I moduli ibridi, produrre energia elettrica e acqua calda

Il principio di funzionamento alla base dei moduli ibridi è relativamente semplice e prevede l'assemblaggio di un pannello con celle fotovoltaiche nel medesimo chassis di un sistema termico.
Il pannello fotovoltaico costituisce di fatto l'assorbitore, o piastra captante, del sistema termico, mentre il fluido vettore, sia esso di tipo liquido o gassoso, consente di asportare il calore in eccesso. Da qui si può già apprezzare il vantaggio in termini di efficienza. Di fatto l'energia termica asportata tramite il fluido di raffreddamento, consente di abbassare la temperatura d'esercizio delle celle fotovoltaiche, garantendo un elevato tasso di conversione, anche nelle stagioni più calde. La riduzione del calore permette al pannello di lavorare il più prossimo possibile ai valori nominali di conversione e ne prolunga la vita utile.
L'energia così asportata non viene sprecata, ma è utilizzata per riscaldare appositi accumulatori termici, per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento/raffrescamento degli ambienti abitativi, oppure per il preriscaldamento dell'aria immessa nelle strutture più estese, come per esempio, palestre, cinema, centri commerciali.

I moduli ibridi, produrre energia elettrica e acqua caldaA livello costruttivo è possibile dividere i pannelli ibridi in due grandi famiglie, che si differenziano per il tipo di elemento di base, adottato per convogliare il calore prodotto. È infatti possibile distingue modelli che sfruttano un particolare liquido o versioni che invece utilizzano l'aria per veicolare il flusso termico.
Per le varianti a liquido, è previsto l'uso di acqua o di un particolare elemento conduttivo, denominato glicole. Indipendentemente dalla tipologia di fluido integrato, apposite serpentine, collocate al di sotto delle celle fotovoltaiche, si occupano di raffreddare il pannello. L'asportazione del calore tramite liquido assicura un'elevata efficienza nel processo di scambio termico, ideale per l'accoppiamento con sistemi di accumulo e vasche dedicate. Nel complesso, questi modelli vantano una maggiore capacità di conduzione e sono largamente utilizzati. I pannelli PVT ad aria sono solitamente più economici ma meno efficienti, proprio a causa della minore capacità dell'aria di trasportare il calore. Non utilizzando alcun liquido, tuttavia, sono esenti dai problemi tipici dei modelli con fluido e non risentono di possibili fenomeni di congelamento o ebollizione dell'acqua/glicole.
Si tratta dunque di moduli da considerare per usi particolari, come il riscaldamento dell'aria da immettere negli impianti con scambiatori e termoconvettori e in presenza di ampie cubature da condizionare.
Nei criteri di valutazione di eventuali moduli ibridi per una installazione è inoltre importante tenere in considerazione la presenza, o meno, di un vetro esterno di protezione, utilizzato anche per sigillare l'intero pannello. Di fatto i modelli privi di vetro facilitano la dispersione termica e consentono un elevato tasso di conversione delle celle fotovoltaiche. Dall'altro, la disponibilità di un cristallo aumenta la protezione da agenti atmosferici, ma penalizza le temperature di lavoro, riducendo l'efficienza dei moduli fotovoltaici, facilitandone il deterioramento. Proprio in funzione delle necessità specifiche sono presenti sul mercato moduli con o senza vetro o pompa di calore, adatti per le esigenze e per la generazione di acqua ad alta o bassa temperatura. Gli scenari possibili per l'utilizzo di questi moduli sono diversi e comprendono un impiego per realtà di piccole e grandi dimensioni. È infatti possibile realizzare impianti per la generazione di acqua calda sanitaria (ACS), installando un accumulatore e uno scambiatore di calore, posto a contatto diretto con il liquido proveniente dai pannelli. Un sistema di questo tipo può essere adottato nelle stagioni intermedie per produrre acqua calda, ma anche per aumentare la temperatura dell'acqua in mandata alla caldaia.
In aggiunta alla produzione di ACS è possibile sfruttare l'impianto per il riscaldamento invernale, inserendo una pompa di calore, alimentata separatamente. In alternativa, integrando una pompa ad assorbimento è possibile abilitare, oltre al riscaldamento per i mesi più rigidi, un sistema di raffrescamento per l'estate.

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