Izvor: roedl.com
Uz potencijal za postizanje smanjenih izravnatih troškova energije (LCOE), bifacijalni PV moduli nude nove mogućnosti instalacije i marketinga. To pak dolazi s povezanim prednostima kao što su dodatni prinosi i veća gustoća snage. Osim toga, zbog svog posebnog profila za proizvodnju energije, okomito montirani bifacijalni moduli nude prednosti u cijeni električne energije u vremenima kada se električna energija mora prodavati bez EEG podrške i mogu pomoći u otključavanju nove upotrebe za inače nedostupna područja.
Osnovne informacije
U principu, bifacijalni fotonaponski (PV) moduli su jednostavno PV moduli čiji je puni stražnji kontakt zamijenjen kontaktom za otisak prsta. To znači da i stražnji dio ploče može biti izložen sunčevom zračenju i koristiti se za proizvodnju energije. Koliko će sunčevog zračenja primiti stražnja strana panela ovisi prije svega o refleksiji okolne površine i načinu montaže modula. Takozvana vrijednost albeda je mjera koliko dobro površina odbija sunčevo zračenje. Na primjer, vrijednost albeda je cca. 10 % za visoko sunce iznad duboke vode, 10 % - 30 % za livade i do 75 % - 95 % za svježe napadali snijeg.1Albedo vrijednost okolne površine značajan je faktor za povećanje prinosa (vidi sliku2).
Drugi faktor je takozvani "faktor bifacialnosti" koji je mjera koliko će energije proizvesti stražnji dio panela u usporedbi s prednjim dijelom panela. Trenutačno, u bifacijalnim modulima, faktori bifacijalnosti obično se kreću između 70 % i 95 %. Na primjer, faktor bifacijalnosti od 95 % znači da će, u istim uvjetima, stražnji dio proizvesti samo 95 % energije proizveden od prednjeg. Ali, na kraju, bitan je dobitak prinosa, a ovdje, ako je objekt povoljno smješten u idealnim uvjetima za ugradnju (visoka vrijednost albeda, npr. snijeg ili svijetla površina krova, savršena orijentacija, bez zasjenjenja), moguće vrijednosti povećanje prinosa može se kretati između 30 % i 50 % godišnje3U Njemačkoj bi se, međutim, trebalo očekivati da će povećanje prinosa varirati između 5 % i 15 % godišnje, ovisno o dizajnu sustava i površini ispod modula.
Osnovna razmatranja o utjecaju albeda na povećanje prinosa
Inovativni dizajni sustava
Ono što je posebno kod bifacijalnih modula je to što, osim povećanja prinosa generiranog sa stražnje strane, ovaj tip modula nudi i druge mogućnosti ugradnje. Svakako najradikalnija promjena u odnosu na konvencionalne panele je okomita ugradnja. Najčešća je orijentacija panela istok/zapad. To podrazumijeva dvije glavne razlike u usporedbi s konvencionalnim izgledom.
Prije svega, vertikalni raspored podrazumijeva izmijenjen proizvodni profil. Umjesto jednog podnevnog maksimuma, sada se bilježe dva vrhunca: jedan ujutro i jedan poslijepodne, iako je proizvodnja nakon podneva i dalje relativno visoka. Uz činjenicu da nekoliko usporedivih elektrana stvara povećanje prinosa između 5 % i 10 %, stvarna je prednost to što se sada proizvodi više električne energije usred općenito rastućih cijena na spot tržištu. U Njemačkoj iu cijelom svijetu može se vidjeti da se sve više elektrana planira ili gradi bez EEG podrške.4 U slučaju ovih elektrana, buduća cijena električne energije kotirana na burzi električne energije bit će važna za razmatranja koja se odnose na profitabilnost. Sposobnost izbjegavanja takozvanog „učinaka kanibalizacije" (tj. pada podnevne vršne cijene čak na razinu negativnih cijena) PV elektrana može postati odlučujući čimbenik. Analiza španjolskog tržišta električne energije jasno ilustrira kontroverzne priroda problema nesubvencioniranih cijena električne energije.5
Konvencionalna u odnosu na vertikalnu instalaciju: profil proizvodnje energije i cijene na tržištu od 26. svibnja 2017.; Izvor:/Next2Sun
Druga značajna razlika je promjena namjene zemljišta. U usporedbi s konvencionalno montiranim panelima, okomito postavljeni bifacijalni moduli zahtijevaju znatno veći razmak u redovima kako bi se izbjeglo pretjerano samostvaranje. S jedne strane, to dovodi do manje iskorištenosti zemljišta, as druge strane, upravo veći razmak između redova pomaže da zemljište ostane iskoristivo za poljoprivredne svrhe barem uz određena ograničenja. Na kraju, održavanje poljoprivredne produktivnosti znači mogućnost smanjenja troškova zakupa zemljišta u odnosu na konvencionalne elektrane, a time i mogućnost suprotstavljanja sve većem problemu potrošnje zemljišta na temelju inovativnog modela suradnje. Budući da nositelji projekta obično teže postizanju maksimalnog instaliranog kapaciteta kako bi optimizirali marže pri prodaji elektrane, ovaj će koncept biti zanimljiviji dobavljačima energije. Tako se rasprostranjene sumnje u potrošnju zemlje mogu otkloniti. Ovdje je zanimljiv koncept suradnje s poljoprivrednim zadrugama koje posjeduju ogromne površine zemlje, npr. u istočnoj Njemačkoj.
Još jedna prednost okomite montaže je smanjenje gubitaka uzrokovanih taloženjem snijega na
površine modula. Štoviše, prema prvim studijama, gubici uzrokovani onečišćenjem znatno su manji (ovo je relevantno u pustinjskim područjima).6
Prikladnost bifacijalnih modula za korištenje u određenim tipovima elektrana ne ovisi samo o činjenici da se koriste obje strane panela, već io transparentnosti staklo-staklo modula. Stoga su najprikladniji za ugradnju u automobilske luke, na barijere protiv buke, kao elementi zgrada, u plutajuće PV7, a također i u gore navedenom Agro PV.
