Sursa: roedl.com
Pe lângă potențialul de a reduce costul nivelat al energiei (LCOE), modulele fotovoltaice bifaciale oferă noi oportunități de instalare și marketing. Acest lucru, la rândul său, vine cu avantaje asociate, cum ar fi randamente suplimentare și densități de putere mai mari. În plus, datorită profilului lor special de generare de energie, modulele bifaciale montate vertical oferă avantaje de preț al energiei electrice în momentele în care electricitatea trebuie comercializată fără suport EEG și pot ajuta la deblocarea unei noi utilizări pentru zone altfel inaccesibile.
Informații fundamentale
În principiu, modulele fotovoltaice bifaciale (PV) sunt pur și simplu module fotovoltaice al căror contact complet din spate a fost înlocuit cu un contact de amprentă. Aceasta înseamnă că și partea din spate a panoului poate fi expusă la radiația solară și poate fi folosită pentru a produce energie. Cât de multă radiație solară va fi recepționată de partea din spate a panoului depinde, în primul rând, de reflectivitatea suprafeței înconjurătoare și de modul de montare a modulelor. Așa-numita valoare albedo este măsura în care o suprafață reflectă radiația solară. De exemplu, valoarea albedo este de aprox. 10 % pentru soare înalt deasupra apelor adânci, 10 % - 30 % pentru pajiști și până la 75 % - 95 % pentru zăpadă proaspăt căzută.1Valoarea albedo a unei suprafețe înconjurătoare este un factor semnificativ pentru creșterea randamentului (vezi ilustrația2).
Un alt factor este așa-numitul „factor de bifacialitate”, care este o măsură a câtă energie va produce partea din spate a panoului în comparație cu partea din față a panoului. În prezent, în modulele bifaciale, factorii de bifacialitate variază în mod normal între 70 % și 95 %. De exemplu, un factor de bifacialitate de 95 % înseamnă că, în aceleași condiții, spatele va produce doar 95 % din energia produsă de față. Dar, în cele din urmă, câștigul de randament este cel care contează și aici, dacă o instalație este amplasată favorabil în condiții ideale de instalare (valoare mare de albedo, de exemplu zăpadă sau suprafață strălucitoare a acoperișului, orientare perfectă, fără umbrire), posibilele valori ale câștigul de randament poate varia între 30 % și 50 % pe an3În Germania, totuși, este de așteptat ca câștigul de randament să varieze între 5 % și 15 % pe an, în funcție de proiectarea sistemului și de suprafața de sub modul.
Considerații de bază despre influența albedoului asupra câștigului de randament
Design inovator de sistem
Ceea ce este special la modulele bifaciale este că, pe lângă câștigurile de randament generate din partea din spate, acest tip de modul oferă și alte opțiuni de instalare. Cu siguranță, cea mai radicală schimbare față de panourile convenționale este instalarea verticală. Cel mai frecvent este orientarea est/vest a panourilor. Acest lucru implică două diferențe principale față de aspectul convențional.
