Vir: roedl.com
Poleg potenciala za doseganje znižanih izravnanih stroškov energije (LCOE) dvostranski PV moduli ponujajo nove možnosti namestitve in trženja. To pa prinaša povezane prednosti, kot so dodatni izkoristki in večja gostota moči. Poleg tega navpično nameščeni bifacialni moduli zaradi svojega posebnega profila za proizvodnjo energije ponujajo cenovne prednosti električne energije v časih, ko je treba elektriko tržiti brez podpore EEG, in lahko pomagajo odkleniti novo uporabo za sicer nedostopna območja.
Osnovne informacije
Načeloma so dvostranski fotonapetostni (PV) moduli preprosto PV moduli, katerih polni zadnji kontakt je nadomeščen s kontaktom za prstni odtis. To pomeni, da je lahko tudi zadnja stran plošče izpostavljena sončnemu sevanju in se uporablja za proizvodnjo električne energije. Koliko sončnega sevanja bo sprejela zadnja stran panela, je odvisno predvsem od odbojnosti okoliške površine in od načina montaže modulov. Tako imenovana vrednost albeda je merilo, kako dobro površina odbija sončno sevanje. Na primer, vrednost albeda je pribl. 10 % za visoko sonce nad globoko vodo, 10 % - 30 % za travnike in do 75 % - 95 % za sveže zapadli sneg.1Vrednost albeda okoliške površine je pomemben dejavnik za povečanje donosa (glejte sliko2).
Drug dejavnik je tako imenovani "faktor bifacialnosti", ki je merilo, koliko energije bo proizvedel zadnji del plošče v primerjavi s sprednjo stranjo plošče. Trenutno se v bifacialnih modulih faktorji bifacialnosti običajno gibljejo med 70 % in 95 %. Na primer, faktor bifacialnosti 95 % pomeni, da bo v enakih pogojih zadnji del proizvedel samo 95 % energije, ki jo proizvede sprednji del. Toda na koncu je pomemben prirast donosa in tukaj, če je objekt umeščen v idealne pogoje za namestitev (visoka vrednost albeda, npr. sneg ali svetla strešna površina, popolna orientacija, brez senčenja), so možne vrednosti povečanje donosa se lahko giblje med 30 % in 50 % letno3V Nemčiji pa je treba pričakovati, da se bo povečanje donosa gibalo med 5 % in 15 % letno, odvisno od zasnove sistema in površine pod modulom.
Osnovni pomisleki o vplivu albeda na povečanje pridelka
Inovativne sistemske zasnove
Posebnost bifacialnih modulov je, da ta tip modula poleg povečanja donosa, ustvarjenega z zadnje strani, ponuja tudi druge možnosti namestitve. Zagotovo najbolj radikalna sprememba v primerjavi s klasičnimi paneli je vertikalna montaža. Najpogostejša je orientacija plošč vzhod/zahod. To pomeni dve glavni razliki v primerjavi s konvencionalno postavitvijo.
Prvič, vertikalna postavitev vključuje spremenjen proizvodni profil. Namesto enega opoldanskega maksimuma sta zdaj proizvedena dva vrha: eden zjutraj in eden popoldan, čeprav proizvodnja po poldnevu ostaja sorazmerno visoka. Poleg dejstva, da nekaj primerljivih elektrarn ustvarja povečanje donosa med 5 % in 10 %, je resnična prednost ta, da se zdaj proizvede več električne energije ob splošno naraščajočih cenah na promptnem trgu. V Nemčiji in povsod po svetu je mogoče opaziti, da se vse več elektrarn načrtuje ali gradi brez podpore EEG.4 Pri teh elektrarnah bo pomembna prihodnja cena električne energije na borzi električne energije. pomisleke v zvezi z donosnostjo. Sposobnost izogibanja t. i. »kanibalizacijskemu učinku« (tj. padcu opoldanske konične cene celo na raven negativnih cen) PV elektrarn lahko postane odločilen dejavnik. Analiza španskega trga električne energije jasno kaže na kontroverzno narave problema nesubvencioniranih cen električne energije.5
Konvencionalna v primerjavi z navpično instalacijo: Profil proizvodnje energije in promptne tržne cene od 26. maja 2017; Vir:/Next2Sun
Druga pomembna razlika je sprememba namembnosti zemljišč. V primerjavi s konvencionalno nameščenimi ploščami vertikalno nameščeni bifacialni moduli zahtevajo znatno večji razmik med vrstami, da se prepreči pretirano samoobseganje. Po eni strani to vodi do nižje izkoriščenosti zemljišč, po drugi strani pa je ravno večja medvrstna razdalja tista, ki pripomore, da ostanejo zemljišča vsaj z določenimi omejitvami uporabna za kmetijske namene. Konec koncev ohranjanje kmetijske produktivnosti pomeni možnost znižanja stroškov zakupa zemljišč v primerjavi s klasičnimi elektrarnami in s tem možnost reševanja vse večjega problema porabe zemljišč na podlagi inovativnega modela sodelovanja. Ker si razvijalci projektov običajno prizadevajo doseči največjo instalirano moč za optimizacijo marž pri prodaji elektrarne, bo ta koncept bolj zanimiv za dobavitelje energije. Tako se lahko razblinijo priljubljeni dvomi o porabi zemlje. Pri tem je zanimiv koncept sodelovanja s kmetijskimi zadrugami, ki imajo v lasti velika zemljišča, npr. v vzhodni Nemčiji.
