Historia dwustronnych paneli solarnych sięga lat 70. XX wieku, ale to dopiero ostatnie lata przyniosły rozwój technologii umożliwiający znaczne poprawienie wydajności całych systemów. Panele bifacial charakteryzują się zdolnością do absorpcji światła słonecznego z obu stron, co pozwala na wykorzystanie zarówno bezpośredniego nasłonecznienia, jak i odbitego światła od podłoża.
Przeczytaj także:
- Jak wykryć uszkodzony panel fotowoltaiczny?
- Magazyn energii 10 kWh – na jak długo wystarczy?
- Ile prądu produkuje panel fotowoltaiczny?
Dwustronne panele fotowoltaiczne – co to jest?
Dwustronny panel słoneczny to urządzenie zdolne do wytwarzania energii słonecznej z obu stron modułu. W przeciwieństwie do tradycyjnych paneli, które generują energię tylko z jednej strony, modele bifacial mogą produkować prąd niezależnie od kierunku padania promieni słonecznych, co zwiększa ich efektywność energetyczną.
Moduły bifacial, podobnie jak standardowe panele słoneczne, są dostępne w różnych rozmiarach i rodzajach, ale są specjalnie zaprojektowane, aby można je było montować na powierzchniach odbijających światło. Dzięki temu możliwe jest efektywne wykorzystanie obu stron panelu. Najistotniejszą różnicą konstrukcyjną między panelami jednostronnymi a dwustronnymi jest brak tradycyjnej tylnej folii ochronnej w tych drugich. Zamiast niej panele bifacial wykorzystują warstwę z hartowanego szkła lub innego materiału przepuszczającego światło. To z kolei zwiększa ich zdolność do absorpcji światła z różnych kierunków.
Jak zbudowane są panele bifacial?
Obie strony modułów bifacial zbudowane są ze szkła hartowanego. W przeciwieństwie do paneli fotowoltaicznych jednostronnych nie mają one tylnej warstwy folii ochronnej. Mogą one występować natomiast w trzech konfiguracjach:
- p-PERC – ze strukturą komórek p+ – p – n+
- n-PERC – ze strukturą komórek p+ – n – n+
- Heterozłącze krzemowe (Si) – wykonane z wewnętrznymi warstwami krzemu amorficznego
Jak działają moduły dwustronne?
Aby zrozumieć, jak działają panele bifacial, warto najpierw przyjrzeć się funkcjonowaniu tradycyjnych modułów. Typowe panele słoneczne, określane czasem jako jednofazowe, działają przez wychwytywanie fotonów – czyli małych jednostek światła i promieniowania elektromagnetycznego – za pomocą ogniw słonecznych na powierzchni panelu, które następnie przekształcają je w energię.
Podczas instalacji paneli bifacial nie można skupiać się na zwiększeniu liczby ogniw w celu poprawy wydajności systemu. Istotnej jest raczej zmodyfikowanie konstrukcji panelu tak, aby fotony mogły docierać do ogniw z obu stron modułu. Dzięki temu możliwe staje się wykorzystanie zarówno bezpośredniego światła słonecznego, jak i światła odbitego, co zwiększa efektywność generowania energii przez fotowoltaikę.
Jak i na czym ustawić panele dwustronne?
System mocowania oraz lokalizacja paneli mają znaczący wpływ na wydajność modułów dwustronnych. Optymalne rezultaty osiągane są wtedy, gdy moduły są instalowane w pobliżu powierzchni odbijających światło. Panele dwustronne rzadko montuje się na dachach, nawet w przypadku obiektów komercyjnych, ze względu na ograniczone możliwości odbicia światła.
Najczęściej panele dwustronne instalowane są na gruncie, gdzie mogą efektywnie wykorzystać współczynnik odbicia światła otoczenia, czyli albedo. Wysokie wartości albedo, które osiągają 80-95%, notowane są przy użyciu białej płytki, jasnego żwiru, betonu pomalowanego na biało, białego piasku lub pokrywy śnieżnej. Najniższe współczynniki albedo mają woda, trawa, ciemny żwir i skały.
Jeśli chodzi o montaż paneli bifacial, do wyboru są trzy główne układy:
- standardowy, czyli moduły ułożone pod określonym kątem w kierunku południowym,
- pionowy, gdzie panele skierowane są na wschód i zachód,
- układ z trackerem.
Najefektywniejszym i powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest ułożenie paneli w układzie standardowym. Chociaż tracker pozwala na optymalizację kąta padania światła w ciągu dnia, to jest to jednak rozwiązanie bardzo kosztowne. Z kolei konstrukcja pionowa ogranicza liczbę modułów, które można zainstalować na danej powierzchni.
Więcej o fotowoltaice na trackerach przeczytasz w naszym artykule: Fotowoltaika na trackerach – na czym polega to rozwiązanie?
Panele fotowoltaiczne bifacial – jaką mają wydajność?
Badanie przeprowadzone na farmie fotowoltaicznej pod Dreznem, w warunkach atmosferycznych typowych dla Europy Centralnej, dostarczyło obiecujących wyników. Z raportu wynika, że moduły bifacial w punkcie szczytowym osiągnęły o 25% wyższą wydajność niż tradycyjne jednostronne panele fotowoltaiczne. To podkreśla, że inwestycja w moduły dwustronne może znacząco obniżyć koszty produkcji energii elektrycznej.
Analiza parametrów paneli dwustronnych pokazuje, że dodając maksymalne wzmocnienie, panel o nominalnej mocy 330 Wp może osiągnąć teoretyczną moc maksymalną wynoszącą nawet 412,5 Wp. Jest to jednak wartość teoretyczna, która nie jest osiągana przez cały dzień.
W kontekście wzmocnienia maksymalnego, które różni się w zależności od modelu panelu, efektywność modułu można określić za pomocą wskaźnika bifacyjności. Definiuje się go jako stosunek nominalnej mocy tylnej części panelu do mocy nominalnej przedniej części. Wyniki pokazują, że najwyższy wskaźnik dwustronności osiągają moduły dwufazowe oparte na technologii heterozłącza.
Dlaczego warto zastanowić się nad wyborem paneli PV dwustronnych?
Panele bifacjalne są uznawane za jeden z najważniejszych kierunków rozwoju w sektorze fotowoltaicznym. Ich zdolność do zwiększania efektywności oraz elastyczności w produkcji energii słonecznej czyni je atrakcyjną opcją zarówno dla nowych instalacji, jak i modernizacji istniejących systemów PV. Bieżące badania w dziedzinie fotowoltaiki koncentrują się na podnoszeniu efektywności paneli oraz optymalizacji wykorzystania promieniowania słonecznego. Eksperci w tej dziedzinie coraz częściej wskazują na moduły bifacial jako przyszłość energetyki słonecznej. Ze względu na lepszą wydajność przy niewielkiej różnicy w kosztach, technologia ta już teraz jest atrakcyjną opcją przy projektowaniu domowych systemów fotowoltaicznych.
Dzięki wykorzystaniu obu stron do absorpcji światła słonecznego, panele bifacjalne potrafią wyprodukować więcej energii elektrycznej niż standardowe jednostronne moduły. Inwestowanie w produkcję własnej, ekologicznej energii sprzyja ochronie środowiska i redukcji emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Choć początkowe koszty instalacji paneli dwustronnych mogą być wyższe niż w przypadku tradycyjnych systemów fotowoltaicznych, to jednak ich wyższa efektywność energetyczna i potencjalne oszczędności w dłuższej perspektywie czasu sprawiają, że jest to opłacalna inwestycja.
