Dwustronne panele fotowoltaiczne to nowy hit sprzedaży. Nie zawsze się opłacają
Dwustronne panele to jedno z najciekawszych rozwiązań w dziedzinie fotowoltaiki – w przeciwieństwie do klasycznych paneli umożliwiają wykorzystanie promieniowania docierającego zarówno do przedniej, jak i tylnej strony modułu, co w sprzyjających warunkach prowadzi do zwiększenia ilości wytwarzanej energii. Jednak ich działanie oraz eksploatacja różnią się od standardowych paneli monofacial. Kiedy rzeczywiście mogą zapewnić dodatkowe korzyści?
- Czym są panele bifacial i na jakiej zasadzie działają?
- Panele bifacial a podłoże i współczynnik albedo
- Pod jakim kątem montować panele dwustronne?
- Naukowcy sprawdzili, w jakich warunkach panele dwustronne działają najefektywniej
Czym są panele bifacial i na jakiej zasadzie działają?
Od strony konstrukcyjnej różnią się one od paneli standardowych przede wszystkim brakiem tylnej folii ochronnej typu backsheet. Zamiast niej stosuje się drugą warstwę szkła hartowanego lub inny materiał przepuszczający światło. Dzięki temu promieniowanie słoneczne, które odbija się od podłoża, może docierać do tylnej strony modułu i być przetwarzane przez znajdujące się tam ogniwa.
Sama zasada konwersji energii pozostaje taka sama: ogniwa krzemowe przetwarzają promieniowanie w energię elektryczną, jednak w bifacialach robią to z obu stron jednocześnie. Różne warianty technologiczne – od p-PERC i n-PERT po heterozłącza krzemowe – wpływają na to, jak wysoki może być udział tylnej strony w całkowitej produkcji energii.
Panele bifacial a podłoże i współczynnik albedo
Efektywność paneli dwustronnych zależy w dużym stopniu od współczynnika albedo, czyli zdolności powierzchni do odbijania światła. Na bardzo jasnych powierzchniach, takich jak jasny beton lub beton pokryty farbą refleksyjną, parametr ten może wynosić nawet 0,80. Z kolei trawa odbija zwykle jedynie 10–25% światła, a ciemna gleba jeszcze mniej, co oznacza, że tylna strona panelu w takich lokalizacjach pracuje znacznie mniej intensywnie.
W praktyce oznacza to, że panele bifacial osiągają najlepsze efekty tam, gdzie podłoże jest stabilne, jasne i niezmienne przez cały rok. Szczególnie dobrze sprawdzają się w instalacjach gruntowych, w których pod modułami można zastosować jasny kruszec, betonową płytę lub membrany dachowe o wysokim współczynniku odbicia.
Pod jakim kątem montować panele dwustronne?
Sam sposób ustawienia paneli ma dla bifaciali większe znaczenie niż dla modułów jednostronnych. Okazuje się, że montaż pionowy w układzie wschód–zachód nie przynosi oczekiwanych efektów i wymaga dużych odstępów między kolejnymi rzędami paneli. Najkorzystniejsze wyniki odnotowuje się przy tradycyjnym ustawieniu południowym i kącie około 35°, gdzie dodatkowy uzysk z tylnej strony dochodzi nawet do 30%.
Duże znaczenie ma również wysokość, na której znajduje się moduł. Im wyżej uniesiony panel, tym większy obszar tylnej strony pozostaje odsłonięty i tym więcej promieniowania może do niej dotrzeć. Podniesienie konstrukcji poprawia też wentylację, co wpływa korzystnie na temperaturę pracy ogniw, a tym samym na ich sprawność.
Naukowcy sprawdzili, w jakich warunkach panele dwustronne działają najefektywniej
Wyniki badań opublikowanych w 2018 roku („Optimization and Performance of Bifacial Solar Modules: A Global Perspective”, Xingshu Sun, Mohammad Ryyan Khan, Chris Deline, Muhammad Ashraful Alam) jasno pokazują, kiedy panele dwustronne osiągają zauważalną przewagę nad klasycznymi modułami jednostronnymi. Badacze przeanalizowali pracę bifaciali w różnych warunkach terenowych i porównali efekty w zależności od rodzaju podłoża oraz sposobu montażu.
Z ich analizy wynika, że na powierzchniach o niskim współczynniku odbicia – takich jak trawa czy naturalna gleba, gdzie albedo wynosi zwykle około 0,2–0,25 – roczny przyrost produkcji energii jest niewielki i najczęściej nie przekracza 10%. W takich warunkach technologia dwustronna działa poprawnie, jednak jej potencjał nie jest w pełni wykorzystywany.
Znacznie większe różnice odnotowano tam, gdzie podłoże charakteryzuje się wyższym albedo, a moduły są zamontowane na większej wysokości nad powierzchnią. W badaniu wykazano, że przy podłożach o albedo około 0,5 – odpowiadających na przykład jasnemu żwirowi, betonowi lub membranom dachowym w jasnych kolorach – oraz przy uniesieniu paneli na około jeden metr nad gruntem, całkowity przyrost produkcji energii może sięgać nawet 20–30% względem paneli jednostronnych. Autorzy podkreślają, że to właśnie kombinacja odpowiednio przygotowanego podłoża i właściwego montażu decyduje o realnych zyskach technologii bifacial.