Druga prednost navpične montaže je zmanjšanje izgub zaradi odlaganja snega na
površine modulov. Poleg tega so glede na prve študije izgube zaradi onesnaženja znatno nižje (to velja za puščavska območja).6
Primernost bifacialnih modulov za uporabo v določenih vrstah elektrarn ni odvisna samo od dejstva, da sta uporabljeni obe strani panela, ampak tudi od transparentnosti modula steklo-steklo. Tako so najprimernejši za vgradnjo v avtomobilska pristanišča, na protihrupne ograje, kot elemente zgradb, v plavajoče PV7, in tudi v zgoraj omenjenem Agro PV.
Struktura stroškov in prihodkov
Za primerjavo je pri analizi strukture stroškov in prihodkov upoštevana klasična zasnova optimalno nagnjenih, južno obrnjenih PV elektrarn.
Pozoren bralec bo že na tem mestu ugotovil, da je za vgradnjo bifacialnih modulov zaradi večjega specifičnega izkoristka potrebno manj modulov. To zmanjša stroške namestitve, BoS in najema zemljišča.
Nasprotno pa so višje cene modulov, trenutno za okoli 10 %, ki pa bi lahko dolgoročno tudi konvergirale. Razlog za to je, da je proizvodni proces zelo podoben procesu običajnih modulov3. Trenutno so globalne proizvodne zmogljivosti bolj usmerjene v monofacialne module. Zato učinek znižanja cen, ki izhaja iz ekonomije obsega, še ni imel tako močnega vpliva na bifacialne module.
Je pa treba za vsak primer posebej preučiti, kakšen tip modula in kakšen način vgradnje izbrati za posamezne projekte. Če se električna energija prodaja izven sheme EEG, je smiselno – poleg določitve LCOE – pripraviti dolgoročno napoved cene električne energije za določitev vrednosti proizvedene električne energije.
Pri navpično nameščenih bifacialnih modulih so specifični investicijski stroški pribl. 10 % - 20 % višji, stroški najema zemljišča pa so zaradi večje potrebe po zemljišču približno dvakrat višji. Pri stroških najema zemljišča so možna znižanja stroškov glede na to, ali je zemljišče primerno za kmetijske namene in ali je možna nadaljnja uporaba. Nasprotno pa bifacialni moduli ponujajo pribl. 5 % do 10 % višji donosi in višji prihodki od prodaje električne energije v času višjih cen električne energije. Poleg tega se pričakuje, da bo uporaba stekleno-steklenih modulov vodila v daljšo življenjsko dobo
življenje.9
Pozitivna napoved za dvostranski tržni delež
Predvideva se, da bodo bifacialni moduli postali pomembnejši po vsem svetu. Napovedi se gibljejo od 20 % v
202610 na 40 % leta 2025.11Težave poleg razlike v ceni nastajajo tudi zaradi dejstva, da vprašanje bifacialnega STC še ni rešeno. Druge težave so čiščenje zadnje strani plošč in nastanek vročih točk, ki jih povzroča montažna struktura. Pozitivno je, da so se dobavni roki za bifacialne module normalizirali in simulacije donosa prikazujejo zanesljive vrednosti.
Zaključek: Dvostranske PV elektrarne z novo zasnovo sistema in poslovnimi primeri
Bifacial PV moduli ustvarjajo več energije na isti površini modula prek sončno aktivne zadnje strani plošče zaradi odbojnosti okoliške površine. Ker so stroški namestitve in BoS na enaki ravni, to vodi do višjega izkoristka, ki običajno presega višje stroške bifacialnih modulov. Poleg tega so bifacialni moduli vnaprej določeni za uporabo v protihrupnih ograjah, plavajočih PV elektrarnah in navpično nameščenih
PV sistemi. Ker se z navpično nameščenimi elektrarnami lahko zemljišča še naprej uporabljajo za kmetijske namene, to odpravlja sporno vprašanje porabe zemljišč12in s tem poveča možnost pridobitve ustreznih dovoljenj. Obenem proizvodni profil tovrstnih elektrarn obeta višje donose na borzi električne energije, kar je še posebej privlačno pri elektrarnah, ki delujejo izven sheme podpore EEG. Zato je načeloma priporočljivo v vsakem primeru razmisliti o bifacialnih PV modulih in njihovi vertikalni montaži v prihodnjih projektih.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (London), 237(7), str. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Preiskave odvisnosti od albeda bifacialnega PV izkoristka
3 Guo, S., Walsh, TM in Peters, M. (2013) „Navpično nameščeni bifacialni fotovoltaični 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. in Kurz, H. (2015a) „Analiza letne uspešnosti bifacialnega
moduli in optimizacijske metode', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), str. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacialni moduli – simulacija in eksperiment. Univerza v 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. in Heckmann, M. (2016) „Potreba brez okvirnih montažnih struktur za navpično montažo bifacialnih PV modulov“, v 32. EU PVSEC
7 „Floating PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend" (EnEws: Ausgabe, februar 2019)
8 Povzeto po Webinarju 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 Mednarodni tehnološki načrt za fotovoltaiko (ITRPV), marec 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/
