Panele dwustronne bifacial mają aktywne ogniwa po obu stronach, ale nie oznacza to automatycznie podwójnej produkcji. Tylna część wykorzystuje światło odbite od podłoża, więc jej wpływ zależy od miejsca i sposobu montażu.
Tak, panele bifacjalne mogą produkować energię z obu stron, lecz dodatkowy uzysk energii zwykle wynosi kilka–kilkanaście procent, a nie 100%. Sprawdzisz, jakie znaczenie mają jasna powierzchnia, wysokość konstrukcji, odstępy między modułami i dostęp światła do tylnej strony.
Dowiesz się także, kiedy fotowoltaika z modułami dwustronnymi ma sens ekonomiczny, a kiedy lepiej wybrać standardowe panele. Poznasz ich budowę, trwałość oraz ograniczenia wpływające na opłacalność inwestycji.
Najważniejsze informacje
- Panele bifacjalne wykorzystują światło padające na przednią i tylną stronę.
- Rzeczywisty dodatkowy uzysk zależy głównie od podłoża i projektu montażu.
- Największą opłacalność zwykle zapewniają instalacje gruntowe i płaskie dachy z jasną powierzchnią.
Jak Moduły Dwustronne Wytwarzają Prąd
Panele fotowoltaiczne dwustronne wykorzystują promieniowanie słoneczne docierające do przedniej i tylnej strony ogniw. Na uzysk wpływają między innymi ilość światła, rodzaj podłoża, wysokość montażu oraz współczynnik bifacjalności modułu.
Promieniowanie Bezpośrednie, Rozproszone i Odbite
Przednia strona modułu bifacial pochłania głównie promieniowanie bezpośrednie, czyli światło padające na panel prosto ze Słońca. Wykorzystuje także promieniowanie rozproszone, które powstaje, gdy światło przechodzi przez atmosferę i chmury. Dzięki temu panel może produkować energię również przy zachmurzonym niebie.
Tylna strona korzysta przede wszystkim ze światła odbitego. Promieniowanie słoneczne odbija się od dachu, gruntu, śniegu lub innej powierzchni i trafia na tylną część modułu PV. Jasne podłoża, takie jak biały żwir lub śnieg, odbijają więcej światła niż trawa czy ciemna papa.
Na ilość energii wpływają też:
- odstęp panelu od podłoża,
- kąt nachylenia,
- zacienienie tylnej strony,
- odległość między rzędami,
- czystość powierzchni odbijającej światło.
Czym Jest Współczynnik Bifacjalności
Współczynnik bifacjalności określa, jaką moc może uzyskać tylna strona ogniwa w porównaniu z jego przednią stroną przy takim samym natężeniu światła. Przykładowo wartość 80% oznacza, że tylna część ogniwa może osiągnąć 80% mocy przedniej strony w identycznych warunkach testowych.
Nie oznacza to jednak automatycznie 80% większej produkcji energii. Tylna strona zwykle otrzymuje mniej światła, ponieważ korzysta z promieniowania odbitego i rozproszonego. Rzeczywisty dodatkowy uzysk często wynosi około 5–15%, a przy wysokim albedo, dobrym montażu i małym zacienieniu może być większy.
Przy wyborze modułów sprawdź kartę produktu. Porównaj współczynnik bifacjalności, moc znamionową, gwarancję oraz sposób montażu. Sama wysoka wartość tego parametru nie zapewni dużych zysków, jeśli panel znajdzie się nisko nad ciemnym podłożem.
Panele Bifacial a Moduły Monofacial
Moduły monofacial, nazywane też panelami mono lub jednostronnymi, wytwarzają prąd głównie z przedniej strony. Ich tył zabezpiecza zwykle nieprzezroczysty backsheet, więc odbite światło nie dociera do aktywnych ogniw.
