Font: roedl.com
A més del potencial d'aconseguir un cost reduït de l'energia (LCOE), els mòduls fotovoltaics bifacials ofereixen noves oportunitats d'instal·lació i comercialització. Això, al seu torn, comporta avantatges relacionats, com ara rendiments addicionals i densitats de potència més altes. A més, a causa del seu perfil especial de generació d'energia, els mòduls bifacials muntats verticalment ofereixen avantatges en el preu de l'electricitat en moments en què s'ha de comercialitzar l'electricitat sense el suport d'EEG i poden ajudar a desbloquejar nous ús per a zones d'altra manera inaccessibles.
Informació fonamental
En principi, els mòduls fotovoltaics bifacials (PV) són simplement mòduls fotovoltaics el contacte posterior complet dels quals s'ha substituït per un contacte d'empremta digital. Això significa que també la part posterior del panell es pot exposar a la radiació solar i es pot utilitzar per produir energia. La quantitat de radiació solar que rebrà la part posterior del panell depèn, sobretot, de la reflectivitat de la superfície circumdant i de la forma de muntatge dels mòduls. L'anomenat valor d'albedo és la mesura de com reflecteix una superfície la radiació solar. Per exemple, el valor de l'albedo és d'aprox. 10 % per a sol alt sobre aigües profundes, 10 % - 30 % per a prats i fins a un 75 % - 95 % per neu acabada de caure.1El valor d'albedo d'una superfície circumdant és un factor important per al guany de rendiment (vegeu la il·lustració2).
Un altre factor és l'anomenat "factor de bifacialitat", que és una mesura de quanta energia produirà la part posterior del panell en comparació amb la part frontal del panell. Actualment, en els mòduls bifacials, els factors de bifacialitat oscil·len normalment entre el 70 % i el 95 %. Per exemple, un factor de bifacialitat del 95% significa que, en les mateixes condicions, la part posterior només produirà el 95% de l'energia produïda per la part davantera. Però, al final, el que importa és el guany de rendiment, i aquí, si una instal·lació està ubicada favorablement en condicions d'instal·lació ideals (alt valor d'albedo, p. ex. neu o superfície lluminosa del sostre, orientació perfecta, sense ombra), els possibles valors de el guany de rendiment pot oscil·lar entre el 30 % i el 50 % anual3A Alemanya, però, s'hauria d'esperar que el guany de rendiment variarà entre el 5% i el 15% anual, depenent del disseny del sistema i de la superfície sota el mòdul.
Consideracions bàsiques sobre la influència de l'albedo en el guany de rendiment
Dissenys de sistemes innovadors
La particularitat dels mòduls bifacials és que, a més dels guanys de rendiment generats per la part posterior, aquest tipus de mòduls també ofereix altres opcions d'instal·lació. Sens dubte, el canvi més radical respecte als panells convencionals és la instal·lació vertical. El més habitual és l'orientació est/oest dels panells. Això comporta dues diferències principals en comparació amb el disseny convencional.
En primer lloc, la disposició vertical implica un perfil de producció canviat. En comptes d'un sol màxim al migdia, ara es produeixen dos pics: un al matí i un altre a la tarda, tot i que la producció després del migdia continua sent relativament alta. A més del fet que les poques centrals elèctriques comparables generen guanys de rendiment d'entre el 5 % i el 10 %, el veritable avantatge és que ara es genera més electricitat enmig de l'augment general dels preus del mercat al comptat. A Alemanya i a tot el món, es pot veure que cada vegada es planifiquen o construeixen més centrals elèctriques sense el suport de l'EEG.4 En el cas d'aquestes centrals elèctriques, el preu futur de l'electricitat cotitzat a la borsa d'electricitat serà important per a les consideracions relatives a la rendibilitat. La capacitat d'evitar l'anomenat "efecte canibalització" (és a dir, la caiguda del preu màxim del migdia fins al nivell de preus negatius) de les centrals fotovoltaiques pot esdevenir un factor decisiu. L'anàlisi del mercat elèctric espanyol il·lustra clarament el polèmic naturalesa del problema dels preus elèctrics no subvencionats.5
Instal·lació convencional vs. vertical: perfil de generació d'energia i preus de mercat al comptat a 26/05/2017; Font:/Next2Sun
Una altra diferència significativa és el canvi en l'ús del sòl. En comparació amb els panells muntats convencionalment, els mòduls bifacials muntats verticalment requereixen un espai de fila significativament més gran per evitar l'auto-hading excessiu. D'una banda, això comporta menors índexs d'utilització del sòl i, de l'altra, és precisament l'espai entre fileres més gran el que ajuda a que el terreny es mantingui utilitzable per a fins agrícoles, almenys amb certes restriccions. Al final, mantenir la productivitat agrícola suposa la possibilitat de reduir els costos d'arrendament de terres en comparació amb les centrals elèctriques convencionals i, per tant, la possibilitat de contrarestar el problema creixent del consum de sòl a partir d'un model de cooperació innovador. Com que els desenvolupadors de projectes normalment busquen aconseguir la màxima capacitat instal·lada per optimitzar els marges a l'hora de vendre una central elèctrica, aquest concepte serà més interessant per als proveïdors d'energia. Així, es poden esvair els dubtes populars sobre el consum del sòl. Aquí, és interessant el concepte de col·laboració amb cooperatives agrícoles que posseeixen grans extensions de terra, per exemple, a l'est d'Alemanya.
