Jak technologia MPPT rzuca nowe światło na moduły fotowoltaiczne bifacial?
Globalny popyt na bifacialne moduły słoneczne, czyli moduły wytwarzające energię z obu stron, rośnie w ogromnym tempie, a przewiduje się, że do 2030 r. ich udział w rynku osiągnie globalnie 35%. Dzieje się tak głównie dlatego, że moduły bifacialne nie tylko wytwarzają więcej energii, ale także stały się znacznie bardziej opłacalne.
Jeśli celem systemu fotowoltaicznego jest uzyskanie najniższego kosztu wytworzenia energii (LCOE, jednostkowy koszt wygenerowania energii w całym okresie eksploatacji projektu fotowoltaicznego), należy wziąć pod uwagę, że optymalnie umieszczony system fotowoltaiczny z modułami bifacialnymi może skutkować 10-15% niższym LCOE, co skutkuje wyższym zwrotem z inwestycji.
Co to jest panel słoneczny bifacial i jak działa?
Moduły bifacialne przetwarzają energię słoneczną z przedniej i tylnej strony modułu, w przeciwieństwie do tradycyjnych modułów, które wytwarzają energię tylko z jednej strony. W przypadku tradycyjnych modułów, przednia strona składa się z ogniw fotowoltaicznych (wykonanych z materiału półprzewodnikowego), podczas gdy tylna strona zabezpieczona jest specjalnym materiałem. Moduły bifacialne mają odsłonięte ogniwa fotowoltaiczne zarówno z przodu, jak i z tyłu. Umożliwia to produkcję energii również na tylnej stronie, zwiększając ilość energii, którą można wyprodukować o około 6-10% lub więcej w niektórych przypadkach.
Które rodzaje systemów fotowoltaicznych najlepiej współpracują z modułami bifacial?
Ważne jest, aby pamiętać, że moduły bifacial mogą nie być odpowiednie dla wszystkich instalacji, ale najlepiej nadają się do systemów naziemnych i terenów o wysokim albedo powierzchni. Przykładem mogą być obszary z białym betonem, śniegiem i lodem, piaskiem pustynnym lub wodą. Moduły bifacial mogą produkować więcej energii, gdy są zainstalowane w zoptymalizowanych warunkach.
Dlaczego falowniki SolarEdge są najlepsze dla modułów bifacial?
Korzystanie z modułów fotowoltaicznych typu bifacialnego może przynieść więcej energii, ale wiąże się też z większą złożonością. Instalacja inteligentnych rozwiązań fotowoltaicznych SolarEdge rozwiązuje wiele z tych złożoności i poprawia LCOE systemu.
Podobnie jak w przypadku modułów "monofacial", panele bifacial mogą doświadczać niedopasowania mocowego, powodującego potencjalne straty mocy i obniżającego ogólną wydajność systemu. Jest to powszechne zjawisko w przypadku wszystkich typów paneli słonecznych, jednak panele bifacialne są jeszcze bardziej podatne na niedopasowanie mocowe, ponieważ różna ilość światła dociera do przedniej i tylnej części modułu. Dzieje się tak z kilku powodów:
- Niespójna powierzchnia pod modułami (z powodu różnych warunków glebowych lub materiałowych itp.)
- Różne kąty padania promieni słonecznych lub zacienienie.
- Różnice w natężeniu promienienia między modułami znajdującymi się na skraju rzędów i w środku instalacji, nazywane.
- Degradacja modułów
Instalacja systemu SolarEdge z modułami bifacialnymi jest optymalna dla uzyskania maksymalnej ilości energii i szybszego zwrotu z inwestycji (ROI). Rozwiązanie SolarEdge wykorzystuje technologię śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT), która obejmuje inteligentny falownik z optymalizatorami mocy podłączonymi do modułów w konfiguracji 2:1 w instalacjach komercyjnych. W tradycyjnych systemach fotowoltaicznych, nawet jeśli jeden moduł wytwarza mniej energii z powodu niedopasowania, produkcja całego łańcucha jest odpowiednio obniżana. Dzięki topologii SolarEdge zoptymalizowanej pod kątem prądu stałego, te straty mocy spowodowane niedopasowaniem modułów są łagodzone, co skutkuje maksymalizacją generacji energii z każdego modułu.
