Czym są panele fotowoltaiczne Bifacial i czy warto je montować

Panele bi-facial to inaczej panele obustronne, czyli ogniwa, które mogą produkować prąd zarówno z jednej, jak i z drugiej strony. Dzięki temu mogą wytwarzać więcej energii niż klasyczne moduły pv. Dlatego obecnie stają się popularnym rozwiązaniem w instalacjach pv.

O ile bardziej wydajne są panele dwustronne od jednostronnych? Jak są zbudowane? Jak można je montować? Czy są dużo droższe?

Zbierz oferty na panele dwustronne!

Jak mocno nachylony jest Twój dach?

Nachylenie dachu wpływa na koszt instalacji

Płaski

Prawie płaski

Normalnie nachylony

Bardzo nachylony

Panele jednostronne, a panele bifacial

Tradycyjne moduły pv zarówno polikrystaliczne, jak i monokrystaliczne pochłaniają światło tylko z jednej strony. Dlatego określane są mianem "jednostronne" lub "monofacial". Więcej o klasycznych modułach fotowoltaicznych dowiesz się tutaj.

W klasycznych panelach fotowoltaicznych wydajność można poprawić poprzez zastosowanie technologii PERC. PERC zwiększa absorbcję światła w ogniwie pv, poprzez wykorzystanie do produkcji prądu również światła odbitego od spodniej części ogniwa. Więcej o technologii PERC znajdziesz tutaj.

Natomiast dwustronne panele fotowoltaiczne posiadają dwie strony aktywne, które absorbują światło. Dzięki temu ich wydajność jest znacznie większa od tradycyjnych paneli mono-facial. Energia elektryczna jest produkowana jednocześnie z przedniej i tylnej strony panelu pv., co wpływa na większe uzyski z takiego modułu.

Budowa paneli bifacial

Panele Bi-facial są wykonane z jednej i drugiej strony ze szkła hartowanego. To, co je wyróżnia, to warstwa aktywna z przodu i z tyłu panelu. Pozwala ona na absorpcję światła z dwóch stron. W modułach bi-facial usunięto tylną warstwę folii ochronnej tzw. „Backsheet” i zastąpiono ją szybą ze szkła hartowanego lub innym tworzywem przepuszczającym światło.

Budowa komórkowa ogniw bifacial

Panele dwufazowe mają trzy możliwe konfiguracje przepływu elektronów. Zależy to samej budowy komórek bificjalnych ogniwa.

Wyróżniamy następujące rodzaje ogniw:

  • p-PERC- oparte na bazie typu p i o strukturze komórek p+ – p – n+
  • n-PERC- oparte na bazie typu n i o strukturze komórek p+ – n – n+
  • Heterozłącze krzemowe (Si)- ogniwo wykonane z wewnętrznymi cienkimi warstwami krzemu amorficznego.

O ile bardziej wydajne są panele fotowoltaiczne dwustronne?

W 2016 roku Firma SolarWorld wykonała testy efektywności ogniw dwustronnych w warunkach pogodowych, panujących w Europie Centralnej. Badaniom poddano instalacje paneli dwustronnych na farmie fotowoltaicznej pod Dreznem. Badania wykazały, że stacjonarne panele dwustronne osiągają wydajność w punkcie szczytowym większą o 25% w porównaniu do jednostronnych modułów pv. Tym samym prowadzą do obniżenia kosztów produkcji energii elektrycznej.

Z czego to wynika? Przede wszystkim z parametrów samego panelu. Poniżej przedstawiamy własności kilku popularnych modułów dwustronnych:

Oznaczenie panelu LR4-60HBD-365M JAM60D09-330/BP TSM-DEG6MC.20(II)-345 SRP-330-6MB-BG
Producent LONGi JA Solar Trina Solar Seraphim
Ranking producenta Tier-1 Tier-1 Tier-1 Tier-1
Seria: Hi-MO4 D10 DEG6MC.20(II) Bi-facial
Typ ogniw Monokrystaliczne Monokrystaliczne Monokrystaliczne Monokrystaliczne
Moc nominalna (Tolerancja mocy) 365Wp (-11;+11Wp) 330 Wp (+5Wp) 340 Wp (+5Wp) 330 Wp (+5Wp)
Wzmocnienie maksymalne: 25% max 25% max 25% max 30% max
Teoretyczna moc maksymalna: 456,25Wp 412,5Wp 425Wp 429Wp

Dodając wzmocnienie maksymalne otrzymujemy teoretyczną maksymalną moc - i dla panelu o mocy 330Wp, może ona wynosić nawet 412,5Wp!

