Forrás: roedl.com
Amellett, hogy csökkenthető a kiegyenlített energiaköltség (LCOE), a bifaciális PV modulok új telepítési és marketing lehetőségeket kínálnak. Ez viszont olyan kapcsolódó előnyökkel jár, mint a további hozamok és a nagyobb teljesítménysűrűség. Ezenkívül speciális energiatermelő profiljuknak köszönhetően a függőlegesen szerelt bifaciális modulok villamosenergia-árelőnyt kínálnak olyan időkben, amikor az elektromos áramot EEG-támogatás nélkül kell értékesíteni, és új felhasználási lehetőségeket kínálhatnak az egyébként elérhetetlen területeken.
Alapvető információk
Elvileg a bifaciális fotovoltaikus (PV) modulok egyszerűen olyan PV-modulok, amelyek teljes hátsó érintkezőjét ujjlenyomat-érintkezőre cserélték. Ez azt jelenti, hogy a panel hátulja is ki lehet téve a napsugárzásnak, és áramtermelésre használható. Az, hogy a panel hátulja mennyi napsugárzást kap, leginkább a környező felület visszaverő képességétől és a modulok rögzítésének módjától függ. Az úgynevezett albedóérték annak mértéke, hogy egy felület mennyire tükrözi vissza a napsugárzást. Például az albedó értéke kb. 10 % magas napsütés esetén a mély víz felett, 10 % - 30 % réteken, és akár 75 % - 95 % frissen hullott hó esetén.1A környező felület albedóértéke jelentős tényező a hozamnövekedés szempontjából (lásd az ábrát2).
Egy másik tényező az úgynevezett "bifacialitási tényező", amely azt méri, hogy a panel hátulja mennyi energiát termel a panel elejéhez képest. Jelenleg a bifaciális modulokban a bifacialitási tényezők általában 70% és 95% között mozognak. Például a 95%-os bifacialitási tényező azt jelenti, hogy azonos körülmények között a hátsó rész az elülső rész által termelt energiának csak 95%-át állítja elő. De végső soron a hozamnövekedés számít, és itt, ha egy létesítményt ideális beépítési körülmények között (magas albedóérték pl. hó vagy fényes tetőfelület, tökéletes tájolás, árnyékolás nélkül) előnyösen helyezik el, akkor a lehetséges értékek a hozamnövekedés évente 30 % és 50 % között változhat3Németországban azonban inkább arra kell számítani, hogy a hozamnövekedés évente 5% és 15% között változik, a rendszer kialakításától és a modul alatti felülettől függően.
Alapvető megfontolások az albedó hozamnövekedésre gyakorolt hatásáról
Innovatív rendszertervek
A bifaciális modulok különlegessége, hogy a hátoldalról generált hozamnövekedés mellett ez a modultípus más beépítési lehetőségeket is kínál. Minden bizonnyal a legradikálisabb változás a hagyományos panelekhez képest a függőleges beépítés. Leggyakoribb a panelek keleti/nyugati tájolása. Ez két fő különbséget jelent a hagyományos elrendezéshez képest.
Mindenekelőtt a függőleges elrendezés megváltozott gyártási profilt jelent. Egyetlen déli maximum helyett most két csúcs keletkezik: egy délelőtt és egy délután, bár a dél utáni termelés továbbra is viszonylag magas. Amellett, hogy a néhány összehasonlítható erőmű 5 és 10 % közötti hozamnövekedést produkál, az igazi előny az, hogy az általánosan növekvő azonnali piaci árak közepette ma már több villamos energia termelődik. Németországban és a világ minden táján látható, hogy egyre több erőművet terveznek vagy építenek az EEG támogatás nélkül.4 Ezen erőművek esetében a jövőben a villamosenergia-tőzsdén jegyzett villamosenergia-ár lesz fontos a a jövedelmezőséggel kapcsolatos megfontolások. Döntő tényezővé válhat a napelemes erőművek úgynevezett „kannibalizációs hatásának” (azaz a déli csúcsár csökkenésének akár a negatív árak szintjére történő zuhanása) elkerülésének képessége. a nem támogatott villamosenergia-árak problémájának jellege.5
Hagyományos vs. vertikális telepítés: Energiatermelési profil és azonnali piaci árak 2017.05.26-án; Forrás:/Next2Sun
A másik jelentős különbség a földhasználat megváltozása. A hagyományosan szerelt panelekhez képest a függőlegesen szerelt bifaciális modulok lényegesen nagyobb sortávolságot igényelnek, hogy elkerüljék a túlzott önfeszülést. Ez egyrészt alacsonyabb földhasználathoz vezet, másrészt éppen a nagyobb sortávolság az, ami segít abban, hogy a föld legalább bizonyos megszorításokkal mezőgazdasági célra használható maradjon. A mezőgazdasági termelékenység fenntartása végső soron a földbérleti költségek csökkentésének lehetőségét jelenti a hagyományos erőművekhez képest, és ezzel egy innovatív együttműködési modell alapján a növekvő földfelhasználási problémát. Mivel a projektfejlesztők általában inkább a maximális beépített kapacitás elérésére törekednek, hogy optimalizálják az árrést egy erőmű értékesítése során, ez a koncepció érdekesebb lesz az energiaszolgáltatók számára. Így eloszlathatók a földfelhasználással kapcsolatos népi kétségek. Itt érdekes a hatalmas földterülettel rendelkező mezőgazdasági szövetkezetekkel való együttműködés koncepciója, például Kelet-Németországban.
