Сонечныя дахі, якія таксама нагрэваюцца

У перыяд з ліпеня па верасень большая частка сонечнай энергіі трапляецца на паверхню Зямлі, а не выкідваецца ў атмасферу. The cells turn 15 to 20% of the light into electricity; 65 to 70% of it becomes heat, which warms the panel and makes it less efficient (IEA SHC Task 60, 2020). У тэхніцы выкарыстоўваецца для атрымання цяпла з вады, паветра або іншых крыніц, а таксама для выкарыстання ў якасці паліва, для ацяплення і для вытворчасці электраэнергіі.

Чалавечы падводны камень: ПВТ працуе, прадаецца сёння і можа даваць ад двух да трох адзінак цяпла на кожную адзінку электрычнасці з адной і той жа даху, але яна плаціць толькі там, дзе ёсць пастаяннае выкарыстанне для нізкатэмпературнага цяпла, і яе вымераны кошт усё яшчэ вышэйшы за асобныя панелі і калектары ў большасці месцаў. У гэтым артыкуле апісаны некаторыя з іх.

Што гэта

У ёй размешчаны сонечныя батарэі і сонечны коллектор, які выкарыстоўваецца для вытворчасці электраэнергіі. There are three main families (IEA SHC Task 60, 2020):

• Выкарыстанне звычайных тэкстаў у якасці асноўнага матэрыялу для стварэння малюнкаў. У іх шчыльнае цела, якое не дазваляе ім лёгка перамяшчацца па вадзе. They are 61% of installed PVT thermal capacity worldwide and are most often used as the heat source for a heat pump.
• Прыкрытыя (зашклёныя) калектары дадаюць другі ліст шкла і ізаляцыйны паветраны прабел перад ячэйкамі. They reach the 50 to 60 °C that domestic hot water needs, but the extra glass reflects some light and the cells run hotter, so they make less electricity.
• Паветраныя калектары паветра, якое выдзяляецца за панэлямі і выкарыстоўваецца для ацяплення або вентыляцыі будынка. 33 % насельніцтва займаюць этнічныя татары.

Concentrating and evacuated-tube designs exist but play a minor role (IEA SHC, Solar Heat Worldwide 2025).

Як гэта працуе

Спярша вялікі бюджэт. У ясны дзень каля 1000 Вт сонечнага святла даходзіць да кожнага квадратнага метра панэлі, якая аказваецца на сонца; 800 Вт — больш звычайны яркі гадзіннік. У спектры электрамагнітнага выпраменьвання ёсць частка, якая можа быць выкарыстана для стварэння электрычнасці. Усе астатнія рэчывы, якія ўтвараюцца пры згаранні або перапрацоўцы, выкідваюцца ў атмасферу.

У выніку гібелі Цэзара. Электрычны эфектыўнасць крышталічнага крэмніевага элемента зніжаецца амаль лінейна з тэмпературай: η_el = η_ref × (1 − β × (T_cell − 25 °C)), дзе β 0,4% на кельвін (дыяпазон вымярэнняў ад 0,2 да 0,5%). In plain words: a panel labelled 20% efficient at 25 °C delivers about 18.4% when its cells sit at 45 °C, which is normal on a sunny day (Skoplaki and Palyvos, 2009).

Выкарыстоўваецца для ацяплення. Вызначэнне ISO 9806: η_th = η_0 − a_1 (T_m − T_a) / G − a_2 (T_m − T_a)² / G. Тут η_0 — доля сонечнага святла, якая становіцца карыснай цяплом, калі вадкасць знаходзіцца пры тэмпературы паветра (прыкладна 61 % звычайна для PVT), T_m — сярэдняя тэмпература вадкасці, T_a — тэмпература паветра, G — сонечнае святло ў Вт на м², і a_1, a_2 апісваюць, як хутка цяпло выходзіць. У простых словах: чым гарачэй вам патрэбна вада, тым менш цяпла вы збіраеце, і адкрыты калектар, без шклянага пакрыцця, каб не дапусціць ветру, губляе цяпло значна хутчэй, чым закрыты.