În primul rând, aspectul vertical implică un profil de producție modificat. În loc de un singur maxim la prânz, acum sunt produse două vârfuri: unul dimineața și unul după-amiaza, deși producția după amiază rămâne relativ ridicată. Pe lângă faptul că puținele centrale electrice comparabile generează câștiguri de randament între 5 % și 10 %, avantajul real este că acum se generează mai multă energie electrică pe fondul creșterii în general a prețurilor pe piața spot. În Germania și în întreaga lume, se poate observa că din ce în ce mai multe centrale electrice sunt planificate sau construite fără suportul EEG.4 În cazul acestor centrale, viitorul preț al energiei electrice cotat la bursa de electricitate va fi important pentru considerentele referitoare la rentabilitate. Capacitatea de a evita așa-numitul „efect de canibalizare” (adică scăderea prețului de vârf la amiază chiar până la nivelul prețurilor negative) al centralelor fotovoltaice poate deveni un factor decisiv. Analiza pieței spaniole de energie electrică ilustrează clar controversatul natura problemei prețurilor nesubvenționate la energie electrică.5
Instalare convențională vs. verticală: profil de generare de energie și prețuri de piață spot din 26.05.2017; Sursa:/Next2Sun
O altă diferență semnificativă este schimbarea utilizării terenului. În comparație cu panourile montate în mod convențional, modulele bifaciale montate vertical necesită o distanță semnificativ mai mare dintre rânduri pentru a evita auto-hading excesiv. Pe de o parte, acest lucru duce la rate mai mici de utilizare a terenurilor și, pe de altă parte, tocmai distanța dintre rânduri este cea care ajută terenul să rămână utilizabil în scopuri agricole, cel puțin cu anumite restricții. În final, menținerea productivității agricole înseamnă posibilitatea reducerii costurilor de arendare a terenurilor în comparație cu centralele convenționale și astfel posibilitatea de a contracara problema crescândă a consumului de pământ pe baza unui model de cooperare inovator. Deoarece dezvoltatorii de proiecte caută în mod normal să atingă capacitatea maximă instalată pentru a optimiza marjele atunci când vând o centrală electrică, acest concept va fi mai interesant pentru furnizorii de energie. Astfel, îndoielile populare cu privire la consumul de pământ pot fi risipite. Aici, interesant este conceptul de colaborare cu cooperative agricole care dețin suprafețe vaste de teren, de exemplu în Germania de Est.
Un alt avantaj al montării verticale este reducerea la minimum a pierderilor cauzate de depunerea zăpezii pe suprafața
suprafata modulelor. Mai mult decât atât, conform studiilor inițiale, pierderile cauzate de poluare sunt semnificativ mai mici (acest lucru este relevant în zonele deșertice).6
Adecvarea modulelor bifaciale pentru utilizarea în anumite tipuri de centrale electrice nu depinde numai de faptul că sunt utilizate ambele părți ale panoului, ci și de transparența modulului de sticlă-sticlă. Astfel, ele sunt cele mai potrivite pentru instalarea în porturile auto, pe bariere de zgomot, ca elemente ale clădirilor, în PV flotant.7, precum și în Agro PV mai sus menționat.
Structura costurilor și veniturilor
În scopuri de comparație, analiza structurii costurilor și veniturilor ia în considerare proiectarea convențională a centralelor fotovoltaice înclinate optim, orientate spre sud.
Cititorul atent va fi deja concluzionat în acest moment că instalarea modulelor bifaciale necesită mai puține module datorită randamentului specific mai mare. Acest lucru reduce costurile de instalare, de BoS și de închiriere a terenurilor.
În schimb, prețurile modulelor sunt însă mai mari, în prezent cu aproximativ 10%, care ar putea, totuși, să convergă și pe termen lung. Motivul pentru aceasta este că procesul de producție este foarte asemănător cu cel al modulelor convenționale3. În prezent, capacitățile globale de producție sunt mai degrabă orientate către module monofaciale. Prin urmare, efectul de reducere a prețurilor care decurge din economiile de scară nu a avut încă un impact atât de puternic asupra modulelor bifaciale.
Cu toate acestea, ar trebui să se examineze de la caz la caz ce tip de modul și ce metodă de instalare să selecteze pentru proiecte individuale. Dacă energia electrică este vândută în afara schemei EEG, este rezonabil – pe lângă determinarea LCOE – să se întocmească o prognoză pe termen lung a prețului energiei electrice pentru a determina valoarea energiei electrice produse.
