Co to są panele fotowoltaiczne bifacial? Przykłady zastosowania paneli bifacjalnych na świecie
Panele fotowoltaiczne bifacial są zdolne do absorpcji światła słonecznego z obu stron, a nie tylko z jednej, jak to jest w przypadku tradycyjnych paneli słonecznych. Z tego poradnika dowiesz się: jak działają i jak są zbudowane panele bifacial, jakie mają zastosowanie oraz czy warto w nie zainwestować, budując farmę fotowoltaiczną.
Spis treści:
- Czym różnią się panele bifacial od tradycyjnych paneli fotowoltaicznych?
- Gdzie stosuje się dwustronne panele bifacjalne?
- Jak uzyskać największą wydajność paneli bifacial?
- Co jest ważne przy montażu paneli bifacjalnych?
- Wady i zalety paneli bifacial
- Czy warto inwestować w panele bifacjalne?
Czym różnią się panele bifacial od tradycyjnych paneli fotowoltaicznych?
W przypadku paneli bifacjalnych absorpcja promieni słonecznych przebiega z dwóch stron (odwrotnie niż przy tradycyjnych panelach). Wewnętrzną warstwę tworzą półprzewodniki, które mogą być wykonane zarówno z płytek krzemowych monokrystalicznych jak i polikrystalicznych. Otoczone są cienką warstwą szkła hartowanego i zamknięte w ramie aluminiowej. Mogą bez problemu wytwarzać prąd z przedniej jak i tylnej strony, co znacznie podnosi ich wydajność w porównaniu do tradycyjnych paneli.
Natomiast panele jednostronne (np. monokrystaliczne), najczęściej montowane na dachach domów, są wykonane z dwóch warstw półprzewodników. Pomiędzy nimi układa się folie polimerowe, dzięki którym płytki są skutecznie izolowane od siebie. Wierzchnia część klasycznych paneli PV, która absorbuje promienie słoneczne, jest pokryta taflą szkła hartowanego. Od spodu panel jest wykończony nieprzezroczystą folią elektroizolacyjną. Całość zamyka się w grubej ramie aluminiowej.
Gdzie stosuje się dwustronne panele bifacjalne?
Charakterystyczna konstrukcja i obustronna absorpcja promieni słonecznych dają ogromne możliwości zastosowania paneli fotowoltaicznych bifacjalnych. Początkowo były one montowane na statkach kosmicznych. Ogromną zaletą paneli jest zwiększona odporność na czynniki chemiczne ze względu na zastosowane z obu stron szkła hartowanego. To pozwala stosować je w obszarach o dużej wilgotności, zanieczyszczeniu powietrza, a nawet zasoleniu. Montowane są w pobliżu zakładów przemysłowych i stoczniowych. Można użyć ich jako element wyposażenia jednostek morskich.
Nie zaleca się montażu paneli na dachach, ale świetnie sprawdzają się przy instalacjach układanych na gruncie, zwłaszcza podatnym na malowanie (omówimy to w dalszej części artykułu).
Przykłady zastosowania paneli bifacjalnych na świecie
Aktualnie panele bifacjalne są szeroko stosowane na całym świecie, a wiele projektów pokazuje ich wyższą wydajność w porównaniu do tradycyjnych paneli.
Ogromna farma o mocy 50 MW powstała w chińskiej prowincji Shaanxi w 2017 roku i ma działać przez kolejne 25 lat. Szacuje się, że elektrownia ma dostarczyć 3,2 mld kWh energii elektrycznej, co przekłada się na redukcję emisji dwutlenku węgla do atmosfery aż o 2,74 miliona ton.
Należy tu wspomnieć między innymi o farmach solarno-wodnych w Japonii, gdzie ekrany montuje się nad zbiornikami wodnymi. Dzięki temu odbierają promienie odbijane od tafli wody. Taka farma znajduje się m.in. w Kato, w prefekturze Hyogo, gdzie moc instalacji (powstały dwie) wynosi 1,7 MW i 1,2 MW. Szacunkowa roczna produkcja energii elektrycznej to ok. 3,3 GWh.
To potwierdza skuteczność działania paneli bifacjalnych nawet w trudnych warunkach i przy znacznej wilgotności.