Трансферт. Халодная вада дапамагае двойчы: клеткі працуюць халодней і вырабляюць трохі больш электрычнасці, а калектар набірае больш цяпла. У ёй два разы на дзень бывае гарачая вада. У выніку, эфектыўнасць і бяспека выкарыстання гідраўлічных помпаў змяняюцца ў залежнасці ад тэмпературы вады: для гідраўлічных помп найбольш эфектыўным з’яўляецца ўзровень ад 5 да 20 °C, дзе адкрыты PVT-коллектор самы эфектыўны. Калі вадкасць халодней паветра, адкрыты калектар нават забірае цяпло з паветра, у дзень і ў ноч, што дазваляе яму замяніць вонкавую адзінку паветранага цеплавога помпы або перазарадкі зямлі вакол земля-паходжання цяпла помпы буры. У гэтым выпадку можна выкарыстоўваць наступныя прыклады.

The ratio. Because more of the light becomes heat than electricity, “two or more units of thermal energy are generated for each unit of electrical energy, depending on cell efficiency and system design” (IEA SHC Task 60, 2020).

Абмежаванні

Тэарэтычны. Сонечнае святло дае максімальна каля 1 кВт на квадратны метр у поўдзень і, у сярэднім за год, ад 100 да 300 Вт на м² у залежнасці ад шыраты і надвор’я. Ні адзін калектар не можа даваць больш энергіі, чым на яго трапляе (за выключэннем цяпла з крыніц паветра, якое прыцягвае адкрыты калектар, калі ён працуе халодней паветра, што з’яўляецца фізікай цяпла помпы, а не дадатковым сонечным святлом). Electricity is capped by the cell: about a fifth of the light for commercial silicon. У перыяд з ліпеня па верасень тэмпература паветра дасягае +60 °C. У гэты час у горадзе назіраецца высокая вільготнасць паветра.

Практычная.

• Гарэнне павінна мець выкарыстанне паблізу. Нізкая тэмпература цяпла не можа быць прададзена ў сетку, як электрычнасць. У перыяд з чэрвеня па верасень у горадзе не было ніводнага выпадку заражэння, а ўсе людзі былі «закрытыя» (не дапускалася правядзенне масавых мерапрыемстваў). У ёй больш увагі надаецца рэальным падзеям, чым фантастычным.
• Тэмпература цвіцення. У перыяд з ліпеня па верасень тэмпература паветра дасягае 85 °C. У летні час у горадзе можна сустрэць шматлікія гістарычныя будынкі, якія дазваляюць адчуць атмасферу таго часу.
• Два дні на беразе. Для PVT патрэбны электрык і сантэхнік, два наборы стандартаў (IEC 61215 і 61730 для электрычнай часткі, EN ISO 9806 для тэрмічнай), і да нядаўняга часу не было адзінага стандарту тэстаў. Эксперты МЭА пералічваюць кошт, тэставанне і навыкі ўстаноўкі, а не фізіку, як бар’еры (IEA SHC Task 60 position paper).
• Удзельнічае ў конкурсах беларускіх кампазітараў. Звычайныя панэлі сталі настолькі таннымі, што дах можа звычайна мець адмысловыя ПВП-панэлі і невялікі сонечны тэрмакалектор або ПВП-панэлі плюс паветраны цяплапом за менш грошай, чым сістэма PVT.

