Analisi sperimentale di pannelli fotovoltaici termici innovativi e confronto con tecnologia commerciale presso il SolarTech Lab

The thesis focuses on the experimental analysis of innovative photovoltaic-thermal (PV/T) collectors achieved at SolarTech Lab placed on the rooftop of the Energy Department at Politecnico di Milano. The study aim is to define the thermal and electrical performances of aforementioned collectors during actual operating conditions, in order to allow a comparison both with commercial and no-cogenerative technologies. The innovative hybrid panels are water-cooled roll-bond ones, that is equipped with aluminium heat exchanger which recovers heat from the photovoltaic cell, improving the electrical yield; instead the reference collectors are a sheet-and-tubes monocrystalline PVT and a polycrystalline photovoltaic panel. The instruments of experimental laboratory provide thermal, electrical and solar radiation measurements, whose accuracy needs to be verified. The results show the competitiveness of innovative panels in relation to commercial collectors regarding combined power and heat production. The most performant panel reaches thermal efficiencies of 35-40% and electric efficiencies of 14-15 %, while the commercial collector guarantees best efficiencies of 35% and 13.5%, respectively.

Il lavoro di tesi verte sull’analisi sperimentale di pannelli fotovoltaici termici (PVT) innovativi condotta presso il SolarTech Lab situato sul tetto del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano. L’obiettivo dello studio è determinare le prestazioni termiche ed elettriche di tali collettori in condizioni di funzionamento reali, in modo tale da consentire un confronto tanto con tecnologie commerciali quanto con quelle non cogenerative. I pannelli ibridi innovativi sono raffreddati ad acqua e della tipologia roll bond, ossia dotati di uno scambiatore in alluminio che recupera calore dalla cella fotovoltaica, a beneficio del rendimento elettrico; i pannelli di riferimento invece sono un PVT monocristallino sheet-and-tubes e un pannello fotovoltaico policristallino. La strumentazione del laboratorio sperimentale rende disponibili misure termiche, elettriche e della radiazione solare, delle quali è stato necessario verificare il grado di accuratezza. I risultati dimostrano la competitività dei pannelli innovativi con le tecnologie consolidate sul mercato nell’ambito della produzione combinata di energia elettrica e calore. Il pannello più efficiente raggiunge rendimenti termici del 35-40% ed elettrici del 14-15 %, mentre il pannello commerciale garantisce dei rendimenti massimi rispettivamente del 35% e del 13,5%.