La aplicación y el potencial de los paneles solares fotovoltaicos en la transición energética global

Descripción general de la tecnología PVT

El colector PVT logra una producción eficiente de electricidad y calor mediante la combinación de células fotovoltaicas y colectores solares. Los colectores solares fotovoltaicos/térmicos (PVT) logran una producción eficiente de electricidad y calor mediante la combinación de paneles fotovoltaicos con colectores solares o absorbedores. La Tarea 60 del SHC de la IEA: Sistemas PVT reunió a un grupo de expertos de laboratorios de investigación y de la industria solar para explorar diversos conceptos posibles de la tecnología PVT durante los últimos tres años. Tras una investigación exhaustiva, resumieron ejemplos, modelos de simulación, indicadores clave de rendimiento y comparaciones entre conceptos de diferentes tipos de instalaciones en todo el mundo. Este artículo pretende resumir los logros y hallazgos de la tarea, y confirmar aún más el enorme potencial de la tecnología PVT para promover la calefacción solar y la producción de electricidad.

El concepto de energía solar fotovoltaica de 580 W no constituye una innovación en el campo de las nuevas energías. Durante los últimos 20 años, los investigadores han explorado continuamente soluciones relevantes, y el SHC de la IEA ha brindado un importante apoyo al desarrollo de la tecnología PVT en la Tarea 35 del SHC, de 2005 a 2010, y la posterior Tarea 60, de 2018 a 2020. Con la relativa reducción de los costes tecnológicos en la industria fotovoltaica en 2016 y la creciente madurez del mercado de la industria termosolar, la tecnología PVT ha abierto nuevas oportunidades de desarrollo.

Hoy en día, estos avances en el campo de la energía solar han allanado el camino para la aplicación generalizada de la tecnología de paneles solares híbridos privados. El auge de la energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) y la energía fotovoltaica integrada en fachadas (FIPV) no solo promueve la aplicación de la tecnología PVT en edificios de oficinas e industriales, sino que también ofrece nuevas opciones para edificios residenciales que requieren electricidad, calefacción e incluso refrigeración. Al mismo tiempo, el avance de la tecnología de bombas de calor ha ampliado aún más el alcance de aplicación de las fuentes de calor de los paneles solares híbridos privados sin cubierta, reduciendo los costos de energía de los usuarios y la demanda de almacenamiento en perforaciones. Además, la continua disminución en el costo de los módulos fotovoltaicos ha hecho que sea cada vez más económico y eficiente combinar la energía fotovoltaica y térmica para generar más energía solar bajo la misma superficie del techo.

Detalles y ejemplos de aplicación de la tecnología PVT

Sin embargo, aún se requieren más esfuerzos para profundizar la comprensión y la aceptación de las soluciones PVT en la industria de la climatización (HVAC). Los expertos de la Tarea 60 de SHC han aumentado el conocimiento de esta tecnología en el mercado y se han comprometido a desarrollar estándares internacionales especializados para colectores PVT, brindando mayor confianza a los planificadores solares y a los clientes finales para usar la nueva tecnología. Esta tarea arrojó tres conclusiones claras: la tecnología PVT puede utilizar eficientemente el espacio en el tejado o en cualquier área mediante la doble producción de electricidad y calor; ya existen soluciones PVT confiables en el mercado; y se espera que esta tecnología desempeñe un papel clave en la promoción de la transición energética y una vida baja en carbono.

La tecnología PVT desempeña un papel indispensable en la transición energética global gracias a su excelente rentabilidad en el sector de la energía solar y la calefacción. Según los últimos datos, a finales de 2020, la superficie instalada acumulada de colectores PVT a nivel mundial alcanzó los 1275 431 metros cuadrados, y el número de sistemas operativos alcanzó los 27 920, lo que demuestra plenamente la tendencia de crecimiento constante del mercado de PVT. Entre 2018 y 2020, la tasa de crecimiento anual promedio de la tecnología PVT alcanzó el 9 %, lo que indica amplias perspectivas de mercado.

Revela el liderazgo de los sistemas de aire solar en el mercado de paneles solares híbridos privados, principalmente gracias al impulso francés. Anteriormente, dos fabricantes lanzaron con éxito sistemas de aire PVT. La principal ventaja de estos sistemas de aire PVT es el uso del aire como medio de distribución para sistemas de baja temperatura, lo que aporta alta eficiencia y bajas tensiones a las células fotovoltaicas.

Diseño y eficiencia del colector solar PVT

Diseño y costo

El coste de los colectores PVT varía según el diseño y la selección de materiales, con el objetivo de reducir costes y mejorar la eficiencia mediante un diseño optimizado. Actualmente, el coste total de los sistemas solares PVT oscila entre 500 y 1500 euros por metro cuadrado, mientras que el coste de los propios colectores PVT se sitúa entre 100 y 300 euros por metro cuadrado.

Evaluación de la eficiencia y estandarización

La definición de la eficiencia de un panel solar híbrido privado puede partir de la eficiencia global, que considera de forma integral la producción total (incluyendo energía eléctrica y térmica) generada por la radiación solar incidente. Para simplificar los cálculos, al evaluarla, generalmente no se considera la producción eléctrica. Sin embargo, la eficiencia fotovoltaica se ve afectada por la temperatura del colector, por lo que este factor debe tenerse en cuenta para los colectores fotovoltaicos que operan en diferentes entornos de temperatura. Las normas de certificación de la Organización Internacional de Normalización (ISO) y la certificación Solar Keymark son criterios importantes para evaluar el rendimiento de los módulos de paneles solares híbridos privados.

Ventajas y potencial de mercado de PVT

◆ Tendencias del mercado PVT

En condiciones de abundante sol, como días despejados, los colectores PVT pueden satisfacer eficientemente la demanda de electricidad durante el día y la de calefacción durante todo el año. Los colectores PVT ofrecen alta potencia y eficiencia térmica en condiciones de sol, con un corto periodo de amortización de 4 a 5 años, lo que los hace ideales para hoteles y otros lugares de la región mediterránea. Además, los colectores PVT pueden suministrar electricidad a vehículos eléctricos, calentar agua caliente sanitaria (ACS) y funcionar como refrigerador para máquinas de refrigeración, con funciones integrales.

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