Ponieważ każdy moduł działa indywidualnie, umożliwia to większą elastyczność w projektowaniu systemu, w tym instalowanie większej liczby modułów pod różnymi kątami lub z niespójnym zacienieniem, co często ma miejsce w przypadku modułów bifacial. Zastosowanie falowników SolarEdge i optymalizatorów mocy eliminuje te straty mocy.
Dodatkowo, moduły bifacialne muszą być montowane na wyższych konstrukcjach, aby wystawić tylną część na odbite światło słoneczne. Jednak dzięki elastyczności projektowej SolarEdge, moduły podłączone do optymalizatorów mocy SolarEdge mogą być montowane pod dowolnym kątem, nachyleniem lub orientacją. Dodatkowa energia wyprodukowana w całym okresie eksploatacji systemu oznacza lepszy LCOE i wymierny wzrost ROI.
W kilku lokalizacjach z moduøami bifacialnymi platforma monitorowania SolarEdge wykazała, że komercyjne rozwiązania fotowoltaiczne SolarEdge dostarczyły o 4-7% więcej energii niż początkowo oczekiwano w oparciu o modele z PVsyst, jak pokazano na poniższym wykresie:
Zasilanie największego systemu fotowoltaicznego na obszarach wiejskich Alaski
W Kotzebue na Alasce przez ponad 60% roku pada śnieg, więc kiedy przyszedł czas na wybór modułów do ich naziemnego systemu fotowoltaicznego o mocy 576 kW, moduły bifacjalne w połączeniu z trójfazowymi falownikami SolarEdge z technologią Synergy i optymalizatorami mocy były doskonałym rozwiązaniem. Inteligentne rozwiązanie fotowoltaiczne SolarEdge było idealne dla tego projektu z kilku powodów. Komercyjne rozwiązanie SolarEdge zoptymalizowane pod kątem prądu stałego wyeliminowało straty wynikające z niedopasowania o prawie 3% w pierwszym roku w porównaniu z tradycyjnym falownikiem łańcuchowym. Ponadto szacuje się, że zysk energetyczny wyniesie ponad 6% do roku 20, ze względu na degradację modułów zgodnie z modelowaniem PVsyst. Dzięki połączeniu falownika SolarEdge i optymalizatora mocy z modułami bifacialnymi oczekuje się dodatkowego zysku w wysokości co najmniej 5%. Kolejną dodatkową korzyścią jest to, że Kotzebue Electric Association może zdalnie rozwiązywać problemy za pośrednictwem platformy monitorowania SolarEdge, co jeszcze bardziej ogranicza wizyty na miejscu i konserwację oraz obniża koszty obsługi i utrzymania.
Matt Bergan
/ Inżynier, Kotzebue Electric Association, Alaska
Droga do tego, by Bifacial błyszczał
Energia słoneczna może zaspokoić jedną czwartą globalnego zapotrzebowania na energię elektryczną do 2050 roku, ale aby tak się stało, globalna wydajność musi osiągnąć 18-krotność obecnego poziomu. Właśnie dlatego moduły bifacialne mają tak kluczowe znaczenie, a niektórzy producenci i analitycy branżowi przewidują, że ostatecznie wyprzedzą one moduły mono-facial jako technologia go-to, zwłaszcza w naziemnych instalacjach solarnych. Klucz do ich przyjęcia się na całym świecie zależy ostatecznie od zdolności do przezwyciężenia niedopasowania mocowego modułów, które jest powszechne w modułach bifacialnych. Wykorzystanie zoptymalizowanego pod kątem prądu stałego komercyjnego rozwiązania fotowoltaicznego SolarEdge może przynieść więcej energii i doprowadzić do ogólnego wyższego zwrotu z inwestycji i niższego kosztu wytworzenia energii.