世界のエネルギー転換におけるPVTソーラーパネルの応用と可能性

PVT技術の概要

PVTコレクターは、太陽電池とソーラーコレクターを組み合わせることで、電気と熱の効率的な出力を実現します。太陽光発電/熱（PVT）コレクターは、太陽光パネルとソーラーコレクターまたは吸収体を組み合わせることで、電気と熱の効率的な生産を実現します。IEA SHCタスク60：PVTシステムは、過去3年間、研究機関と太陽光発電業界の専門家グループを集め、PVT技術のさまざまなコンセプトを探求してきました。徹底的な調査の後、彼らは事例、シミュレーションモデル、主要業績評価指標、そして世界中のさまざまなタイプの設備のコンセプト間の比較をまとめました。この記事は、タスクの成果と結果を要約し、太陽熱暖房と発電の促進におけるPVT技術の大きな可能性をさらに確認することを目的としています。

580W太陽光発電PVTコンセプトは、新エネルギー分野における革新的な動きではありません。過去20年間、研究者たちは継続的に関連ソリューションを模索してきました。IEA SHCは、2005年から2010年にかけてSHCタスク35、そしてその後の2018年から2020年にかけてタスク60において、PVT技術の開発に重要な支援を提供してきました。2016年に太陽光発電産業における技術コストが相対的に低下し、太陽熱産業市場の成熟度が高まったことにより、PVT技術は新たな開発機会をもたらしました。

現在、太陽エネルギー分野におけるこれらの進歩は、PVTハイブリッドソーラーパネル技術の広範な応用への道を切り開きました。建物一体型太陽光発電（BIPV）とファサード一体型太陽光発電（FIPV）の台頭は、オフィスビルや産業ビルにおけるPVT技術の応用を促進するだけでなく、電気、暖房、さらには冷房を必要とする住宅にも新しい選択肢を提供しています。同時に、ヒートポンプ技術の進歩は、屋根なしのPVTハイブリッドソーラーパネル熱源の適用範囲をさらに拡大し、ユーザーのエネルギーコストと掘削貯蔵の必要性を削減しました。さらに、太陽光発電モジュールのコストが継続的に低下しているため、同じ屋根面積でより多くの太陽エネルギーを生成するために、太陽光発電と熱エネルギーを組み合わせることがますます経済的で効率的になっています。

PVT技術の詳細と応用例

ただし、HVAC 業界で PVT ソリューションへの理解と受け入れを深めていくには、さらに多くの努力が必要です。 SHC タスク 60 の専門家は、この技術に対する市場の認知度を高め、PVT コレクター向けの専門的な国際規格の開発に取り組んでおり、太陽光発電プランナーや最終顧客が新しい技術をより安心して使用できるようにしています。このタスクの結果、3 つの明確な結論が得られました。PVT テクノロジーは、電気と熱の二重出力により、屋根上のスペースやあらゆるエリアを効率的に利用できます。信頼性の高い PVT ソリューションはすでに市場に存在しています。そしてこの技術は、エネルギー転換と低炭素生活の促進において重要な役割を果たすことが期待されています。

PVT技術は、太陽光発電と熱利用における優れた費用対効果により、世界のエネルギー転換を促進する上で不可欠な役割を果たしています。最新データによると、2020年末現在、世界のPVTコレクターの累計設置面積は1275,431平方メートルに達し、稼働システム数も27,920台に達しており、PVT市場の着実な成長傾向を如実に示しています。2018年から2020年にかけて、PVT技術の年間平均成長率は9%と高く、市場の将来性は極めて高いことが示されています。

主にフランスの後押しにより、PVTハイブリッドソーラーパネル市場におけるソーラーエアシステムの主導的地位が明らかになりました。過去には2つのメーカーがPVTエアシステムの発売に成功しています。これらのPVTエアシステムの主な利点は、低温システムの分配媒体として空気を使用することで、太陽電池に高効率と低ストレスの利点をもたらすことです。

PVTソーラーコレクターの設計と効率

デザインとコスト

PVTコレクターのコストは、設計と材料の選択によって異なりますが、最適化された設計を通じてコスト削減と効率向上を目指しています。現在、PVT太陽光発電システムの総コストは1平方メートルあたり500～1500ユーロで、PVTコレクター自体のコストは1平方メートルあたり100～300ユーロ程度に抑えられています。

効率評価と標準化

PVハイブリッドソーラーパネルの効率定義は、入射太陽放射によって生成される総出力（電気エネルギーと熱エネルギーを含む）を総合的に考慮する全体効率から始めることができます。評価においては、計算を簡略化するため、通常は電気出力の行使は考慮されません。しかし、PV効率はコレクター温度の影響を受けるため、異なる温度環境で動作するPVTコレクターではこの要素を考慮する必要があります。国際標準化機構（ISO）の認証基準とSolar Keymark認証は、PVハイブリッドソーラーパネルモジュールの性能を評価するための重要な基準です。

PVTの利点と市場の可能性

◆ PVT市場動向

晴天など、日照量の多い条件下では、PVTコレクターは日中の電力需要と年間を通じた熱需要を効率的に満たすことができます。PVTコレクターは晴天条件下で高い発電効率と暖房効率を示し、投資回収期間は4～5年と短いため、地中海地域のホテルなどの施設に最適です。さらに、PVTは電気自動車への電力供給、給湯（DHW）の熱供給、冷房機器の冷却器としての機能も備えており、幅広い機能を備えています。

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