PV Heating, o aquecimento fotovoltaico, é uma solução muito simples e económica que, na Krannich Solar, propomos como alternativa aos sistemas solares térmicos. Este artigo pretende aprofundar o conceito do que já abordamos anteriormente e analisar a solução num sentido mais técnico. Para isso, nas nossas instalações ligamos uma instalação piloto de PV Heating para demonstrar aos nossos clientes a facilidade e viabilidade deste tipo de sistemas. Estão convidados a conhecê-la, e a partir da Krannich colocamos à vossa disposição o apoio técnico que possam necessitar para a sua implementação.

Além disso, desenvolvemos e criamos kits específicos para instalações domésticas de PV Heating, de forma a que se facilite o trabalho dos instaladores deste sistema. Os kits para aquecimento fotovoltaico estarão disponíveis para os nossos clientes a partir do próximo mês de janeiro.

Vantagens do PV Heating comparada com solar térmico

Em primeiro lugar, recordemos, de forma esquemática, que vantagens apresenta uma solução fotovoltaica dedicada ao aquecimento de água quente (PV Heating) perante uma instalação solar térmica:

• Para sistemas até 10-15 kW térmicos, são mais económicos, mais cómodos e rápidos de instalar.
• Apenas requerem manutenção, que é quase nula. O que faz com que o instalador tenha menos problemas, e por isso, mais benefício líquido em sistemas de tipo doméstico.
• Maior nível de integração e facilidade na hora de integrar em edificios ou em instalações existentes.
• Favorecidos pelas baixas temperaturas, ao contrário dos sistemas térmicos, pelo que, para a finalidade com que estão desenhados supõe uma maior eficiência de uso.
• Não existem problemas de excesso de temperatura e avarias que possam originar fugas de água. Menos ainda problemas de congelamento nos circuitos de água exteriores.
• Não requerem uma legalização como instalações fotovoltaicas de autoconsumo, já que estamos perante uma solução isolada da rede.

 Conceitos básicos de funcionamento

A ideia de que o PV Heating é bastante simples não é nova. A chave do porquê agora este tipo de sistemas, se são uma alternativa tão interesante, é o preço dos painéis solares que baixou de uma forma que actualmente as instalações de aquecimento fotovoltaico se podem apresentar a um nível de rentabilidade.

O principio do PV Heating é fazer funcionar uma ou várias séries (strings) fotovoltaicas em combinação com uma resistência eléctrica, pela qual circula corrente continua (CC), desta forma consegue-se aquecer a água num depósito no qual está montada dita resistência.

O elementos a utilizar são poucos, fáceis e rápidos de instalar:

• Gerador fotovoltaico: uma ou várias séries fotovoltaicas (painéis solares e estrutura)
• Cablagem fotovoltaica: normalmente de 4 a 10 mm2 (em função da distância)
• Caixa/Quadro de controlo
• Resistência(s) eléctrica(s)

Importa referir, que uma resistência eléctrica é um elemento que pode funcionar tanto em CA como em CC. Contudo, devemos ter em conta algumas considerações importantes como, por exemplo, que ao funcionar com um sistema fotovoltaico, a tensão e a corrente que nela circularão não serão constantes, mas variam em função da radiação, daí que a potência entregue à resistência não será constante, mas sim variável.

Outros 2 aspectos a ter em conta são o valor óhmico da dita resistência, que deverá optimizar-se relativamente à configuração fotovoltaica com que se vai trabalhar. Por isso, recomendamos utilizar uma resistência especificamente desenhada para sistemas fotovoltaicos. O outro aspecto é o controlo do sistema, pois devemos utilizar um elemento de abertura/fecho do circuito de CC adequado ao sistema fotovoltaico. Se assim não for, muito provavelmente, poderão ocorrer falhas no elemento pouco tempo depois da sua colocação em funcionamento.

Mercado idóneo para o PV Heating

Um sistema de PV Heating é ideal para soluções residenciais, uma vez que é neste âmbito que as instalações solares térmicas podem criar maiores inconvenientes de funcionamento e implementação, e onde, agora mesmo, muitos instaladores estão relutantes em montar sistemas solares.

Ainda assim, são sistemas que podem dimensionar-se para potências maiores, e que são rentáveis até aos 10-15 kW térmicos, o qual se traduz em volumes de acumulação de água até 1 200 litros. Além disso, projectos de PV Heating também podem instalar-se no sector terciário (restaurantes, pequenos comércios ou pequenas indústras com consumos de AQS). Tal potência térmica não é necessariamente uma limitação, podem-se fazer sistemas ainda maiores.

