Denna avhandling presenterar en teknoekonomisk analys av en prototyp för en termisk solpanel (PVT) med en lågkostnads polymerisk värmefångare, utvecklad för integration med bergvärmepumpsystem (GSHP). PVT-paneler, som genererar elektricitet och värme samtidigt, erbjuder en lovande lösning för att förbättra energieffektiviteten i byggnader. Deras breda användning har dock begränsats av höga tillverknings- och materialkostnader.

För att hantera detta undersöker studien om användningen av billiga polymeriska material och förenklade produktionsmetoder kan minska kostnaderna utan att prestandan försämras i alltför hög grad. Prototypen, kallad ”PoolPVT”, byggdes med en kommersiellt tillgänglig polymerbaserad solpoolvärmare som värmeväxlare, mekaniskt pressad och limmad på en bifacial solpanel. Den testades under kontrollerade förhållanden vid en forskningsanläggning i Stockholm, Sverige under april 2025.

Experimentell data användes för att bestämma viktiga värme-koefficienter, som sedan användes i en långtidssimulering utförd med programmet TRNSYS. Det simulerade systemet representerade ett svenskt flerfamiljshus med GSHP-teknik och användes för att jämföra prototypen med en kommersiell aluminiumbaserad PVT-panel, som också testades på anläggningen.

Utvärderingen fokuserade på sex viktiga prestandaindikatorer (KPI:er): specifik termisk produktion, nollförlusteffektivitet, två värmeförlustkoefficienter, säsongsverkningsgrad (SPF4+) och totala livscykelkostnader (TLCC). Till skillnad från förväntningarna överträffade den polymerbaserade prototypen referenspanelen något i termisk prestanda samtidigt som den erbjöd betydande kostnadsbesparingar. TRNSYS-simuleringar visade också att PoolPVT-systemet möjliggjorde effektiv termisk återvinning av marktemperaturen, vilket minskade borrhålsfältets storleksbehov och därmed investeringskostnaderna.

Dessa resultat visar att lågkostnads polymermaterial inte bara kan minska systemkostnader utan också upprätthålla och till och med förbättra prestanda i PVT + GSHP-konfigurationer. Denna metod utgör en attraktiv möjlighet att göra PVT-tekniken mer tillgänglig och skalbar för bostads- och kommersiella energisystem, och stödjer därmed den bredare övergången till hållbara energilösningar.

This thesis presents a technoeconomic analysis of a photovoltaic-thermal (PVT) collector prototype featuring a low-cost polymeric heat absorber, developed for integration with ground-source heat pump (GSHP) systems. PVT collectors, which simultaneously generate electricity and heat, offer a promising solution for improving energy efficiency in buildings. However, their widespread adoption has been limited by high manufacturing and material costs.

To address this, the study investigates whether the use of inexpensive polymeric materials and a simplified assembly method can reduce costs without compromising performance to an unacceptable degree. The prototype, referred to as “PoolPVT,” was constructed using an off-the-shelf polymer-based solar pool heater as the heat exchanger, mechanically pressed and glued onto a bifacial PV panel. It was tested under controlled conditions at a research facility in Stockholm, Sweden, during April 2025.

Experimental data were used to determine key thermal coefficients, which were then applied in a long-term system simulation using TRNSYS software. The modeled system represented a Swedish multifamily household utilizing GSHP technology and was used to compare the prototype against a commercially available aluminum-based PVT panel, which was also tested at the facility.

The evaluation focused on six key performance indicators (KPIs), including specific thermal output, zero-loss efficiency, two heat loss coefficients, seasonal performance factor (SPF4+), and total life cycle cost (TLCC). Despite expectations, the PoolPVT prototype outperformed the reference panel slightly in thermal performance while offering significant cost savings. TRNSYS simulations also indicated that the PoolPVT system enabled effective thermal regeneration of the ground, reducing the required borehole field size and associated investment costs.

These findings demonstrate that low-cost polymeric materials can not only reduce system costs but also maintain, and even slightly improve, performance in PVT + GSHP configurations. This approach presents a compelling opportunity to make PVT technology more accessible and scalable for residential and commercial energy systems, supporting the broader transition to sustainable energy solutions.