Wiadomo oczywiście, że w wzmocnienia maksymalnego nie uzyskuje się przez cały dzień. Jak więc to wygląda w praktyce?

Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez NREL, panele dwustronne uzyskują średnią wydajność większą o 6-9% w stosunku do standardowych paneli pv. Te badanie porównywało jednak moduły ustawione na trackerze jednoosiowym. Szacujemy, że dla systemów stacjonarnych skierowanych na południe średnia wydajność zwiększy się o 10-15%.

Dlaczego niektóre panele mają wyższe wzmocnienie maksymalne od innych? Efektywność modułu dwufazowego określa tzw. wskaźnik dwustronności (bifacjalności) [Ø]. Wskaźnik dwustronności wyraża stosunek nominalnej mocy tylnej części modułu do mocy nominalnej jego części przedniej.

Wskaźnik dwustronności Ø = Prear/Pfront

Prear- nominalna moc tylnej części modułu
Pfront- nominalna moc przedniej części modułu

Wskaźnik bifacjalności [Ø] dla poszczególnych złączy komórek bifacjalnych wynosi:

p-PERC n-PERT Heterozłącze krzemowe (SHJ)
0,65-0,80 0,75-0,90 0,85-0,95

Z badań przeprowadzonych przez instytut NREL wynika, że najlepszy wskaźnik bifacjalności wykazują moduły dwufazowe oparte na heterozłączu. Panele takie, wykonane z cienkiej warstwy krzemu amorficznego, udowodniły w testach laboratoryjnych zdolność do produkcji energii z obu stron na porównywalnie dużym poziomie. Tylna strona panelu w warunkach laboratoryjnych osiągnęła ok 85%-95% mocy przedniej strony modułu. To tak jakby efektywność strony tylnej była tylko o 15% mniejsza od przedniej powierzchni modułu.

Wspomnieliśmy już, że oprócz mocy modułu oraz jego wskaźnika bifacjalności, istotną rolę odgrywa również ułożenie tych paneli. Jakie warianty wato brać pod uwagę?

alt-here

Wiata zbudowana z paneli dwustronnych. Efektywna i efektowna.

Wydajność paneli a ustawienie względem słońca

Tego typu panele oczywiście nie nadają się do zamontowania na dachu. W grę wchodzi wyłącznie montaż na gruncie.

Istnieją trzy podstawowe sposoby ustawienia paneli dwustronnym względem słońca:

  • Pionowo wschód-zachód
  • Standardowo (w kierunku południowym)
  • Na jednoosiowym systemie nadążnym (trackerze)

Z badań SolarWorld wynikło, że urządzenia ustawione pionowo wschód-zachód były mało efektywne, a przy okazji musiały stać w odstępach 15 m jeden od drugiego. To znacznie ogranicza liczbę modułów, które można zainstalować na dostępnej powierzchni.

Znacznie lepsze efekty uzyskano przy usytuowaniu paneli w tradycyjny sposób, czyli pod kątem 35 st. i przednią stroną modułu skierowaną na południe. To optymalne ustawienie, zarówno pod kątem wydajności, jak i kosztu montażu. W takiej pozycji tylna strona może dodatkowo generuje nawet do 25% uzysku energii. Przy tym nie bez znaczenia jest wysokość, na której zainstalowano panele. Jak wynika z testów duże znaczenie na uzyski ma wysokość, na której są zamontowane panele bi-facial. Zamontowanie ich na wyższym stelażu dało lepsze efekty w produkcji energii elektrycznej.

Zdecydowanie najbardziej wydajnym, ale też najbardziej kosztownym sposobem jest zamontowanie paneli na jednoosiowym systemie nadążnym.

Dużą rolę w wydajności paneli dwustronnych odgrywa również podłoże, od którego odbija się światło.