Cumprimento do CTE mediante PV Heating

Apesar de que o cumprimento do CTE afecta apenas a vivenda nova ou reabilitada e que este mercado  caíu consideravelmente, não podemos deixar de assinalar que mediante um sistema PV Heating se podem cobrir perfeitamente os requisitos que exige o CTE no seu capitulo HE-4 de contributo mínimo solar.

Para isso, pomos à disposição dos nossos clientes uma folha de cálculo com a qual poderão justicar o seu cumprimento se necessário.

A titulo de exemplo, apresentamos os dados de um sistema em Valência que cumpriria com a norma. No caso de uma vivenda unifamiliar com 3 dormitórios (4 pessoas), exige-se cobrir uns 70% das necessidades e a procura energética de AQS seria:

Mês	Tª fria (ºC)	(Litros a 60 ºC)	kWh
Jan	8	3720	225,14
Fev	9	3360	199,45
Mar	11	3720	212,16
Abr	13	3600	196,93
Mai	14	3720	199,17
Jun	15	3600	188,55
Jul	16	3720	190,51
Ago	15	3720	194,84
Set	14	3600	192,74
Out	13	3720	203,50
Nov	11	3600	205,31
Dez	8	3720	225,14

 

Por outro lado, o contributo de um sistema com 6 painéis fotovoltaicos de 250Wp, seria o que se vê no gráfico onde se representam 2 pressupostos:

• Em vermelho o sistema fotovoltaico orientado a sul com uma inclinação de 70º, cumprindo com as perdas máximas que permite o CTE, contributo anual de 78% da necessidade;
• Em verde o sistema fotovoltaico orientado a este ou oeste a 10º de inclinação, cumprindo igualmente com as perdas máximas, contributo anual de 74% da necessidade.

Como se pode constatar, um sistema fotovoltaico, com uma inclinação elevada (poderiam inclusive ser montados na vertical do edificio), ajusta-se perfeitamente às necessidades anuais.

Análise de rentabilidade, PV Heating vs Solar térmico

Para poder fazer uma comparação entre uma solução de PV Heating e um sistema solar térmico, vamos a considerar uma instalação doméstica, que é o âmbito geral onde melhor pode ser dirigido este produto.

Sem entrar numa análise muito detalhada, já que simplesmente vamos comparar dois sistemas que serão equivalentes quanto ao seu contributo energético e de características semelhantes, vamos resumir os custos de instalação que podemos ter em cada um dos casos:

Sistema	Solar térmico	PV Heating
Gerador	1 painel solar térmico de 2,3m2 com uma potência térmica média de 1,61kW (considerando um rácio de 0,7 kW/m2)	6 painéis  fotovoltaicos de 250W cada um, com uma potência térmica média de 1,50kW no total
Depósito de acumulação instalado dentro da vivenda	Sistema forçado de 150 litros	Acumulador de 120 litros
Custo PVP do gerador e o depósito	Sistema forçado térmico, incluindo estrutura, com um módulo e acumulação de 150 litros: 2.000 €	6 painéis  fotovoltaicos de 250W, estrutura, caixa de controlo, resistência eléctrica FV, acumulador de 120 litros: 2.100 €
Custo PVP de acessórios de instalação	(Tubagem, isolamento, etc,) + mão de obra de montagem: 950€	(Cabos, acessórios) + mão de obra de montagem: 500€
Custo total PVP	2.950€	2.600€

 

Podemos dizer que o sistema de PV Heating é entre 10% e 15% mais económico quanto ao investimento inicial mas, além disso, a manutenção anual é também muito mais barata, consistindo numa simples verificação dos elementos.

Sistema piloto de PV Heating da Krannich Solar

Como comentamos, na Krannich queremos aproximar e facilitar aos nossos clientes a compreensão do PV Heating, para isso montamos nas nossas instalações um sistema piloto para que possam vê-lo em funcionamento.

No nosso caso, a instalação do PV Heating está composta por 4 painéis fotovoltaicos policristalinos de 220Wp, estrutura de montagem K2 Systems, cabo solar KBE, um depósito de 90 litros e uma resistência fotovoltaica de Julio Martinez Naya.

Naturalmente, não será a envolvente mais adequada pois num escritório/armazém não se consome muita água quente, mas mesmo assim o sistema permite-nos desligar o termoacumulador que utilizavamos e pudemos inclusive monitorizar a evolução da temperatura..

Juntamos um gráfico da evolução da temperatura durante a semana seguinte ao seu arranque, a meados do passado mês de novembro, onde a temperatura pico do sistema são 68 ºC.