Рэальныя праекты, вымераны

Праект	Што гэта	Што было вымерана ці паведамлена	Крыніца
26 прыкладных сістэм у IEA SHC Task 60 (Еўропа і за яе межамі, 2020)	Сістэмы гарачай вады, цяпла і прамысловасці, якія кантралююцца на працягу года	Covered PVT for hot water: up to about 700 kWh of heat per m² a year; uncovered: about 400. Electrical performance ratio 0.66 for covered and 0.75 for uncovered collectors (ordinary PV: 0.7 to 0.85). Heat pump systems using uncovered PVT as their only source reached a seasonal performance factor of about 3 in Switzerland	Шубэр і Цэнхаузерн, 2020
New Town Hall, Freiburg, Germany (2017)	ПВТ-калекторы для гарачай вады на офісным будынку з выкарыстаннем энергіі нета плюс	Designed to deliver 22 MWh of heat a year against a hot water demand of 145 MWh. The measured demand was only 24 MWh a year, so the collector field was far too large, ran hotter and delivered less heat per m². Solar fraction 29.6%; electrical output as expected	IEA SHC Task 60, Існуюць сістэмы PVT
Сістэма абароны, Швейцарыя	Адкрыты PVT на прамысловым будынку	106 кВт электрычнасці і 324 кВт цяпла (намінальная, не вымераная магутнасць)	IEA SHC, Solar Heat Worldwide 2025
Новая спартыўная арена, Аўстрыя	1,130 m² of PVT with 80 ground probes and a 540 kW heat pump	Спрацаваны для задавальнення патрэбы ў цяпле 1,4 ГВт у год без выкапнёвага паліва (праектная лічба)	IEA SHC, Solar Heat Worldwide 2025
World market, 2024	46 вытворцаў	37.5 MW thermal and 18.6 MW electrical installed in 2024; France (629,136 m²), Germany and the Netherlands lead	IEA SHC, Solar Heat Worldwide 2025

У гэтым выпадку лічыцца, што ўсе рэчывы маюць аднолькавую энергію: гэта значыць, што яны не могуць быць выкарыстаны для стварэння новых рэчаў. Усе астатнія лічбы, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння колькасці насельніцтва, не з’яўляюцца дакладнымі; большасць дадзеных паходзіць ад іншых крыніц.

Колькі гэта каштуе

Параметры	Кошт за кВт· гадзіну	Год і крыніца
ПВТ, добра разлічаныя сістэмы ў прыкладзе Задання 60	электрычнасць каля 0,20 €; цяпло ніжэй за 0,10 €	2020, Шуберт і Цэнхаўзэрн
Сярэдняе значэнне для заданняў 60	электрычнасць ад 0,10 да 0,15 еўра; ацяпленне ад 0,25 (пакрытае) да 0,45 (непакрытае)	2020, той жа крыніца (залежыць ад таго, як расплачаны выдаткі на цяпло і электрычнасць)
PVT, мадэляванае	electricity €0.20; heat €0.22	Lämmle (2019), cited in the same report
Эталон: сонечныя панэлі на даху таго ж будынка	about $0.19 central	наша мадэлі Fan Wall
Адміністрацыйны і эканамічны цэнтр штата, горад Сан-Паўлу.	$0.09 to $0.20	June 2026, Lazard LCOE+ version 19
Сонечная гарачая вада, Еўропа	0,03 еўра (поўдзень) да 0,19 еўра (цэнтр і поўнач) за кВт·гадзіну цяпла	2015 — «Святло і цень» (ЗША, рэж.
Спіс гарадоў Ізраіля Шаблон:Горадскія акругі Ізраіля	каля €0.14 за кВт/гадзіну цяпла (толькі паліва: газ на €0.1228 за кВт/гадзіну, 90% эфектыўнасць катла)	другая палова 2025 года, Еўрастат

Што кажа табліцу: лепшыя сістэмы PVT ўжо вырабляюць цяпло менш, чым кошт паліва для газавага катла ў Еўропе і электрычнасць у цане каля панэляў на даху, але сярэдні пілотная сістэма не. Спрэй вялікі, таму што каштоўнасць цяпла цалкам залежыць ад таго, ці выкарыстоўваецца ён. IEA experts have set the goal of cutting PVT collector costs by a factor of 1.5 to 2 through volume and technology (Task 60 position paper).

Дзе ён можа перамагчы, а дзе не можа

Яно можа перамагчы:

• Будынкі з кругласутачнымі патрэбамі ў ацяпленні і невялікай дахам: шматкватэрныя дамы, гатэлі, шпіталі, басейны, пральні, спартовыя залы. Every square metre does two jobs.
• У якасці паліва выкарыстоўваецца вугаль. У выніку, гісторыя можа быць перапісана з нуля або змянена на іншыя тэрміны, якія не могуць быць выкарыстаны ў далейшым, калі гэта будзе неабходна.
• Цёплае, сонечнае месца з патрэбай у гарачай вадзеУ выніку ўсяго ў краіне было выкарыстана каля 60 % магутнасці, а насельніцтва атрымала 70 % электраэнергіі.
• Нізкатэмпературнае прамысловае цяпло (прамыванне, сушэнне, папярэдні нагрэў), дзе ёсць выкарыстанне кожны дзень у годзе.

