Klasyczne moduły fotowoltaiczne generują energię elektryczną
przez pochłanianie światła tylko z jednej strony. Jednak na rynku pojawiły się moduły, które
absorbują światło i produkują prąd z dwóch stron – są to panele bifacial. Takie
rozwiązanie wpływa na większe uzyski takiego modułu. W artykule przybliżę
dokładną zasadę działania tych paneli, ich budowę oraz omówię zagadnienia
związane z wydajnością takiego rozwiązania.
Podstawowe różnice
Standardowy panel fotowoltaiczny produkuje prąd przez dostarczanie światła z jednej strony. Wydajność klasycznych paneli jednostronnych może być zwiększona dzięki zastosowaniu technologii PERC, która zwiększa wchłanianie światła przez światło odbite. Do tego celu wykorzystuje się reflektor mocy w postaci dodatkowej warstwy aluminium z wyciętymi otworami. W panelach dwustronnych dodatkowy uzysk prądu następuje dzięki zastosowaniu dwóch aktywnych stron absorbujących światło. Tylna warstwa folii ochronnej zostaje zastąpiona szybą ze szkła hartowanego lub innym światłoprzepuszczalnym materiałem. To rozwiązanie sprawia, że panele generują energię zarówno z przodu, jak i z tyłu.
Różnice w cenie
Wg kalkulacji przeprowadzonych przez Instytut NREL, koszt produkcji paneli dwustronnych jest niewiele wyższy niż paneli jednostronnych i wynosi 5-6 centów za każdy 1 W wyprodukowanych paneli bi-facial. Zakładając, że standardowy moduł o charakteryzuje się mocą na poziomie 320 W, koszt paneli będzie o 16-19,20 USD wyższy, co po dzisiejszym kursie (stan na 6.07.2020: 1 USD = 3.95 zł) wyniesie 63,20-75.84 zł.
Wydajność
Dwa z trzech modułów fotowoltaicznych, które otrzymały nagrodę PVEL 2020 „TOP PERFORMER” za najwyższą wydajność, były modułami dwustronnymi, które charakteryzowały się średnio o 7,7% większą mocą od paneli jednostronnych
Posłużmy się badaniom dotyczących dwustronnych modułów przeprowadzonych na pilotażowej instalacji w prowincji Hainan w Chinach na modułach LONGi solar we współpracy z niemieckim insytutem TÜV SÜD.
Moduły zostałe zamieszczone na wysokości około 1-1,5 metra, na powierzchniach charakteryzujących się innym współczynnikiem odbicia światła. W badaniu wykorzystano takie powierzchnie jak:
• Biała farba (~67%)
• Beton (~43%)
• Piasek (~40%)
• Trawa (~16,1%)
Najwyższe uzyski, bo aż 20,59% wyższe od modułów jednostronnych, osiągnięto na powierzchni pokrytej białą farbą charakteryzującą się najwyższym współczynnikiem odbicia światła. Również bardzo dobre wyniki osiągnęły inne powierzchnie, takie jak:
• Beton (+14,5%)
• Piasek (+15,8%)
• Trawa (+10%)
LONGi podkreśla, że moduły najlepiej pracowały w okresie letnim. Wynika to z dłuższych poranków oraz wieczorów.
Jednak technologia ma również pewne wady. Aby osiągnąć jak najwyższe uzyski energii elektrycznej należy zwiększyć odstępy między rzędami paneli. Wiąże się to z koniecznością zaangażowania większej ilości terenu instalacji fotowoltaicznej. Należy pamiętać, że rzędy paneli zmniejszą nasłonecznienie gruntu, a to sprawia, że uzysk z pojedynczego panela fotowoltaicznego będzie mniejszy niż w przypadku rzędów modułów fotowoltaicznych.
Przy powierzchni charakteryzującej się współczynnikiem albedo (stosunek ilości promieniowania odbitego od padającego) na poziomie 63%, zwiększenie odległości z 8,7 do 10 metrów dało wyższy uzysk energii o 8,55%. Kolejne zwiększenie odległości o 2 dodatkowe metry sprawiło, że uzysk był wyższy o dodatkowe 2,47%.
Kolejną zaletą testowanych modułów dwustronnych okazała się również większa odporność na nagrzewanie się.
Panele bi-facial + trackery
Jest to najbardziej efektywny sposób produkcji energii, ale też najbardziej kosztowny. Na podstawie naukowych badań przeprowadzonych przez NREL, zastosowanie dwustronnych paneli wygeneruje nawet o 10-15% więcej energii w połączeniu z trackerami dwuosiowymi (ruchoma konstrukcja, dzięki której instalacja fotowoltaiczna ustawia się zawsze w kierunku słońca w celu zmaksymalizowania uzysków energii elektrycznej) i o 6-9% więcej energii w przypadku trackerów jednoosiowych.
Zastosowanie takiego rozwiązania wiąże się to jednak z instalowaniem modułów na ruchomej platformie (najlepiej na gruncie przy otwartej przestrzeni), a w przypadku instalacji na dachach domów jednorodzinnych takie instalacje są często zbyt trudne do zrealizowania.
Źródło:
https://www.pv-magazine.com/2019/09/30/longi-unveils-results-of-bifacial-module-test/
Przedmiotem konkursu jest wybór do dofinansowania projektów realizowanych w ramach Działania 5.1 Energetyka oparta na odnawialnych źródłach energii, Osi Priorytetowej Read more
Na stronach instalatorów systemów fotowoltaicznych można przeczytać o wspaniałych zaletach fotowoltaiki. Każdy instalator próbuje zdobyć jak największą ilość klientów, często Read more
Połączenie pompy ciepła i fotowoltaiki jest obecnie jednym z najbardziej ekologicznych oraz ekonomicznych sposobów na ogrzewanie domu. Jakie są koszty Read more
Podczas konferencji PCHET, firma Sescom S.A. zaprezentowała autorski projekt elektrolizera HgaaS. Paliwo wyprodukowane w procesie elektrolizy ma być bezemisyjną alternatywą Read more