Todos los diseños de sistemas fotovoltaicos-térmicos de un vistazo

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Un grupo internacional de investigación ha realizado una revisión exhaustiva de todos los diseños de sistemas fotovoltaicos-térmicos desarrollados hasta la fecha tanto a nivel de investigación como industrial.

En el artículo “A review of solar hybrid photovoltaic-thermal (PV-T) collectors and systems” (Revisión de los colectores y sistemas solares híbridos fotovoltaico-térmicos), publicado en Progress in Energy and Combustion Science, los científicos explican que las tecnologías PVT pueden mostrar un gran potencial en entornos urbanos, que tradicionalmente tienen demandas de energía tanto térmica como eléctrica, al tiempo que ofrecen un espacio limitado para su despliegue.

Para el desarrollo de los sistemas fotovoltaicos, será crucial encontrar un equilibrio entre la generación de calor y la de electricidad, en función de las distintas aplicaciones y condiciones ambientales. “Esto introduce retos para el diseño y el funcionamiento de los colectores PVT, y se han propuesto soluciones para superar este conflicto, por ejemplo, mediante la división espectral, entre otras”, especificaron los investigadores.

En su trabajo, abarcaron estudios experimentales y computacionales previos, identificaron oportunidades de mejora del rendimiento y analizaron las implicaciones de un despliegue generalizado a nivel de sistema de generación solar.

“En concreto, en primer lugar clasificamos y revisamos los principales tipos de colectores PVT, como los de aire, los de líquido, los duales aire-agua, los de tubo de calor, los integrados en edificios y los CPV-T”, explican. “A continuación se presentan las oportunidades de mejora del rendimiento tecnoeconómico y las vías de innovación de los colectores. Aquí abordamos las modificaciones de diseño más avanzadas, las tecnologías de células fotovoltaicas de nueva generación, los revestimientos selectivos, la división espectral y los nanofluidos.”

El estudio incluye colectores PVT convencionales, sistemas basados en aire, instalaciones basadas en líquidos, colectores basados en agua, sistemas basados en refrigerantes, tecnologías basadas en tubos de calor, sistemas duales aire-agua, sistemas PVT integrados en edificios y colectores PVT concentrados.

Su análisis también incluye posibles diseños de modificación de colectores, configuraciones PVT para acristalamientos, tecnologías novedosas de absorbedores térmicos y el uso de materiales de cambio de fase (PCM) y aerogeles. Además, explica cómo pueden integrarse en los sistemas PVT nuevas tecnologías como las células solares en tándem, los recubrimientos selectivos, la división espectral, los espejos/filtros dicroicos, los holográficos, los divisores/concentradores luminiscentes, los nanofluidos o las tecnologías de transferencia de calor y absorción óptica.

El estudio también ofrece un resumen final de todas las conclusiones extraídas por el grupo y una serie de recomendaciones para la futura adopción de tecnologías PVT. De cara al futuro, afirman que son muy necesarios más estudios sobre el funcionamiento a largo plazo de los sistemas PVT para evaluar la fiabilidad a largo plazo de los colectores PVT, así como evaluaciones de los costes del sistema y normas de certificación para los colectores PVT.

En el grupo de investigación participaron científicos del Imperial College de Londres y la Universidad de Birmingham (Reino Unido), la Universidad de Zhejiang (China), la Universidad Estatal de Boise (Estados Unidos), la Universidad Tecnológica de Chipre y la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) (Australia).

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