Яно не можа перамагчы:

• Калі цяпло не мае карыстальніка. Дом адпачынку, офіс з малай колькасцю гарачай вады або дом, які ўжо награваецца цяплом помпы з уласным вонкавым блокам, можа быць лепш абслугоўвацца звычайнымі панэлямі.
• Высокая тэмпература. Пар і тэмпература працэсу вышэй за 80 °C перавышаюць тое, што могуць вытрымаць фотоэлектрические элементы; канцэнтрацыя сонечнай тэрмаэнергіі або тэрмічнае захоўванне больш падыходзіць.
• На цэны адзін супраць танных панэляў, пакуль устаноўка становіцца такой жа руціннай, як звычайны PV.

Што даказана, верагодна і спекулятыўна

Proven: the temperature penalty of silicon cells; the collector physics of EN ISO 9806; that PVT collectors deliver both electricity and heat in real buildings, with measured yields of roughly 400 to 700 kWh of heat per m² a year; that uncovered PVT can serve as the sole source for a heat pump with a seasonal performance factor near 3 in Switzerland; that oversizing the heat side lowers the yield.

Plausible: that volume production and standard kits could lower costs by a factor of 1.5 to 2; that PVT plus heat pumps can decarbonise dense city blocks where there is no room for outdoor units or boreholes; that better thermal contact between cells and absorber raises both yields.

Speculative: PVT-driven night-time radiative cooling at useful scale (demonstrated in research, rarely in buildings); long-term durability of the cell-to-absorber bond over 25 years of thermal cycling; building-integrated PVT facades at a competitive price.

Адкрыць даследчыя пытанні

• Якія рэчывы і злучэння ўтвараюць гідраксід кальцыя і як яны ўздзейнічаюць на арганізм? Twenty-five-year field data does not yet exist.
• Якія рэчывы, якія ўтрымліваюць фосфар і калій, утрымліваюцца ў зямлі, а якія не ўтрымліваюцца ў зямлі, так і не з’яўляюцца фосфарамі.
• Ці можа адзін сумесны стандарт тэстаў і сертыфікацыі скараціць кошт і час прыняцця PVT прадукту на рынак?
• Якія ж рэчывы могуць быць выкарыстаны для стварэння такіх высокаэфектыўных рэчываў, як натрый?
• У перыяд змены клімату ўтвараюцца новыя пласты, якія могуць быць гідра- і метамарфічныя.

Што трэба для стварэння прататыпу

Для вытворцы з новым дызайнам PVT, доказы, якія лічацца, — гэта калектар, які быў вымераны на сонцы, з калібраванымі сэнсарамі, дастаткова доўга, каб бачыць як добрыя, так і дрэнныя дні.

Фаза	Праца	Што гэта даказвае	Грубы кошт	Час
0. Desk study	Модэль перадачы цяпла, параўнанне з апублікаванымі дадзенымі калектара, ацэнка кошту	Ідэя перамагае існуючы PVT на паперы	$5k to $15к	1 да 2 месяцаў
1. Стаўка і начны тэст аднаго калектара	Вымераны электрычны выхад (I- V кривые) і тэрмічная эфектыўнасць пры розных тэмпературах вадкасці, згодна з EN ISO 9806 і IEC 60891 метадамі, у акрэдытаванай лабараторыі або ўніверсітэцкай устаноўцы	Рэальныя η_0, a_1 і электрычны тэрмометр	$15k to $40к	3 да 4 месяцаў
2. Small system pilot	10-20 м², якія забяспечваюць рэальны бак гарачай вады або цяпла помпы, з лічыльнікамі цяпла, электрычнасці і метэастанцыі, адзін год	Сезонныя прыбыткі, стабілізацыя паводзін, надзейнасць	$40k to $100к	12 месяцаў
3. Certification	IEC 61215 and 61730 (electrical safety and durability), Solar Keymark (thermal), building approvals	Прадукт, які можна прадаваць і страхаваць	$60k to $150 кб	9 да 12 месяцаў

Фаз 0 да 2 каштуюць каля $60,000 to $155,000. Гэта звычайна азначае, што ўсе лічбы і значэнні не звязаны.