In cazul modulelor bifaciale montate vertical, costurile specifice de investitie sunt de cca. Cu 10 % - 20 % mai mare, iar costurile de închiriere a terenului sunt de aproximativ două ori mai mari din cauza nevoii mai mari de teren. În cazul costurilor de închiriere a terenurilor, sunt posibile reduceri de costuri, în funcție de faptul dacă terenul este adecvat pentru scopuri agricole și dacă este posibilă continuarea utilizării acesteia. În schimb, modulele bifaciale oferă cca. Randamente mai mari cu 5 % până la 10 % și venituri mai mari din vânzarea de energie electrică în perioadele de prețuri mai mari ale energiei electrice. În plus, este de așteptat ca utilizarea modulelor din sticlă-sticlă să conducă la o durată mai lungă de funcționare
viaţă.9
O prognoză pozitivă pentru cota de piață bifacială
Se presupune că modulele bifaciale vor crește în importanță la nivel mondial. Previziunile variază de la 20% în
202610 la 40% în 2025.11Pe lângă diferența de preț, dificultăți apar și din faptul că problema STC bifacială nu a fost încă rezolvată. Alte probleme sunt curățarea spatelui panourilor și apariția punctelor fierbinți cauzate de structura de montare. Pozitiv este că timpii de livrare pentru modulele bifaciale s-au normalizat și simulările de randament oferă valori fiabile.
Concluzie: Centrale fotovoltaice bifaciale cu design nou de sistem și cazuri de afaceri
Modulele fotovoltaice bifaciale generează mai multă energie pe aceeași suprafață a modulului printr-o parte din spate a panoului activă solar datorită reflectivității suprafeței înconjurătoare. Cu costurile de instalare și BoS fiind la același nivel, acest lucru duce la un randament mai mare care depășește în mod normal costul mai mare al modulelor bifaciale. În plus, modulele bifaciale sunt predestinate pentru a fi utilizate în bariere de zgomot, centrale fotovoltaice plutitoare și montate vertical
sisteme fotovoltaice. Deoarece cu centralele electrice montate vertical, terenul poate fi folosit în continuare în scopuri agricole, acest lucru elimină problema controversată a consumului de teren.12si creste astfel sansa de a obtine avizele relevante. În același timp, profilul de producție al acestui tip de centrale promite randamente mai mari la bursa de energie electrică, ceea ce este deosebit de atractiv în cazul centralelor operate în afara schemei de sprijin EEG. Prin urmare, practic este recomandabil în orice caz să luați în considerare modulele fotovoltaice bifaciale și montarea lor verticală în proiectele viitoare.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) „Albedo”, Engineering (Londra), 237(7), p. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Investigații privind dependența de albedo a randamentului PV bifacial
3 Guo, S., Walsh, TM și Peters, M. (2013) „Module fotovoltaice bifaciale montate pe verticală: O analiză globală”, Energy, 61, pp. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. și Kurz, H. (2015a) „Analysis of the annual performance of bifacial
modules and optimization methods', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), pp. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacial Modules – Simulation and Experiment. Universitatea din Stuttgart
4 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/enbw-plant-fotovoltaicaik-anlagen-mit-400-megawatt-ohne-foerderung-in-deutschland/
5 https://www.pv-magazine.de/2019/03/01/photovoltaik-in-spanien-kurzer-ueberblick-ueber-einspeisetarife-sowie-projektentwicklung-und-finanzierung-von-freiflaechenanlagen/
6 Rabanal-Arabach, J., Mrcarica, M., Schneider, A., Kopecek, R. și Heckmann, M. (2016) „The Need of Frameless Mounting Structures for Vertical Mounting of Bifacial PV Modules”, în 32nd EU PVSEC
7 „Floating PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend” (News: Ausgabe, februarie 2019)
8 Pe baza webinarului PV Magazin am 25.10.2018; Abrufbar slide-uri: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Next2Sun
10 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), martie 2019 [Daten für "true bifacial"]
11 https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-05-17/watch-out-for-double-sided-solar-panels-takeing-off-in-china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/fdp-politiker-photovoltaik-anlagen-in-unseren-regionen-sind-verbrechen-an-der-menschheit/