A függőleges szerelés másik előnye, hogy minimálisra csökkenti a hó által okozott veszteségeket
a modulok felülete. Ráadásul a kezdeti vizsgálatok szerint a szennyezés okozta veszteségek lényegesen alacsonyabbak (ez a sivatagi területeken lényeges).6
A bifaciális modulok bizonyos típusú erőművekben való használatra való alkalmassága nemcsak attól függ, hogy a panel mindkét oldalát használják, hanem az üveg-üveg modul átlátszóságától is. Így a legalkalmasabbak autóbeállókba, zajfalakra, épületek elemeiként, úszó PV-be történő beépítésre7, valamint a fent említett Agro PV-ben is.
Költség- és bevételszerkezet
Összehasonlítás céljából a költség- és bevételszerkezet elemzése figyelembe veszi az optimálisan döntött, déli fekvésű PV erőművek hagyományos kialakítását.
A figyelmes olvasó már ezen a ponton arra a következtetésre jutott, hogy a bifaciális modulok telepítéséhez kevesebb modulra van szükség a nagyobb fajlagos hozam miatt. Ez csökkenti a telepítési, a BoS- és a földbérleti költségeket.
Ezzel szemben a modulok árai magasabbak, jelenleg mintegy 10%-kal, ami azonban hosszú távon konvergálhat is. Ennek az az oka, hogy a gyártási folyamat nagyon hasonlít a hagyományos modulokéhoz3. Jelenleg a globális termelési kapacitások inkább a monofaciális modulokra orientálódnak. Emiatt a méretgazdaságosságból fakadó árcsökkentő hatás még nem volt ilyen erős hatással a bifaciális modulokra.
Azt azonban eseti alapon meg kell vizsgálni, hogy milyen típusú modult és milyen telepítési módot válasszunk az egyes projektekhez. Az EEG-rendszeren kívüli villamosenergia-értékesítés esetén indokolt – az LCOE meghatározása mellett – hosszú távú villamosenergia-ár-előrejelzést készíteni a megtermelt villamos energia értékének meghatározására.
A függőlegesen szerelt bifaciális modulok esetében a fajlagos beruházási költség kb. 10 %-kal - 20 %-kal magasabb, a földbérleti költségek pedig nagyjából kétszer olyan magasak a nagyobb földigény miatt. Földbérleti költségek esetén költségcsökkentés lehetséges, attól függően, hogy a földterület alkalmas-e mezőgazdasági célra, illetve lehetséges-e a további hasznosítása. Ezzel szemben a bifaciális modulok kb. 5–10 %-kal magasabb hozam és magasabb árbevétel a villamosenergia-értékesítésből magasabb villamosenergia-árak idején. Emellett az üveg-üveg modulok használata várhatóan hosszabb üzemidőt eredményez
élet.9
Pozitív előrejelzés a bifacial piaci részesedésre
Feltételezhető, hogy a bifaciális modulok jelentősége világszerte növekedni fog. Az előrejelzések 20% között mozognak
202610 40%-ra 2025-ben.11Az árkülönbség mellett az is nehézségeket okoz, hogy a bifaciális STC kérdése még nem megoldott. További probléma a panelek hátsó részének tisztítása és a szerelőszerkezet okozta forró pontok megjelenése. Pozitívum, hogy a bifaciális modulok szállítási ideje normalizálódott, és a hozamszimulációk megbízható értékeket adnak.
Következtetés: Bifacial PV erőművek új rendszertervezéssel és üzleti tokkal
A bifaciális PV modulok több energiát termelnek ugyanazon a modul felületén a panel napenergiával működő hátoldalán keresztül, a környező felület visszaverő képessége miatt. Mivel a telepítési és a BoS költségek azonos szinten vannak, ez magasabb hozamhoz vezet, amely általában meghaladja a bifaciális modulok magasabb költségét. Ezen túlmenően a bifaciális modulok zajvédő falakban, úszó PV erőművekben és függőlegesen felszerelve használhatók.
PV rendszerek. Mivel a függőlegesen elhelyezett erőművekkel a föld továbbra is mezőgazdasági célokra használható, ez kiküszöböli a földfelhasználás vitatott kérdését.12és ezzel növeli a vonatkozó engedélyek megszerzésének esélyét. Ugyanakkor az ilyen típusú erőművek termelési profilja magasabb megtérülést ígér a villamosenergia-tőzsdén, ami különösen vonzó az EEG-támogatási rendszeren kívül üzemeltetett erőművek esetében. Ezért alapvetően minden esetben tanácsos a bifaciális PV modulokat és azok függőleges beépítését a jövőbeni projekteknél figyelembe venni.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) „Albedo”, Engineering (London), 237(7), p. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; A bifaciális PV hozam albedófüggésének vizsgálata
3 Guo, S., Walsh, TM és Peters, M. (2013) „Függőlegesen szerelt bifaciális fotovoltaikus modulok: A globális elemzés”, Energy, 61, 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. és Kurz, H. (2015a) „A bifacial éves teljesítményének elemzése
modulok és optimalizálási módszerek”, IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacial Modules – Simulation and Experiment. Stuttgarti Egyetem
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. and Heckmann, M. (2016) „The Need of Frameless Mounting Structures for Vertical Mounting of Bifacial PV Modules”, in 32nd EU PVSEC
7 „Lebegő PV – Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend” (EnEws: Ausgabe 2019. február)
8 PV Magazin webinárium alapján 2018.10.25.; Diák abrufbar ide: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Következő2V
10 Nemzetközi technológiai ütemterv a fotovoltaikus energiaforrásokhoz (ITRPV), 2019. március [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/