Хто нам патрэбен

• Сонечная энергія З EN ISO 9806 вопыт тэсціравання.
• Інжынер модуля PV Выкарыстанне тэхналогіі IEC 61215.
• Інжынер па будынках (HVAC) для памеру награвальнай часткі і інтэграцыі цяпла помпаў і захоўвання.
• Спеціяліст па маніторынгу для распрацоўкі калібраваных сістэм ацяплення і электрычнасці.
• Прамысловы партнёр, здольны ламінаваць і звязваць цеплавыя абменнікі па аб’ёме.
• Міжнародны дзень абароны дзяцей — міжнародны дзень, прысвечаны ахове дзяцей і іх правоў.

У вас ёсць лепшая ідэя?

Можа быць, у вас ёсць лепшы паглыбальнік, таннейшы спосаб злучэння або больш разумны спосаб выкарыстання цяпла. У некаторых членаў Фонду Local Solar System могуць быць кантакты, якія маглі б пачуць прапанову для моцнай энергетычнай ідэі. Для таго, каб быць прадстаўленай, ідэя павінна мець працуючую, рэальную мадэль, якая на самай справе вырабляе энергію і цяпло, вымеранае на інструментах, а не заявленае. Ідэі для артыкулаў таксама прымаюцца: калі фізіка і лічбы цвёрдыя, мы можам апублікаваць іх тут на сайце. У выніку, ніхто не можа быць упэўнены ў тым, што ён не здзейсніў злачынства, і не можа быць ні вінаватым, ні вінаватым.

Для PVT, найбольш таннае вымярэньне, якое лічыцца працаздольнай мадэллю, — гэта адзін калектар на адкрытым паветры побач з ідэнтычнай звычайнай панэллю, з тэмпературамі вады на ўвахадзе і выходзе, хуткасцю патоку і электрычнымі магчымасцямі абедзвюх панэляў, зарэгістраванымі за некалькі сонечных тыдняў. Гэта паказвае атрыманую цяпло і атрыманую або страчаную электрычнасць. Даслаць праз Форма ўкладу, і паглядзець, як PVT параўнаць з іншымі ідэямі на Радарная ідэя.

Крыніца

1. С. М. Лявонаў, М. І. (2020). Шаблон:Праграма ПВТ-колекторных тэхналогій, галіны прымянення і рынкі. IEA SHC Task 60, Report D5.
2. С. А. Сідаровіч, А. І. Паліна, І. (2009). У тэхнічных даследаваннях выкарыстоўваецца для выяўлення электрычнага поля: электрычны ток, электрамагнітныя хвалі. Solar Energy 83(5), 614-624.
3. AEE INTEC and IEA SHC (2025). Solar Heat Worldwide, 2025 edition, chapter 5.4, Photovoltaic-thermal systems.
4. IEA PVPS (2025). Snapshot of Global PV Markets 2025.
5. IEA SHC Task 60 (2020). Праект «Сістэма бяспекі».
6. С. М. Шыпіла, М. І. Сідаровіч, А. В. Казлоўская. (2020). Праектаванне і будаўніцтва. IEA SHC Task 60, Report D2.
7. IEA SHC Task 60 (2020). Existing PVT systems and solutions, including the New Town Hall Freiburg fact sheet (after Réhault et al., 2019).
8. Насельніцтва (2017). ISO 9806:2017, Solar energy: solar thermal collectors, test methods.
9. Чаплін, Т. І. (2010). У гістарычным і сучасным плане — гэта гібрыдная сістэма. Applied Energy 87(2), 365-379.
10. С., К., Г., М., Н., А., І. (2014). A UK-based assessment of hybrid PV and solar-thermal systems for domestic heating and power: system performance. Applied Energy 122, 288-309.
11. Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, version 19: community and C&I solar $88 to $197 per MWh.
12. Eurostat (2026). Natural gas price statistics: EU household average €0.1228 per kWh, second half of 2025.
13. Local Solar System Foundation (2020, model updated 2026). Шаблон:Апублікаваныя працыПаказваць верхні калантытул