Struktura troškova i prihoda
Radi usporedbe, analiza strukture troškova i prihoda uzima u obzir konvencionalni dizajn optimalno nagnutih fotonaponskih elektrana okrenutih prema jugu.
Pažljivi čitatelj već će na ovom mjestu zaključiti da je za ugradnju bifacijalnih modula potrebno manje modula zbog većeg specifičnog prinosa. Time se smanjuju troškovi instalacije, BoS i zakupa zemljišta.
Nasuprot tome, cijene modula su više, trenutno za oko 10%, što bi se, međutim, moglo dugoročno približiti. Razlog za to je što je proizvodni proces vrlo sličan onom kod konvencionalnih modula3. Trenutno su globalni proizvodni kapaciteti više orijentirani na monofacijalne module. Stoga učinak smanjenja cijene koji proizlazi iz ekonomije razmjera još nije imao tako snažan utjecaj na bifacijalne module.
No treba ispitati od slučaja do slučaja koju vrstu modula i koji način ugradnje odabrati za pojedine projekte. Ako se električna energija prodaje izvan EEG sheme, razumno je – uz određivanje LCOE-a – pripremiti dugoročnu prognozu cijene električne energije kako bi se utvrdila vrijednost proizvedene električne energije.
U slučaju okomito montiranih bifacijalnih modula, specifični investicijski troškovi iznose cca. 10 % - 20 % više, a troškovi zakupa zemljišta su otprilike dvostruko veći zbog veće potrebe za zemljištem. Kod troškova zakupa zemljišta moguće je smanjenje troškova, ovisno o tome je li zemljište pogodno za poljoprivredne svrhe i je li moguće njegovo daljnje korištenje. Nasuprot tome, bifacijalni moduli nude cca. 5 % do 10 % veći prinosi i veći prihodi od prodaje električne energije u vrijeme viših cijena električne energije. Osim toga, očekuje se da će korištenje staklo-staklo modula dovesti do duljeg servisa
život.9
Pozitivna prognoza za bifacijalni tržišni udio
Pretpostavlja se da će bifacijalni moduli postati sve važniji u cijelom svijetu. Predviđanja se kreću od 20 % u
202610 na 40 % 2025.11Osim razlike u cijeni, poteškoće proizlaze i iz činjenice da još nije riješeno pitanje bifacijalnog STC-a. Drugi problemi su čišćenje stražnje strane panela i pojava vrućih točaka uzrokovanih montažnom strukturom. Pozitivno je to što su se vremena isporuke za bifacijalne module normalizirala i simulacije prinosa prikazuju pouzdane vrijednosti.
Zaključak: Bifacijalne PV elektrane s novim dizajnom sustava i poslovnim slučajevima
Bifacial PV moduli generiraju više energije na istoj površini modula kroz solarno aktivnu stražnju stranu panela zbog refleksije okolne površine. Budući da su troškovi instalacije i BoS na istoj razini, to dovodi do većeg prinosa koji obično premašuje višu cijenu bifacijalnih modula. Osim toga, bifacijalni moduli su predodređeni za upotrebu u barijerama za buku, plutajućim fotonaponskim elektranama i okomito postavljenim
PV sustavi. Budući da se s okomito postavljenim elektranama zemljište može nastaviti koristiti u poljoprivredne svrhe, to eliminira kontroverzno pitanje potrošnje zemljišta12a time i povećava mogućnost dobivanja odgovarajućih dozvola. Istodobno, proizvodni profil ove vrste elektrana obećava veće povrate na burzi električne energije, što je posebno atraktivno u slučaju elektrana koje rade izvan EEG sheme podrške. Stoga je u osnovi preporučljivo u svakom slučaju razmotriti bifacijalne PV module i njihovu okomitu montažu u budućim projektima.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (London), 237(7), str. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat i sur., 2014.; Istraživanja ovisnosti o albedu bifacijalnog PV prinosa
3 Guo, S., Walsh, TM i Peters, M. (2013.) 'Okomito postavljeni bifacijalni fotonaponski moduli: Globalna analiza', Energy, 61, str. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. i Kurz, H. (2015a) 'Analiza godišnjeg učinka bifacijalnog
moduli i metode optimizacije', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), str. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015.) Bifacijalni moduli – simulacija i eksperiment. Sveučilište u Stuttgartu
4 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/enbw-plant-photovoltaik-anlagen-mit-400-megawatt-ohne-foerderung-in-deutschland/
5 https://www.pv-magazine.de/2019/03/01/photovoltaik-in-spanien-kurzer-ueberblick-ueber-einspeisetarife-sowie-projektentwicklung-und-finanzierung-von-freiflaechenanlagen/
6 Rabanal-Arabach, J., Mrcarica, M., Schneider, A., Kopecek, R. i Heckmann, M. (2016.) „Potreba za montažnim strukturama bez okvira za vertikalnu montažu bifacijalnih PV modula”, u 32. EU PVSEC-u
7 „Floating PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend" (EnEws: Ausgabe, veljača 2019.)
8 Temeljeno na webinaru PV Magazina 25.10.2018.; Slides abrufbar unter: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Next2Sun
10 Međunarodni tehnološki plan za fotonapon (ITRPV), ožujak 2019. [Daten für "true bifacial"]
11 https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-05-17/watch-out-for-double-sided-solar-panels-taking-off-in-china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/fdp-politiker-photovoltaik-anlagen-in-unseren-regionen-sind-verbrechen-an-der-menschheit/
