Moduły bifacjalne czyli jak zmaksymalizować produkcję z instalacji PV

Każdy, kto decyduję się na instalację fotowoltaiczną, chce otrzymać jak najwięcej energii elektrycznej z inwestycji. Łatwym sposobem na zwiększenie produkcji prądu jest wybór odpowiednich modułów fotowoltaicznych – modułów bifacjalnych!

Moduły bifacjalne – definicja

Moduły bifacjalne to takie, które poza przednią, posiadają spodnią czynną część modułu, która to produkuje prąd ze światła odbitego. Produkcja ze spodniej części panelu nie wliczana jest do mocy nominalnej. W dodatku konstrukcja wykorzystuje dwie tafle szkła hartowanego (technologia Glass-Glass), dzięki czemu moduł gwarantuje najwyższy stopień bezpieczeństwa przeciwpożarowego, co potwierdza Certyfikat TUV klasy A.

„To panele fotowoltaiczne dwustronnie aktywne, oparte na heterozłączu krzemowym o strukturze ogniwa p+-n-n+, wykonane z wewnętrznymi cienkimi warstwami amorficznego krzemu. W tej technologii więcej fotonów dociera do panelu, więc produkowana energia jest większa od uzyskiwanej z paneli tradycyjnych, jednostronnych, nawet o 30%”.

– podręcznik Fotowoltaika publikacja AGH 2021 r.

W jaki sposób określić ile światła dana powierzchnia odbije?

Zdolność odbijania światła przez powierzchni określa współczynnik albedo. Im powierzchnia jest jaśniejsza tym lepiej odbija światło i więcej światła trafi do spodniej części modułu.

Podwójna moc – jak działa technologia modułów bifacjalnych?

Moduły bifacjalne to innowacyjne rozwiązanie w dziedzinie fotowoltaiki, które pozwala na zwiększenie wydajności wytwarzania energii elektrycznej w porównaniu do tradycyjnych paneli słonecznych. W przypadku paneli bifacjalnych, poza absorpcją promieniowania słonecznego padającego bezpośrednio na powierzchnię górną, możliwe jest również wykorzystanie energii słonecznej odbitej od podłoża, dachu lub śniegu. Dzięki zastosowaniu specjalnych materiałów, moduł bifacjalny może generować dodatkową energię elektryczną przez swoją spodnią część korzystając z odbitego światła słonecznego.

Według badań przeprowadzonych przez Niemieckie Stowarzyszenie Energii Słonecznej (Bundesverband Solarwirtschaft e.V.), moduły bifacjalne mogą osiągać wydajność nawet o 30% wyższą niż tradycyjne panele fotowoltaiczne. Co więcej, wyniki badań pokazują, że w przypadku modułów bifacjalnych, które zostały zamontowane w poziomie na dachach płaskich budynków, wydajność wytwarzania energii elektrycznej była o 10% wyższa w porównaniu do jednostronnych paneli słonecznych [1].

Innowacyjność i niezwykła wydajność modułów bifacjalnych zyskała uznanie na rynku energii odnawialnej, co przyczynia się do coraz większej popularności tej technologii.

Moduły bifacjalne a zmieniające się warunki pogodowe – jakie korzyści przynoszą?

Moduły bifacjalne, dzięki swojej konstrukcji, są mniej podatne na wpływ zmieniających się warunków pogodowych niż tradycyjne panele słoneczne. Badania przeprowadzone przez National Renewable Energy Laboratory (NREL) pokazują, że w porównaniu do jednostronnych paneli fotowoltaicznych, moduły bifacjalne radzą sobie lepiej w trudniejszych warunkach pogodowych, takich jak zachmurzenie, opady deszczu czy warunki śniegowe. Wynika to z faktu, że panel bifacjalny jest w stanie wykorzystać promieniowanie słoneczne odbite przez chmurę lub pokrywę śnieżną, co zwiększa ilość pochłanianego światła słonecznego.

Korzyści płynące z wykorzystania modułów bifacjalnych w trudniejszych warunkach pogodowych są szczególnie istotne w kontekście zwiększającej się liczby instalacji fotowoltaicznych na terenach o różnych warunkach klimatycznych. Badania przeprowadzone przez NREL pokazują, że w przypadku zamontowania paneli bifacjalnych w miejscach o słabym nasłonecznieniu, takich jak np. w północnych rejonach Europy, efektywność wytwarzania energii elektrycznej może wzrosnąć o 15-20% [2].

Zwiększona odporność na zmieniające się warunki pogodowe to jedna z kluczowych zalet modułów bifacjalnych, co stanowi ich przewagę w stosunku do tradycyjnych paneli fotowoltaicznych. Dzięki wykorzystaniu tej technologii, instalacje fotowoltaiczne są bardziej stabilne i wydajne, co pozytywnie wpływa na efektywność wytwarzania energii elektrycznej.

Moduły bifacjalne tylko na farmy fotowoltaiczne?

