Performance evaluation of an integrated PVT-solar thermal system: experimental and numerical approach

Abstract

Esta tesis se centra en la integración de un colector solar térmico (ST) con un sistema fotovoltaico térmico (PVT) con el objetivo de optimizar la eficiencia térmica del ST. Además, analiza la capacidad del sistema integrado para satisfacer la demanda de agua caliente y proporcionar calefacción a una estancia específica. La investigación combina simulaciones numéricas y estudios experimentales realizados durante cuatro días en distintos meses y bajo diversas condiciones ambientales. El sistema estudiado permite la generación de electricidad a través del PVT, aprovechando simultáneamente sus beneficios térmicos. Los resultados demuestran que la solución integrada es capaz de suministrar una cantidad significativa de energía térmica, suficiente para calentar una parte considerable de una habitación, además de cubrir una proporción relevante de las necesidades de agua caliente en un hogar de tamaño reducido. Esta tecnología representa una alternativa sostenible para la generación de energía térmica y eléctrica, con un alto potencial para mejorar la eficiencia energética en viviendas de pequeña escala.

The present study is designed to enhance the thermal efficacy of the solar thermal collector (ST) system by integrating it with the photovoltaic thermal (PVT) system. Furthermore, it entails the demonstration of the integrated system's ability to heat a specific room and satisfy the demand for hot water. Experimental and numerical simulation analyses of the integrated system are conducted under four distinct days, months, and environmental conditions. Alongside the thermal energy advantages of the utilized system, the system includes electricity generation from the PVT system. The whole system has enough potential energy to sufficiently heat a sizable fraction of a single room and also satisfy a major share of the small home hot water demand. For a small family, this system offers a sustainable energy source that might account as a good share of the thermal and electrical demand.