Panele bifacial mają ogniwa aktywne po obu stronach oraz przezroczystą tylną warstwę. Najczęściej stosuje się konstrukcję szkło-szkło, która przepuszcza światło od tyłu i może poprawiać ochronę przed wilgocią. Taki moduł wymaga jednak odpowiedniej konstrukcji wsporczej, aby nie zasłaniać tylnej powierzchni.
| Cecha | Bifacial | Monofacial |
|---|---|---|
| Aktywne strony | Przednia i tylna | Głównie przednia |
| Wykorzystanie odbicia światła | Tak | Nieznaczne lub brak |
| Znaczenie podłoża | Duże | Mniejsze |
| Wymagania montażowe | Wyższe | Standardowe |
Dodatkowy koszt modułów bifacial ma sens przede wszystkim wtedy, gdy możesz zapewnić jasne podłoże, wolną przestrzeń za panelem i ograniczone zacienienie.
Albedo podłoża i rzeczywisty dodatkowy uzysk
Albedo podłoża określa, ile światła powierzchnia odbija w stronę tylnej części modułu bifacial. Jasne podłoże, odpowiedni prześwit i brak cienia mogą zwiększyć produkcję energii, lecz rzeczywisty dodatkowy uzysk zwykle pozostaje niższy od wartości podawanych w reklamach.
Jak współczynnik odbicia wpływa na produkcję
Współczynnik albedo przyjmuje wartości od 0 do 1. Powierzchnia o albedo 0,30 odbija około 30% padającego światła, a resztę pochłania. Im wyższy współczynnik odbicia, tym więcej promieniowania może dotrzeć do tylnej strony panelu.
Na dodatkowy uzysk wpływają także:
- wysokość modułu nad podłożem,
- kąt nachylenia paneli,
- odstępy między rzędami,
- zacienienie tylnej części,
- współczynnik bifacjalności modułu.
Jeśli tył panelu znajduje się kilka centymetrów nad ciemną dachówką, efekt albedo będzie niewielki. Gdy moduł stoi wyżej, a pod nim znajduje się jasna powierzchnia, tylna strona otrzymuje więcej światła rozproszonego i odbitego.
W dobrze zaprojektowanych instalacjach naziemnych dodatkowy uzysk energii często wynosi kilka do kilkunastu procent. Nie oznacza to, że tył panelu dostarcza tyle samo energii co przód. Współczynnik bifacjalności, na przykład 80%, opisuje zdolność tylnej strony do pracy przy oświetleniu, a nie automatyczny wzrost całej produkcji o 80%.
Śnieg, biały żwir i jasna membrana dachowa
Śnieg ma bardzo wysokie albedo, często od około 0,60 do 0,90. Jeśli zalega wokół podniesionych paneli, może silnie oświetlać ich tylną stronę. Zysk występuje jednak tylko wtedy, gdy śnieg nie zasłania przedniej powierzchni i pozostaje na tyle długo, aby wpłynąć na produkcję.
Biały żwir oraz jasny żwir odbijają więcej światła niż ziemia lub ciemne kruszywo. Możesz wykorzystać je na instalacji naziemnej, lecz sam kolor podłoża nie wystarczy. Potrzebujesz też odpowiedniego prześwitu i takiego ustawienia rzędów, które ogranicza wzajemne zacienianie.
Na dachu płaskim korzystne warunki zapewnia biała membrana dachowa, na przykład PVC lub TPO. Jej wysoki współczynnik odbicia może poprawić pracę tylnej strony modułów, szczególnie przy konstrukcji z prześwitem. Przed wyborem paneli warto porównać koszt bifacial z przewidywanym dodatkowym uzyskiem energii.
Trawa, piasek i beton – kiedy efekt jest mniejszy
Trawa zwykle ma albedo około 0,15–0,25. Jej wpływ zależy od koloru, wilgotności i wysokości. Zielona, gęsta roślinność odbija umiarkowaną ilość światła, ale zacienienie przez panele może dodatkowo zmieniać warunki pod modułami.
Piasek odbija światło różnie. Jasny, suchy piasek może zapewnić umiarkowany efekt albedo, natomiast mokry lub ciemny piasek odbija znacznie mniej. Beton także nie zawsze daje duży dodatkowy uzysk. Jasna, czysta powierzchnia odbija więcej światła niż zabrudzony lub ciemny beton, lecz jej wpływ ograniczają kąt paneli i wysokość montażu.