Un altre avantatge del muntatge vertical és la minimització de les pèrdues causades pel dipòsit de neu sobre el
superfície dels mòduls. A més, segons els estudis inicials, les pèrdues provocades per la contaminació són significativament menors (això és rellevant a les zones desèrtiques).6
La idoneïtat dels mòduls bifacials per utilitzar-los en determinats tipus de centrals elèctriques no només depèn del fet que s'utilitzin les dues cares del panell, sinó també de la transparència del mòdul vidre-vidre. Així, són els més adequats per a la instal·lació en ports de cotxes, sobre barreres acústiques, com a elements d'edificis, en FV flotant.7, i també a l'esmentat Agro PV.
Estructura de costos i ingressos
A efectes de comparació, l'anàlisi de l'estructura de costos i ingressos té en compte el disseny convencional de les centrals fotovoltaiques òptimament inclinades i orientades al sud.
El lector atent ja haurà conclòs en aquest punt que la instal·lació de mòduls bifacials requereix menys mòduls a causa del major rendiment específic. Això redueix els costos d'instal·lació, BoS i arrendament de terres.
Per contra, però, els preus dels mòduls són més elevats, actualment al voltant del 10%, que, però, també podrien convergir a llarg termini. La raó d'això és que el procés de producció és molt semblant al dels mòduls convencionals3. Actualment, les capacitats de producció global estan més aviat orientades a mòduls monofacials. Per tant, l'efecte de reducció de preus derivat de les economies d'escala encara no ha tingut un impacte tan fort en els mòduls bifacials.
Tanmateix, s'hauria d'examinar cas per cas quin tipus de mòdul i quin mètode d'instal·lació seleccionar per a projectes individuals. Si l'electricitat es ven fora de l'esquema EEG, és raonable –a més de determinar els LCOE– elaborar una previsió de preu de l'electricitat a llarg termini per determinar el valor de l'electricitat produïda.
En el cas dels mòduls bifacials muntats verticalment, els costos específics d'inversió són d'aprox. Un 10 % - 20 % més i els costos d'arrendament de terres són aproximadament el doble a causa de la major necessitat de terreny. En el cas dels costos d'arrendament de terres, són possibles reduccions de costos, en funció de si el terreny és apte per a fins agrícoles i si és possible el seu ús continuat. Per contra, els mòduls bifacials ofereixen aprox. Rendiments més elevats del 5% al 10% i ingressos més elevats per la venda d'electricitat en moments de preus més elevats. A més, s'espera que l'ús de mòduls de vidre-vidre condueixi a un servei més llarg
vida.9
Una previsió positiva per a la quota de mercat bifacial
Se suposa que els mòduls bifacials augmentaran en importància a tot el món. Les previsions oscil·len entre el 20% en
202610 al 40% el 2025.11A més de la diferència de preu, també sorgeixen dificultats pel fet que encara no s'ha resolt la qüestió del STC bifacial. Altres problemes són la neteja de la part posterior dels panells i l'aparició de punts calents causats per l'estructura de muntatge. El positiu és que els terminis de lliurament dels mòduls bifacials s'han normalitzat i que les simulacions de rendiment donen valors fiables.
Conclusió: Centrals fotovoltaiques bifacials amb nous disseny de sistemes i casos de negoci
Els mòduls fotovoltaics bifacials generen més energia a la mateixa superfície del mòdul a través d'una part posterior activa solar del panell a causa de la reflectivitat de la superfície circumdant. Amb els costos d'instal·lació i BoS al mateix nivell, això comporta un rendiment més elevat que normalment supera el cost més elevat dels mòduls bifacials. A més, els mòduls bifacials estan predestinats per al seu ús en barreres de soroll, centrals fotovoltaiques flotants i muntats verticalment.
Sistemes fotovoltaics. Com que amb les centrals elèctriques muntades verticalment, la terra es pot continuar utilitzant amb finalitats agrícoles, això elimina el controvertit tema del consum de la terra.12i així augmenta les possibilitats d'obtenir els permisos pertinents. Al mateix temps, el perfil de producció d'aquest tipus de centrals promet majors rendibilitats en la borsa elèctrica, la qual cosa resulta especialment atractiva en el cas de les centrals que funcionen fora de l'esquema de suport EEG. Per tant, bàsicament és aconsellable en tot cas tenir en compte els mòduls fotovoltaics bifacials i el seu muntatge vertical en futurs projectes.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (Londres), 237(7), p. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Investigacions sobre la dependència de l'albedo del rendiment de PV bifacial
3 Guo, S., Walsh, TM i Peters, M. (2013) "Mòduls fotovoltaics bifacials muntats verticalment: una anàlisi global", Energy, 61, pàg. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. i Kurz, H. (2015a) 'Anàlisi del rendiment anual del bifacial
mòduls i mètodes d'optimització', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), pàg. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacial Modules – Simulation and Experiment. Universitat de Stuttgart
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. i Heckmann, M. (2016) 'The Need of Frameless Mounting Structures for Vertical Mounting of Bifacial PV Modules', in 32nd EU PVSEC
7 "Floating PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend" (EnEws: Ausgabe febrer 2019)
8 Basat en PV Magazin Webinar am 25.10.2018; Presentació de les diapositives a: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Següent2dg
10 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), març de 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/
