Moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło znane również jako bifacjalne (dwustronne) to coraz bardziej doceniane innowacyjne rozwiązanie, umożliwiające absorpcję promieniowania słonecznego zarówno z przodu, jak i z tyłu modułu. W przeciwieństwie do tradycyjnych modułów jednostronnych, które konwertują energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną tylko na powierzchni przedniej, moduły bifacjalne umożliwiają wykorzystanie zarówno bezpośredniego promieniowania słonecznego, jak i światła odbitego od powierzchni podłoża.
Ta innowacyjna technologia zyskuje coraz większe uznanie w branży fotowoltaicznej ze względu na jej wyższą efektywność energetyczną, szeroką ofertę konstrukcji wsporczych dla bifacjali oraz potencjał do znacznego zwiększenia zwrotu z inwestycji (ROI).
Zasada działania modułów dwustronnych
Konstrukcja bifacjalna opiera się na zastosowaniu dwóch warstw szkła, z których każda pokryta jest warstwą antyrefleksyjną. Pomiędzy tymi warstwami znajduje się struktura komórek fotowoltaicznych w formie ogniwa, która może absorbować światło słoneczne z obu stron. Dzięki temu moduły te są w stanie wykorzystać promieniowanie słoneczne padające zarówno bezpośrednio na ich przednią powierzchnię, jak i odbite od powierzchni takich jak piasek, żwirek, beton, trawa lub innych obiektów znajdujących się poniżej modułu. W przypadku montażu nad jasną powierzchnią, np. nad białym dachem, lub jasnym podłożem moduły bifacjalne mogą generować do 30% więcej energii w porównaniu do tradycyjnych modułów jednostronnych.
Zalety modułów bifacjalnych
- Zwiększona produkcja energii. Dzięki zdolności do generowania energii z obu stron, moduły bifacjalne mogą znacznie zwiększyć produkcję energii elektrycznej. Szacuje się, że ich efektywność może wzrosnąć nawet o 10 do 30% w porównaniu z tradycyjnymi modułami fotowoltaicznymi, w zależności od warunków położenia instalacji i dostępnego odbicia światła.
- Lepsza wydajność w zróżnicowanych warunkach oświetleniowych. Moduły bifacjalne mogą być instalowane w miejscach, gdzie tradycyjne moduły nie byłyby w stanie efektywnie wykorzystać światła słonecznego, np. na północnych fasadach budynków lub w miejscach o ograniczonym dostępie do bezpośredniego światła słonecznego. Dzięki możliwości absorpcji światła odbitego, moduły bifacjalne mogą lepiej generować energię nawet w warunkach pochmurnej pogody lub w godzinach popołudniowych, kiedy bezpośrednie światło słoneczne jest ograniczone.
- Wyższa odporność i trwałość. Moduły bifacjalne są zazwyczaj wykonane z dwóch sklejonych szyb, co zwiększa ich odporność na warunki atmosferyczne, w tym na gradobicie i wysokie temperatury. To sprawia, że mogą być trwalsze niż tradycyjne, co przekłada się na niższe koszty konserwacji i dłuższy okres eksploatacji.
- Optymalizacja wydajności na poziomie systemu. Dzięki możliwości generowania energii z obu stron, moduły bifacjalne oferują większą elastyczność w projektowaniu systemów fotowoltaicznych, umożliwiając optymalizację ustawienia w celu maksymalizacji produkcji energii.
Wyzwania dla modułów bifacjalnych
- Wyższe koszty początkowe. Moduły bifacjalne są droższe w produkcji i instalacji w porównaniu do tradycyjnych paneli fotowoltaicznych. Jednakże wyższa wydajność i potencjalnie dłuższa żywotność mogą zrekompensować początkowe nakłady inwestycyjne. Ponadto ich coraz powszechniejsze stosowanie sprawia, że tanieją.
- Instalacja i projektowanie. Wymagają zwiększonej uwagi projektowej oraz dostosowanych konstrukcji montażowych, aby maksymalizować efektywność energetyczną wynikającą z ich budowy.
- Wymagania techniczne. Moduły bifacjalne wymagają monitorowania i optymalizacji, aby w pełni wykorzystać ich potencjał. Konieczne jest zastosowanie zaawansowanych technik litograficznych do uzyskania większej gęstości komórek fotowoltaicznych na jednostkę powierzchni. Zastosowanie zaawansowanych algorytmów śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT) w celu zwiększenia wydajności w różnych warunkach oświetleniowych – dobrej jakości falownik – ma kluczowe znaczenie w kwestii wykorzystania ich potencjału.
Wykorzystanie potencjału modułów bifacjalnych
Firma Meyer Burger, znany producent z branży fotowoltaiki, ogłosiła, że skupi się wyłącznie na produkcji modułów bifacjalnych. Decyzja ta jest wynikiem rosnącego zapotrzebowania na wysokowydajne rozwiązania fotowoltaiczne, które mogą zapewnić wyższy zwrot z inwestycji oraz lepsze wykorzystanie dostępnej przestrzeni montażowej. Meyer Burger planuje wykorzystać swoją zaawansowaną technologię produkcji Heterojunction Technology (HJT) do wytwarzania bifacjalnych modułów fotowoltaicznych, które oferują wyższe wskaźniki konwersji energii i są odporniejsze na niekorzystne warunki atmosferyczne.
Przyszłość modułów bifacjalnych
Perspektywy rynkowe dla modułów bifacjalnych są bardzo obiecujące. Zgodnie z prognozami analityków, rynek bifacjali ma się rozwijać w tempie dwucyfrowym w nadchodzących latach. Wzrost zainteresowania inwestorów oraz zwiększone wsparcia rządowe w wielu krajach, takich jak USA, Chiny i Indie, sprzyjają dynamicznemu rozwojowi technologii bifacjalnej. Moduły bifacjalne mogą stać się standardem w branży fotowoltaicznej, szczególnie w dużych instalacjach solarnych, gdzie przestrzeń jest kluczowym czynnikiem, a także istnieje możliwość maksymalizacji odbicia światła. Moduły bifacjalne reprezentują przyszłość w technologii fotowoltaicznej, oferując znaczące korzyści pod względem wydajności i trwałości. Decyzja firmy Meyer Burger o skoncentrowaniu się wyłącznie na produkcji modułów bifacjalnych podkreśla rosnące znaczenie tej technologii na globalnym rynku energetycznym. W miarę jak innowacje i inwestycje w tej dziedzinie będą się rozwijać, można oczekiwać, że moduły bifacjalne staną się kluczowym elementem przyszłych instalacji fotowoltaicznych.
Opracowanie: Mirosław Grabania
Fot. Meyer Burger