Jak widać na powyższych przykładach, panele bifacjalne prześcigają swoich monokrystalicznych kolegów wydajnością. To świetna informacja na przyszłość dla inwestorów, którzy myślą o farmie fotowoltaicznej. Może warto zainteresować się technologią kosmiczną?
Te artykuły także mogą Cię zainteresować:
- Fotowoltaika balkonowa – nowy trend czy chwilowy zachwyt?
- Dofinansowanie do fotowoltaiki – co wiadomo o najnowszym programie Mój Prąd 5.0?
- Ranking paneli fotowoltaicznych - TOP 10 paneli do fotowoltaiki
Jak uzyskać największą wydajność paneli bifacial?
Panele bifacjalne są w stanie wygenerować więcej energii elektrycznej, niż klasyczne panele monofacial. W testach wydajności prowadzonych na farmach fotowoltaicznych i instalacjach przemysłowych uzyskano od 5% do nawet 30% więcej energii w porównaniu do tradycyjnych jednostronnych ekranów. Żeby jednak osiągnąć optymalną wydajność paneli, należy zapewnić im odpowiednie warunki.
Co jest ważne przy montażu paneli bifacjalnych?
Omówmy kilka najważniejszych aspektów. Podkreślamy, że są to dane szacunkowe, każdy przypadek należy rozpatrywać indywidualnie. Jednak te parametry mogą być pomocne przy montażu paneli bifacial.
Orientacja względem słońca
Panele dwustronne można ustawić na kilka sposobów, wykorzystując napotkane warunki i optymalizując wydajność. Bifacjalne panele okazują się najskuteczniejsze przy klasycznym ustawianiu pod kątem 30 - 40 stopni. W takim wypadku powinny być skierowane na stronę południową.
Można też ustawić je w orientacji wschód-zachód. Muszą być jednak zamontowane w pionie, najlepiej na gruncie. Warto pamiętać, że w takim ułożeniu należy zachować znaczną odległość pomiędzy panelami, która wynosi kilka metrów.
Ciekawym rozwiązaniem dla paneli dwustronnych jest jednoosiowy tracker. To pionowa konstrukcja o charakterze obrotowym, która kieruje lico panelu w stronę promieni słonecznych. Dzięki temu ekrany stale absorbują optymalną ilość promieni słonecznych. Trackery osiowe są jednak stosunkowo kosztownymi konstrukcjami.
Podłoże pod panelami
W większości przypadków, panele bifacjalne układane są w taki sposób, żeby promienie słoneczne oddziaływały na nie jednocześnie z obu stron. Na jedną z szyb hartowanych bezpośrednio padają fotony, z kolei druga strona odbiera promienie odbite od podłoża. Od rodzaju podłoża, a w zasadzie jego barwy, zależy ilość odbitych fotonów.
Przy analizie powierzchni odbijającej przyjmuje się tak zwany współczynnik białości (albedo). Jak wiadomo, biały kolor odbija najwięcej promieni słonecznych, a czarny pochłania większość z nich. Współczynnik albedo informuje o tym, ile promieni słonecznych jest w stanie odbić dane podłoże. W przypadku powierzchni asfaltowych wartość współczynnika wynosi od 0,05 do 0,20, przy trawie jest to pomiędzy 0,14 a 0,37, a przy świeżym śniegu od 0,80 do 0,95.
Współczynnik albedo można podnieść poprzez rozjaśnienie podłoża. Nakłada się specjalne membrany dachowe białe, a w przypadku paneli na gruncie wysypuje jasne kruszywo, najczęściej piasek. Największą skuteczność osiągają panele układane na powierzchniach betonowych lub asfaltowych, które można pomalować na biało. To wyjaśnia, dlaczego wpływ na wydajność paneli może mieć podatność podłoża na malowanie.
Odległość od podłoża
To kolejna cecha wpływająca na wydajność paneli. Zaobserwowano, że ułożone w klasyczny sposób na konstrukcjach z trójkątów tuż przy połaci dachu są mniej wydajne od paneli ułożonych na podwyższeniu. Uznaje się, że im większa odległość od podłoża, tym więcej fotonów oddziałuje na spodnią część paneli. Wynika to z większej możliwości rozproszenia promieni słonecznych i braku zacienienia samymi ekranami. Warto zatem umieszczać panele na podwyższeniach, oczywiście w miarę możliwości i w ramach rozsądku.