Na ciemnym gruncie, trawie albo powierzchni blisko tylnej ramy panelu dodatkowa produkcja energii może być mała. Przeszkody, takie jak ogrodzenie, ściana lub sąsiedni rząd, również ograniczają dostęp światła do tylnej strony.
Budowa Modułu: Szkło-Szkło, Ogniwa i Trwałość
Wybierając moduł bifacial, zwróć uwagę nie tylko na moc znamionową, lecz także na jego warstwy, rodzaj ogniw i sposób montażu. Konstrukcja szkło-szkło, hartowane szkło oraz technologie PERC i HJT wpływają na uzysk energii, odporność na wilgoć i tempo degradacji.
Glass-Glass a Glass-Backsheet
Moduł glass-glass, czyli panel szkło-szkło, ma hartowane szkło z przodu i z tyłu. Tylna tafla pozostaje przezroczysta, dlatego ogniwa mogą wykorzystywać światło odbite od podłoża. Taką budowę często stosuje się w modułach bifacial, choć sama konstrukcja szkło-szkło nie gwarantuje jeszcze dwustronnej pracy. Ogniwa muszą mieć również aktywną tylną stronę.
W module glass-backsheet przednią część chroni szkło, a tylną zastępuje nieprzezroczysty backsheet z tworzywa. Taki panel zwykle działa tylko od strony przedniej, więc nie wykorzystuje światła odbitego od dachu lub gruntu.
| Cecha | Szkło-szkło | Szkło-backsheet |
|---|---|---|
| Aktywna tylna strona | Zwykle tak | Zwykle nie |
| Odporność na wilgoć | Wysoka | Zależna od jakości folii |
| Masa modułu | Większa | Mniejsza |
| Typowe zastosowanie | Bifacial, wymagające warunki | Standardowe instalacje |
Rola Hartowanego Szkła, EVA i Backsheetu
Hartowane szkło chroni ogniwa przed gradem, śniegiem, wiatrem i uderzeniami podczas eksploatacji. W panelu szkło-szkło tylna tafla ogranicza przenikanie wilgoci i pomaga utrzymać stabilność laminatu. Większa masa wymaga jednak sprawdzenia nośności dachu oraz zgodności konstrukcji montażowej z instrukcją producenta.
Warstwa EVA otacza ogniwa i łączy je ze szkłem. Chroni połączenia elektryczne przed drganiami oraz częściowo przed wilgocią. Jej jakość wpływa na ryzyko rozwarstwienia i zmian optycznych, takich jak żółknięcie.
W module z backsheetem folia zabezpiecza tył przed wodą, promieniowaniem UV i uszkodzeniami mechanicznymi. Z czasem może jednak starzeć się szybciej niż szkło, szczególnie przy wysokiej wilgotności i dużych zmianach temperatury. Dobrze wykonany laminat ogranicza także powstawanie mikropęknięć, ale nie eliminuje ryzyka wynikającego z niewłaściwego transportu lub montażu.
PERC i HJT w Technologii Bifacial
Ogniwa PERC mają dodatkową warstwę z tyłu, która poprawia wykorzystanie światła i ogranicza straty elektryczne. W wersji bifacial ich tylna powierzchnia może reagować na światło odbite, lecz uzysk zależy od konstrukcji ogniwa, odstępów między ogniwami oraz ilości światła docierającego od spodu.
Technologia HJT łączy krzem krystaliczny z cienkimi warstwami krzemu amorficznego. Ogniwa HJT są naturalnie dobrze przystosowane do pracy dwustronnej i zwykle zachowują sprawność przy wyższej temperaturze. Często mają także niski współczynnik temperaturowy, co może zwiększać produkcję w upalne dni.
Na rzeczywisty wynik wpływają jednak również: wysokość modułu nad podłożem, kolor powierzchni, odstępy między rzędami i zacienienie tylnej strony. Dlatego przed zakupem sprawdź w karcie produktu bifaciality, czyli stosunek sprawności tylnej strony do przedniej, oraz warunki pomiaru podanego uzysku.