual para aislar el valor del circuito térmico. Los diseños reales de tejado, las potencias nominales de los módulos y las temperaturas de funcionamiento pueden producir rendimientos eléctricos diferentes; esas diferencias deben incluirse en una comparación real.

La prima de PVT aquí es de USD 20,000. Suponga que cada kWh térmico útil desplaza USD 0.08 del costo de calefacción en el mismo límite de entrega. Ese es un costo asumido por kWh de calor útil, no una tarifa de combustible de entrada.

Los sistemas en estos escenarios no son diseños dimensionados. La tabla muestra lo que debe probarse: si el campo de colectores y el edificio propuestos pueden alcanzar realmente el calor útil asumido.

El resultado a 50 años no es un pronóstico de vida útil. Indica que es poco probable que esta inversión ilustrativa se justifique por los ahorros anuales indicados durante un período de estudio práctico. El período simple de recuperación también ignora la financiación, los reemplazos, la degradación y el descuento; utilice una comparación del ciclo de vida para la decisión final.

Evalúe la Integración de la Bomba de Calor en el Límite del Sistema

Cuando el PVT suministra el evaporador de una bomba de calor, el calor de la fuente es una entrada a la bomba de calor. No debe contarse una vez como calor entregado valioso y otra vez dentro de la salida final de la bomba de calor.

Compare la electricidad necesaria para proporcionar el mismo calor entregado en el sistema de referencia y en el sistema asistido por PVT, incluyendo el límite de energía auxiliar elegido.

Para un ejemplo inventado, supongamos que el calor entregado anual es de 50.000 kWh. Asuma un factor de rendimiento estacional de referencia de 3,0 y un factor propuesto de 4,0, ambos medidos en el mismo límite:

Electricidad de referencia = 50.000 / 3,0 = 16.667 kWh/año
Electricidad propuesta = 50.000 / 4,0 = 12.500 kWh/año
Reducción de electricidad = aproximadamente 4.167 kWh/año
Valor a USD 0,20/kWh = aproximadamente USD 833/año

El aumento de 3.0 a 4.0 es una suposición, no un beneficio PVT reclamado. Debe estar respaldado por un modelo adecuado o evidencia monitoreada. Agregue cualquier consumo auxiliar excluido de esos factores y compare los costos adicionales de instalación y mantenimiento.

Si la electricidad fotovoltaica alimenta la bomba de calor, concilie el autoconsumo y las compras a la red en un solo balance energético. El mismo kWh generado no puede acreditarse simultáneamente como exportación y como electricidad evitada de la bomba de calor.

¿Cuándo Merece un Estudio de Viabilidad Detallado el PVT?

El PVT merece un análisis más detallado cuando el área del techo es limitada, el sitio tiene una demanda térmica recurrente y el colector propuesto puede suministrar una temperatura útil o una condición de fuente para la bomba de calor. Un edificio con demanda eléctrica diurna y una carga constante de agua caliente o piscina puede ofrecer un punto de partida útil.

Solicite una evaluación más cautelosa cuando la carga térmica sea mayormente estacional, la sala de máquinas esté distante, el almacenamiento sea difícil de acomodar o el sistema de calefacción de referencia ya suministre calor de bajo costo de manera eficiente. Estas condiciones no descartan automáticamente el PVT, pero pueden reducir el valor del circuito térmico añadido.

La evidencia decisiva es una comparación que utilice las mismas condiciones de clima, superficie de piso o restricción de techo, servicio de calor y supuestos tarifarios. Incluya PV convencional más bomba de calor y PV separado más solar térmica cuando esas alternativas sean viables.

Incluya los Requisitos de Servicio en la Comparación

El PVT añade componentes hidráulicos al equipo eléctrico. Solicite un alcance claro de mantenimiento para fluido, bombas, sensores, juntas, intercambiadores de calor y controles, según corresponda al diseño seleccionado. Verifique el acceso a las conexiones del techo y si el mantenimiento de una parte requiere alterar otra.

Compare la cobertura de garantía para las partes eléctrica y térmica por separado. Pregunte qué temperaturas de funcionamiento, fluidos y registros de mantenimiento requieren las garantías. Una garantía de módulo larga no establece que cada componente del sistema esté cubierto por el mismo período.

Para el alcance del mantenimiento térmico, utilice el Guía de mantenimiento solar térmico SOLETKS junto con la documentación exacta del equipo.

Qué Solicitar Antes de Aprobar una Propuesta de PVT

Solicite al proveedor un paquete de comparación conciso:

1. Modelo exacto del módulo, función térmica y esquema del sistema propuesto.

2. Datos de pruebas eléctricas y térmicas con condiciones de funcionamiento identificadas.

3. Cifras anuales de electricidad, calor útil y energía comprada en límites explícitos.

4. Resultados mensuales u horarios que muestren la coincidencia de demanda y el tratamiento del excedente de calor.

5. Alcance instalado, costos operativos y supuestos de reemplazo.

6. Una comparación de sistemas alternativos con los mismos requisitos de servicio.

7. Posiciones de medición y un método acordado para verificar el rendimiento después de la puesta en servicio.

Mantén los estudios históricos en contexto. El gobierno del Reino Unido Informe de recopilación de pruebas PVTse publicó en 2016; es una investigación de antecedentes, no evidencia de precios actuales de productos, incentivos actuales o el rendimiento de un modelo específico de SOLETKS.

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