Kilde: roedl.com
Ud over potentialet for at opnå reducerede udjævnede energiomkostninger (LCOE), tilbyder bifacial PV-moduler nye installations- og markedsføringsmuligheder. Dette kommer igen med relaterede fordele såsom ekstra udbytte og højere effekttætheder. På grund af deres specielle energigenereringsprofil tilbyder vertikalt monterede bifacial-moduler desuden elprisfordele i tider, hvor elektricitet skal markedsføres uden EEG-støtte og kan hjælpe med at låse op for ny anvendelse til ellers utilgængelige områder.
Grundlæggende information
I princippet er bifaciale fotovoltaiske (PV) moduler simpelthen PV-moduler, hvis fulde bagkontakt er blevet erstattet med en fingeraftrykskontakt. Det betyder, at også bagsiden af panelet kan udsættes for solstråling og bruges til at producere strøm. Hvor meget solstråling, der modtages af panelets bagside, afhænger mest af alt af reflektiviteten af den omgivende overflade og af monteringsmåden af modulerne. Den såkaldte albedoværdi er et mål for, hvor godt en overflade reflekterer solstråling. For eksempel er albedoværdien ca. 10 % for høj sol over dybt vand, 10 % - 30 % for enge og op til 75 % - 95 % for nyfalden sne.1Albedoværdien af en omgivende overflade er en væsentlig faktor for udbytteforøgelsen (se illustration2).
En anden faktor er den såkaldte "bifaciality factor", der er et mål for, hvor meget energi bagsiden af panelet vil producere sammenlignet med fronten af panelet. På nuværende tidspunkt ligger bifacialitetsfaktorer normalt mellem 70 % og 95 % i bifaciale moduler. For eksempel betyder en bifacialitetsfaktor på 95 %, at bagenden under de samme forhold kun vil producere 95 % af energien produceret af fronten. Men i sidste ende er det udbyttegevinsten, der betyder noget, og her, hvis et anlæg placeres gunstigt under ideelle installationsforhold (høj albedoværdi f.eks. sne eller en lys tagflade, perfekt orientering, ingen skygge), er de mulige værdier for udbyttegevinsten kan variere mellem 30 % og 50 % pa3I Tyskland må det dog forventes, at udbyttegevinsten vil variere mellem 5 % og 15 % pa, afhængig af systemdesignet og overfladen under modulet.
Grundlæggende overvejelser om indflydelse af albedo på udbytteforøgelse
Innovativt systemdesign
Det specielle ved bifacial-moduler er, at udover udbyttegevinsten, der genereres fra bagsiden, tilbyder denne type af modulet også andre installationsmuligheder. Den mest radikale ændring sammenlignet med de konventionelle paneler er bestemt den lodrette installation. Mest almindeligt er panelernes øst/vest-orientering. Dette medfører to hovedforskelle i forhold til det konventionelle layout.
Først og fremmest indebærer det vertikale layout en ændret produktionsprofil. I stedet for et enkelt middagsmaksimum produceres der nu to toppe: en om morgenen og en om eftermiddagen, selvom produktionen efter middag fortsat er forholdsvis høj. Ud over at de få sammenlignelige kraftværker giver udbyttegevinster på mellem 5 % og 10 %, er den reelle fordel, at der nu produceres mere elektricitet på baggrund af generelt stigende spotmarkedspriser. I Tyskland og over hele verden kan det ses, at flere og flere kraftværker planlægges eller bygges uden EEG-støtten.4 For disse kraftværkers tilfælde vil den fremtidige elpris noteret på elbørsen være vigtig mhp. hensynet til rentabiliteten. Evnen til at undgå den såkaldte "kannibaliseringseffekt" (dvs. faldet i middagsspidsprisen selv til niveauet for negative priser) af solcelleanlæg kan blive en afgørende faktor. Analysen af det spanske elmarked illustrerer klart det kontroversielle karakteren af problemet med ikke-subsidierede elpriser.5
Konventionel vs. vertikal installation: Energiproduktionsprofil og spotmarkedspriser pr. 26/05/2017; Kilde:/Next2Sun
En anden væsentlig forskel er ændringen i arealanvendelsen. Sammenlignet med konventionelt monterede paneler kræver vertikalt monterede bifacial-moduler betydeligt større rækkeafstand for at undgå overdreven selv-hading. På den ene side fører det til lavere arealutnyttelse, og på den anden side er det netop den større rækkeafstand, der medvirker til, at jorden forbliver anvendelig til landbrugsformål i hvert fald med visse begrænsninger. I sidste ende betyder opretholdelse af landbrugets produktivitet muligheden for at reducere omkostningerne ved leje af jord i forhold til konventionelle kraftværker og dermed muligheden for at imødegå det stigende problem med jordforbrug baseret på en innovativ samarbejdsmodel. Fordi projektudviklere normalt snarere søger at opnå den maksimale installerede kapacitet for at optimere marginerne ved salg af et kraftværk, vil dette koncept være mere interessant for energileverandører. Dermed kan den folkelige tvivl om jordforbrug fjernes. Interessant er her konceptet med at samarbejde med landbrugskooperativer, som ejer store arealer, fx i Østtyskland.