Jaki wpływ ma powierzchnia podłoża na wydajność modułu bi-facial

Powierzchnia, na które stoją panele pv, odgrywa dużą rolę w wydajności ich pracy. Ważnym elementem jest ukształtowanie samej powierzchni oraz jej zdolność do odbijania światła słonecznego. Im bardziej płaskie podłoże, tym więcej światła trafi z powrotem do modułów.

Ważnym elementem dla efektywności modułów dwustronnych, okazał się również tzw. współczynnik albedo.

Czym jest współczynnik albedo?

Albedo przedstawia zdolność odbijania światła przez różnego typu powierzchnie. Im powierzchnia jaśniejsza, tym więcej światła odbija i wpływa na wyższe uzyski z tylnej powierzchni modułu pv.

Współczynniki albedo dla różnych powierzchni przedstawiono w tabeli poniżej:

Typ powierzchni Albedo
Zielone pole (trawa) 10-25%
Beton 20-40%
Beton malowany na biało 60-80%
Biały żwir 27%
Biały materiał dachowy 56%
Szara membrana dachowa 62%
Biała membrana dachowa 80%
Piasek 20-40%
Biały piasek 60%
Śnieg 45-95%
Woda 8%

Jak wynika z powyższych danych, białe powierzchnie najlepiej odbijają światło. Przy najjaśniejszym podłożu współczynnik albedo sięga 80%, a w przypadku śniegu nawet 95%.

Zatem nie bez znaczenia jest miejsce zamontowania paneli dwustronnych. Inne uzyski będą z modułów, które są zainstalowane np. w otoczeniu trawnika, a inne na betonowej powierzchni, dodatkowo pomalowanej na biało.

Zbierz oferty na panele dwustronne!

Jak mocno nachylony jest Twój dach?

Nachylenie dachu wpływa na koszt instalacji

Płaski

Prawie płaski

Normalnie nachylony

Bardzo nachylony

Ile kosztują panele dwustronne?

Tabela poniżej przedstawia koszty produkcji paneli jednostronnych oraz trzech typów modułów dwustronnych.

Rodzaj Jednostronne Dwustronne
Typ PERC p-PERC n-PERT SHJ
Cena za Wp w $ 2019 0,32$ 0,32$% 0,35$ 0,37$

Jak wynika z przeprowadzonych kalkulacji przez Instytut NREL, koszty produkcji paneli dwustronnych są niewiele wyższe od produkcji tradycyjnych paneli tzw. Monofacial. Za 1 kW wyprodukowanych paneli bi-facial zapłacimy ok. 5-6 centów więcej. Zatem za moduł o mocy 300 W zapłacimy ok. 18 USD więcej.

Przy czym z modułu o mocy nominalnej 300 W jednej strony, możemy uzyskać dwustronną moc ok. 425 W. Przy tym odpowiednio go instalując, koszty inwestycyjne mogą się szybciej zwrócić niż przy tradycyjnych instalacjach fotowoltaicznych, montowanych na dachach budynków.

LG NeON 2 bifacial - cena i moc poza skalą!

Jeśli szukasz czegoś z najwyższej półki, warto zapoznać się z ofertą LG. Ich moduł LG NeON 2 bifacial ma moc nominalną 340 Wp oraz współczynnik dwustronności równy 70%. W warunkach Bifi200 osiągają one całe 380Wp (gdy promieniowanie z przodu wynosi 1000W/m2, a z tyłu 200W/m2). Wszystko to z 25 latami gwarancji produktu. Niestety cena jest prawdopodobnie widoczna z kosmosu.

Producenci modułów dwufazowych

Źródła:

Przy tworzeniu tego artykułu korzystaliśmy przede wszystkim z:

Opublikowane przez Sylwia Mościcka Redaktor fotowoltaikaonline.pl

Ekologiczne rozwiązania produkcji energii elektrycznej to moja pasja. Jestem redaktorem i doradcą w zakresie fotowoltaiki

Powiązane artykuły, które mogą Ci się spodobać

Oszczędź do 30% na fotowoltaice!

Wypełnij krótki formularz i otrzymaj oferty od sprawdzonych firm

  • Do 3 darmowych wycen
  • Oferty od doświadczonych firm
  • Firmy z oceną min. 4.5/5
Porównaj oferty

Darmowe oferty od najlepszych w branży!

Copyright 2020 Wszystkie prawa zastrzeżone