PVT4EU研发并测试下一代光伏光热（PVT）集热器

照片：丹麦理工大学（DTU）

光伏组件与集热器的组合——即光伏光热（PVT）系统——拥有多种不同的设计方案。“并不存在一种普遍最优的PVT集热器；最佳解决方案始终取决于具体应用场景。”欧盟PVT4EU项目协调员、瑞典MG可持续工程公司工程部主管伊万·阿科斯塔（Iván Acosta）表示。正因如此，由欧盟资助的PVT4EU项目致力于拓展PVT技术体系，通过研发和验证两种根本不同的集热器概念来实现技术多元化。PVT-SP是一种基于聚合物吸热体的改造型解决方案，可加装于现有光伏系统之上，作为住宅建筑中热泵的热源；PVT-MG则是一种双复合抛物面聚光（CPC）集热器，运行温度最高可达140°C。目前，两款样机均已成功完成测试，并明确了清晰的优化提升方向。

“我们对两个原型机的深入研究不仅带来了性能、成本和安装复杂度的显著提升，”阿科斯塔（Acosta）解释道。“它还催生了多份详细的技术报告，记录了这些发现。”

PV电池是PVT系统的限制因素

一个关键结论是，传统的现成光伏电池并非为PVT运行时的热应力和机械应力而设计。这在聚光PVT系统中尤为关键，因为辐射通量和工作温度显著较高。 编译 陈讲运

在《聚光型PVT系统的光伏电池技术评估报告》中，作者系统评估了适用于低倍聚光型光伏光热（PVT）系统的光伏电池技术，分析了效率、温度系数、热稳定性、成本及可扩展性等关键指标。该报告为选择适于长期PVT运行的光伏技术提供了坚实的技术基础。

第一代PVT-MG集热器图。反射镜将阳光汇聚到下方的吸热表面。图示：DTU

PVT技术多元化

首次监测活动为两台原型机的热行为、液压设计和系统集成方面提供了宝贵见解。它还揭示了热绝缘、材料界面、制造性和可持续性等方面的明显弱点。

这些发现现正被纳入第二代原型车的设计和建模中，这些原型车目前正在瑞典耶夫勒大学制造。对于PVT-MG，重新设计应将集热器重量降低25%，允许最多两名安装者安装，并通过集成热吸收和聚光结构替代材料，以及新型光伏电池技术和配置，至少降低15%的生产成本，目标不仅提升性能和成本效益，还注重可回收性和可修复性。

V2集热器将在未来几个月被转移到葡萄牙国家能源与地质实验室（LNEG）进行下一次测试。测试将验证不同气候条件下的性能提升，并为系统级仿真提供最终性能系数。

“我们的研究明确表明，光伏光热（PVT）技术的发展不能仅依赖传统的光伏组件，”阿科斯塔总结道，“通过结合专门的光伏电池评估、标准化测试以及生态设计原则，我们旨在证明下一代PVT集热器如何能够兼具技术可靠性、经济竞争力和环境友好性。”

PVT-SP（左）和PVT-MG（右）的第一代（V1）样机于2025年在丹麦技术大学（DTU）依据ISO 9806标准进行了测试。PVT-MG-V1的实测光学效率达55.8%，热损失系数为5.52 W/m²K；PVT-SP-V1的光学效率为45.5%，热损失系数为19.24 W/m²K。照片：PVT4EU

碳足迹最低的PVT集热器

PVT4EU项目的另一项重要成果是，当PVT-SP等改造型光伏光热（PVT）解决方案与地源热泵系统结合使用时所体现出的战略价值。在欧洲中高纬度地区，该方案具有以下优势：

• 避免空气源热泵的噪音问题，

• 提升整个系统COP水平，

• 减少所需钻孔长度，

• 缓解长期地温下降问题。

PVT-SP概念采用一种聚合物集热器，可兼容市面上超过70%的商用晶体硅光伏组件（功率最高达450 W）。全生命周期评估结果表明，在所评估的各类PVT方案中，PVT-SP具有最低的全球变暖潜能值，这主要归因于其材料需求量低且采用改造式安装方式。

这些结果汇总于《PVT4EU生态设计建议报告》中，该报告为提升可持续性和能源效率提供了具体指导，并着重指出了传热流体的选择对整体环境性能的重大影响。

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