Wady i zalety paneli bifacial
Panele fotowoltaiczne bifacjalne są dostępne dla prywatnych użytkowników zaledwie od kilku lat. To jednak wystarczyło, żeby wyszczególnić najważniejsze zalety i najbardziej uciążliwe wady tej technologii. Jako punkt odniesienia brane są klasyczne panele jednostronne, w takim układzie nazywane też monofacial.
Jakie są zalety modułów bifacial?
- wysoka wydajność – z pojedynczego modułu można uzyskać więcej energii niż z klasycznych paneli jednostronnych. Badania prowadzone w 2016 roku przez niemiecką firmę Solar World wykazały, że przy optymalnym podłożu okresowo panele wytwarzają aż o 25% więcej energii. W skali całego dnia można zwiększyć wydajność od 10% do 15%;
- większa moc z danej powierzchni – ilość energii uzyskiwanej z takiej samej powierzchni paneli jest większa niż w przypadku monofacial. Oznacza to, że na dachu lub działce o ograniczonej powierzchni można zamontować większą moc;
- wydłużona żywotność – duża żywotność ogniw monokrystalicznych negativ i zabezpieczenie obustronne szkłem hartowanym wydłuża żywotność paneli. Według szacunków producentów, panele po 30 latach użytkowania utrzymują sprawność na poziomie 80% procent wartości nominalnej;
- dowolna orientacja – panele można montować na dachach i na gruncie w dowolnym ustawieniu, także w niewygodnej orientacji wschód-zachód.
Jakie są wady modułów bifacial?
- waga – panele są utworzone z dwóch warstw szkła hartowanego, które ma największy wpływ na masę produktu. Są zatem nieco cięższe od tradycyjnych paneli jednostronnych. Waga w zależności od modelu 10-15% większa od tradycyjnych. Trzeba to uwzględnić szczególnie przy konstrukcjach układanych na dachach starszych i wysłużonych;
- ograniczone możliwości montażowe – chodzi głównie o montaż na dachach skośnych, które są najpowszechniejsze. Przy klasycznym ułożeniu równolegle z połacią dachu bifacjalne panele nie osiągną wyższej wydajności od jednolicowych;
- kontrola jakości podłoża – wydajność paneli zależy w ogromnym stopniu od rodzaju i kolorystyki podłoża. Nie zawsze poprawa współczynnika albedo jest możliwa lub opłacalna;
- cena – panele dwustronne są nieco droższe od klasycznych.
Czy warto inwestować w panele bifacjalne?
Prowadzone badania w dziedzinie fotowoltaiki są ukierunkowane na zwiększenie wydajności ekranów, a także maksymalne wykorzystywanie promieni słonecznych. W związku z tym specjaliści uznają moduły bifacial za przyszłość fotowoltaiki. Biorąc pod uwagę lepszą wydajność przy niewielkiej różnicy w cenie, już dziś warto skorzystać z tej technologii przy budowie sieci domowych.
Kiedy warto zainstalować panele bifacjalne?
Planując własną instalację fotowoltaiczną z wykorzystaniem paneli bifacjalnych pamiętaj, że aby osiągnąć maksymalną wydajność, potrzebują konkretnych warunków montażu.
Dzięki dwustronnemu działaniu najlepiej sprawdzą się na gruncie z betonową nawierzchnią, którą można pokryć specjalną farbą, a także na płaskim dachu. Nie najlepszym pomysłem będzie umieszczanie ich na skośnym dwuspadowym dachu z połacią skierowaną na południe. W takim wypadku być może lepiej przemyśleć modele mono- lub polikrystaliczne.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o dwustronnych modułach fotowoltaicznych bifacjalnych zapytaj naszych ekspertów. Nie tylko rozwieją Twoje wątpliwości odnośnie nowych technologii, ale też doradzą w kwestii wyboru najlepszych urządzeń do fotowoltaiki. Skorzystaj z konfiguratora fotowoltaiki!
