Sistema termoeléctrico doble PVT + Bomba de calor: El sistema termoeléctrico doble PVT-E de BTESolar abre una nueva era de utilización integral de la energía solar.

Impulsada por la transición energética global y los objetivos de "doble carbono", la forma de aprovechar el limitado espacio de los tejados para generar tanto electricidad como calor se ha convertido en un tema importante en el campo de las nuevas energías. Como empresa innovadora profundamente comprometida con la utilización de la energía solar térmica durante más de una década, BTE Solar Co., Ltd. (BTESolar), con sede en Texas, presentó su última serie PVT-E de productos fotovoltaicos-térmicos integrados: el "sistema termoeléctrico gemelo" PVT-E, en la feria Intersolar Europe de 2025. Este nuevo producto integra tecnologías de generación de energía fotovoltaica y captación de energía solar térmica, logrando "un panel, doble beneficio", proporcionando una nueva solución para el acoplamiento eficiente del sistema PVT + bomba de calor.

I. Introducción del producto: Un salto de la fotoelectricidad a la tecnología fototérmica

La principal innovación de la serie BTESolar PVT-E reside en su concepto de diseño de "gemelo termoeléctrico". Cuando los paneles fotovoltaicos tradicionales generan electricidad, un aumento de la temperatura de la célula conlleva una disminución significativa de la eficiencia energética: por cada 1 °C de aumento en la temperatura de una célula fotovoltaica de silicio cristalino, la eficiencia energética cae entre un 0,4 % y un 0,5 %. El PVT-E logra esto integrando un sistema de captación de calor en la parte posterior del panel fotovoltaico, recuperando y reutilizando esta energía térmica desperdiciada, al tiempo que reduce la temperatura de funcionamiento de las células, consiguiendo así una doble función de "generación de electricidad y producción de calor".

En cuanto a parámetros técnicos, la serie PVT-E demuestra un rendimiento excepcional. Tomando como ejemplo el modelo insignia PVT580, el tamaño de un solo panel es de 2279 × 1134 × 37 milímetros, con un peso de 39 kilogramos. Utiliza 144 baterías de media celda TOPCon tipo N y tiene una potencia máxima de salida de 580 W, con una eficiencia de conversión fotovoltaica de hasta el 22,44 %. Al mismo tiempo, su sistema de captación de calor adopta una estructura de intercambio de calor de placa de tubo de cobre, con 1,2 litros de líquido conductor anticongelante de propilenglicol en su interior, y la potencia térmica máxima puede alcanzar los 1180 W. Puede producir simultáneamente agua caliente a unos 60 °C. Esto significa que la producción de energía de un solo panel PVT es equivalente a la producción total de los paneles fotovoltaicos tradicionales y los colectores de placa plana, y la **tasa de utilización integral de la energía solar** por unidad de área ha aumentado significativamente a más del 80 %.

El producto PVT-E adopta un diseño de expansión indirecta, con una presión de trabajo de 0,6 MPa y un rango de temperatura de trabajo que abarca desde -40 °C hasta 85 °C. Puede adaptarse a diversas condiciones climáticas, desde las frías regiones del norte hasta las cálidas regiones del sur. Su estructura central incluye una placa de cubierta de vidrio templado, una película de EVA, células fotovoltaicas de alta eficiencia, una placa de aluminio absorbente de calor, un conducto de flujo de intercambio de calor de tubo de cobre y una capa de aislamiento TPT, logrando un acoplamiento preciso entre la conversión fotovoltaica y la captación de calor. En comparación con los sistemas fotovoltaicos tradicionales, el PVT-E puede reducir la temperatura superficial de los componentes entre 8 y 15 °C, aumentando así la eficiencia de generación de energía entre un 8 % y un 15 % y prolongando la vida útil de los componentes.

II. Escenarios de aplicación: Cobertura total desde viviendas residenciales hasta parques industriales.

Una vez que el "sistema termoeléctrico gemelo" PVT-E se acopla profundamente con la bomba de calor, puede aplicarse ampliamente en diversos escenarios y lograr un suministro triple de "electricidad - calor - frío".