Utarło się przekonanie, że panele fotowoltaiczne bifacjalne nadają się tylko na instalacje fotowoltaiczne na gruncie. W praktyce spotyka się instalacje zamontowane też na dachach. Im jaśniejsze pokrycie dachu tym lepszy współczynnik albedo, a co za tym idzie większa wydajność modułów.

Przykład modułu bifaclajnego – Bauer Solar 435 W:

Przyszłość modułów bifacjalnych: Trendy i innowacje

Innowacje w materiałach

Innowacje w materiałach to kluczowy element przyszłości modułów bifacjalnych, który otwiera nowe możliwości w dziedzinie fotowoltaiki. Badacze i inżynierowie koncentrują się na opracowywaniu i implementacji nowych, zaawansowanych materiałów, które mogą rewolucjonizować sposób, w jaki moduły bifacjalne zbierają i przekształcają energię słoneczną.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków są badania nad perowskitami, które charakteryzują się wysoką efektywnością przy niższych kosztach produkcji w porównaniu z tradycyjnymi materiałami. Ponadto, rozwijane są technologie związane z lepszymi, bardziej trwałymi powłokami ochronnymi, które nie tylko zwiększają wydajność modułów, ale również przedłużają ich żywotność. Innym istotnym aspektem jest praca nad transparentnymi i półprzezroczystymi materiałami, które mogą być wykorzystane w integracji architektonicznej, nie zaburzając estetyki budynków.

Postępy w dziedzinie materiałów nie tylko zwiększają wydajność i trwałość modułów bifacjalnych, ale również otwierają nowe możliwości w projektowaniu estetycznych i funkcjonalnych rozwiązań w zakresie wykorzystania energii słonecznej. Dzięki tym innowacjom, moduły bifacjalne stają się coraz bardziej dostępne i atrakcyjne zarówno dla sektora prywatnego, jak i komercyjnego, przyczyniając się do szerzenia zrównoważonej energii i wspierając globalne wysiłki na rzecz ochrony środowiska.

Integracja z architekturą budynków

Integracja modułów bifacjalnych z architekturą stanowi fascynujące połączenie innowacji technologicznych i estetycznych. Ta koncepcja, znana jako BIPV (Building Integrated Photovoltaics), polega na harmonijnym włączeniu paneli fotowoltaicznych w strukturę budynków, przekształcając je nie tylko w źródła energii, ale również w elementy projektu architektonicznego.

Moduły bifacjalne, dzięki swojej zdolności do absorpcji światła z obu stron, są idealnymi kandydatami do tego rodzaju zastosowań. Mogą być zintegrowane jako elementy fasady, dachów, balustrad balkonowych czy nawet jako część zadaszenia parkingów, łącząc funkcjonalność z estetyką. Takie podejście nie tylko zwiększa efektywność energetyczną budynków, ale także otwiera nowe możliwości dla projektantów i architektów w zakresie tworzenia innowacyjnych, zrównoważonych rozwiązań urbanistycznych. Przez transparentność lub półprzezroczystość niektórych modułów, światło naturalne może być wykorzystane do oświetlenia wewnętrznych przestrzeni, jednocześnie generując energię.

Takie podejście stanowi klucz do przyszłości zrównoważonej architektury, gdzie budynki nie są już tylko pasywnymi strukturami, ale aktywnymi uczestnikami w ekosystemie miejskim, przyczyniając się do produkcji zielonej energii.

Inteligentne systemy zarządzania

Rozwój inteligentnych systemów zarządzania w kontekście modułów bifacjalnych otwiera nowe perspektywy w efektywności i zarządzaniu energią słoneczną. Wykorzystując zaawansowane technologie takie jak Internet Rzeczy (IoT) i sztuczną inteligencję, te systemy umożliwiają dynamiczne i precyzyjne dostosowywanie pracy modułów do zmieniających się warunków środowiskowych. Dzięki temu, moduły mogą maksymalizować swoją wydajność poprzez automatyczne dostosowywanie kąta nachylenia w zależności od pozycji słońca, co jest szczególnie istotne w przypadku paneli bifacjalnych, które pobierają światło z obu stron.

Inteligentne systemy zarządzania mogą również monitorować wydajność każdego panelu, diagnozować problemy i przewidywać potrzeby konserwacyjne, co znacząco zwiększa niezawodność całego systemu.

Dodatkowo, integracja z inteligentnymi sieciami energetycznymi (smart grids) pozwala na optymalne zarządzanie produkcją, magazynowaniem i dystrybucją wytworzonej energii, co jest kluczowe w erze rosnącego zapotrzebowania na zrównoważone źródła energii.

Źródła:

1. „Bifacial PV systems: Latest results from system to cell level measurements and field tests”, autorzy: P. Helm, M. Glatthaar, J. Wüst, A. Meyer, H. F. Schönecker
2. „Bifacial Solar Photovoltaic Technology and Applications”, autorzy: S. A. Kalogirou, L. G. Tsoutsos.