1. Residencias con cero emisiones de carbono y villas de alta gama

Para los hogares que buscan la autosuficiencia energética, el sistema PVT-E puede integrarse con bombas de calor aerotérmicas o hidrotérmicas para formar un sistema energético integrado PVT + bomba de calor. La electricidad verde generada por el sistema puede alimentar directamente el compresor de la bomba de calor, mientras que la energía térmica recogida por los componentes PVT sirve como fuente de calor de baja temperatura para la bomba de calor, mejorando significativamente el coeficiente de rendimiento (COP) de la misma. Según los cálculos, tras la integración con la bomba de calor, el coeficiente de rendimiento anual (APF) del sistema PVT puede mejorar aproximadamente un 25 % en comparación con las bombas de calor aerotérmicas tradicionales. Un sistema doméstico estándar puede cubrir las necesidades anuales de agua caliente sanitaria, calefacción por suelo radiante en invierno y la mayor parte del consumo eléctrico doméstico, logrando un "consumo energético neto cero" a nivel doméstico.

2. Edificios públicos e instalaciones comerciales

Edificios como hoteles, hospitales y escuelas tienen una demanda significativa y continua de agua caliente y calefacción. En un proyecto de escuela primaria, se conectaron 69 paneles fotovoltaicos térmicos (PVT) al sistema de bomba de calor geotérmica, reemplazando la caldera de gas original. Se estima que esto puede reducir casi un 80% de las emisiones de carbono relacionadas con la calefacción. En grandes instalaciones deportivas, residencias universitarias y otros escenarios, el sistema PVT se conecta con la bomba de calor geotérmica para lograr un suministro energético inteligente e integrado para la generación de energía, calefacción, refrigeración y almacenamiento de energía durante todo el año. El caso del proyecto PVT de Zhengxin Optoelectronics muestra que en una fábrica de impresión de tinta, 280 componentes PVT generan aproximadamente 700 kWh de electricidad de media al día y producen unas 40 toneladas de energía térmica. Esto supone una reducción del 30% en el consumo energético de la empresa durante todo el año, con un periodo de recuperación de la inversión de poco más de tres años.

3. Agricultura y agricultura de instalaciones

Los invernaderos agrícolas constituyen un importante escenario de aplicación para los sistemas fotovoltaicos térmicos (PVT) combinados con bombas de calor. Durante el día, los componentes PVT absorben la energía solar para generar electricidad, a la vez que recogen el exceso de calor del tejado y lo almacenan en depósitos de agua o bajo tierra; por la noche, la bomba de calor utiliza el calor almacenado para calentar el invernadero, manteniendo la temperatura para el crecimiento de los cultivos y solucionando el problema del consumo energético de la siembra fuera de temporada. Se está desarrollando un sistema compacto de bomba de calor que integra PVT y depósitos de almacenamiento de calor, capaz de aumentar la eficiencia de la calefacción del agua caliente sanitaria hasta en un 30 % utilizando la fuente de calor PVT.

4. Aprovechamiento del calor industrial y almacenamiento de energía estacional

En el sector industrial, el sistema PVT-E puede proporcionar precalentamiento térmico para procesos en industrias como la de teñido y la de procesamiento de alimentos. Con la adopción del sistema PVT + bomba de calor, el coste unitario del agua caliente para las fábricas de teñido es de tan solo 3,1 yuanes por tonelada, mucho menor que los 25,9 yuanes por tonelada del vapor municipal y los 19,5 yuanes por tonelada del gas natural. Además, el sistema PVT admite aplicaciones de almacenamiento de calor intertemporal, almacenando el excedente de calor solar del verano en el sistema de almacenamiento de calor subterráneo (BTES) para su uso en la calefacción de invierno.

III. Tendencias de desarrollo: inteligencia, estandarización y globalización

La tecnología PVT + bomba de calor se encuentra actualmente en una etapa crucial de transición de "innovación menor" a "aplicación a gran escala". Según las previsiones del sector, la tasa de crecimiento anual compuesta del nicho de mercado PVT alcanzará el 9,62% en los próximos 10 años.

1. Integración e inteligencia de sistemas

El futuro sistema PVT ya no es una simple combinación de paneles fotovoltaicos y bombas de calor; en cambio, es una plataforma inteligente de gestión energética basada en IA. El último producto de bomba de calor de doble fuente de Xianxin Integration integra fuentes de calor aerotérmicas y PVT, y se basa en algoritmos inteligentes para analizar la eficiencia energética de ambas fuentes en tiempo real y cambiar automáticamente los modos de funcionamiento: cuando hay buena luz solar, se prioriza la fuente de calor PVT; en días nublados y por la noche, cambia automáticamente al modo de bomba de calor aerotérmica, logrando así "prioridad en eficiencia energética y respaldo estable". Esta tecnología colaborativa inteligente de doble fuente representa la dirección de desarrollo del sistema PVT + bomba de calor. Al mismo tiempo, el sistema admite monitorización remota vía WiFi/4G, gestión de datos en la nube y mantenimiento inteligente.

2. Estandarización de productos e integración de edificios

Se está impulsando el desarrollo de la estandarización del sistema PVT, mediante esfuerzos dirigidos a identificar los obstáculos a la innovación y a fortalecer la cooperación entre la industria y las instituciones de investigación. A través de una estructura de producción distribuida en seis sedes y la integración completa de la cadena industrial, BTESolar está orientando el desarrollo de los componentes PVT hacia su materialización como elementos constructivos; esto les permite desempeñar simultáneamente funciones de generación eléctrica, captación de calor, aislamiento térmico e impermeabilización, logrando así la integración fotovoltaica-térmica en edificios (BIPVT).

3. Combinación eficiente de bombas de calor de temperatura media-alta y sistemas fotovoltaicos-térmicos (PVT).

Con el desarrollo de nuevos refrigerantes (como el R290 y el CO₂) y la tecnología de bombas de calor de compresión de doble etapa, la tecnología fotovoltaica térmica (PVT) se acoplará profundamente con las bombas de calor de temperatura media-alta. El proyecto L-Sol de la ZHAW en Suiza investiga un sistema de calefacción que combina la PVT con bombas de calor aerotérmicas, optimizando la eficiencia del lado de la fuente de la bomba de calor mediante el diseño de un "tanque de almacenamiento de frío". La investigación del Fraunhofer ISE demuestra que, mediante la ingeniosa combinación de los componentes de disipación y absorción de calor del circuito de refrigeración con el nivel de temperatura de almacenamiento, se puede lograr una mejora de la eficiencia de hasta un 10 % durante el funcionamiento en modo calefacción.

4. Generación, carga y almacenamiento integrados con parque de cero emisiones de carbono.

El sistema PVT + bomba de calor servirá como eje fundamental para la construcción del marco de integración "fuente-red-carga-almacenamiento" en el nuevo sistema eléctrico. Aprovechando la función de "almacenamiento de energía térmica" de las bombas de calor, la energía fotovoltaica fluctuante se convierte en energía térmica para su almacenamiento, lo que permite una asignación óptima de la energía en términos de tiempo y espacio. La combinación de PVT con energía solar térmica, bombas de calor y sistemas de almacenamiento térmico proporciona calor para procesos industriales de hasta 250 °C para las industrias alimentaria, química y papelera.

Conclusión

La aparición del sistema termoeléctrico gemelo BTESolar PVT-E ha proporcionado una solución china de alto rendimiento y gran fiabilidad para la integración fotovoltaica y térmica. Desde un solo panel hasta un sistema completo, desde un solo edificio hasta un parque entero, la tecnología de sinergia fotovoltaica-térmica (PVT + bomba de calor) está transformando la lógica fundamental del uso de la energía. En el contexto de la neutralidad de carbono, la combinación de PVT y bomba de calor no solo representa una innovación de producto, sino también un futuro energético más eficiente, intensivo y sostenible. Con la continua evolución de la tecnología y la expansión constante del mercado, se espera que BTESolar y su sistema PVT-E dejen una huella significativa en el panorama global de la energía limpia.