En anden fordel ved den lodrette montering er minimeringen af tab forårsaget af sneaflejring på
modulernes overflade. Desuden er tabene forårsaget af forurening ifølge indledende undersøgelser betydeligt lavere (dette er relevant i ørkenområder).6
Egnetheden af bifaciale moduler til brug i visse typer kraftværker afhænger ikke kun af, at begge sider af panelet anvendes, men også af glas-glasmodulets gennemsigtighed. De er således mest velegnede til installation i bilhavne, på støjskærme, som elementer i bygninger, i flydende PV7, og også i ovennævnte Agro PV.
Omkostnings- og indtægtsstruktur
Til sammenligningsformål tager analysen af omkostnings- og indtægtsstrukturen højde for det konventionelle design af optimalt vippede, sydvendte solcelleanlæg.
Den opmærksomme læser vil allerede på dette tidspunkt have konkluderet, at installationen af bifaciale moduler kræver færre moduler på grund af det højere specifikke udbytte. Dette reducerer omkostningerne til installation, BoS og jordleje.
Til gengæld er priserne på moduler højere, i øjeblikket omkring 10 %, hvilket dog også kan konvergere på længere sigt. Grunden til dette er, at produktionsprocessen minder meget om konventionelle moduler3. I øjeblikket er den globale produktionskapacitet temmelig orienteret mod monofaciale moduler. Derfor har prisreduktionseffekten som følge af stordriftsfordele endnu ikke haft så stor indflydelse på bifacial-modulerne.
Det bør dog undersøges fra sag til sag, hvilken type modul og hvilken installationsmetode der skal vælges til de enkelte projekter. Hvis elektricitet sælges uden for EEG-ordningen, er det rimeligt – ud over at fastlægge LCOEs – at udarbejde en langsigtet elprisprognose for at bestemme værdien af den producerede el.
Ved vertikalt monterede bifaciale moduler er specifikke investeringsomkostninger ca. 10 % - 20 % højere, og grundlejeomkostningerne er omtrent dobbelt så høje på grund af det større behov for jord. Ved lejeudgifter er der mulighed for omkostningsreduktioner, afhængig af om jordstykket er egnet til landbrugsformål, og om dets fortsatte anvendelse er mulig. Derimod tilbyder bifacial moduler ca. 5 % til 10 % højere udbytte og højere indtægter fra salg af el i tider med højere elpriser. Derudover forventes det, at brugen af glas-glas moduler vil medføre længere service
liv.9
En positiv prognose for den bifaciale markedsandel
Det antages, at bifacial-moduler vil stige i betydning på verdensplan. Prognoserne spænder fra 20 % in
202610 til 40 % i 2025.11Ud over prisforskellen opstår der også vanskeligheder af, at spørgsmålet om bifacial STC endnu ikke er løst. Andre problemer er rengøringen af bagsiden af panelerne og fremkomsten af hot spots forårsaget af monteringsstrukturen. Positivt er, at leveringstiderne for bifaciale moduler er normaliseret, og udbyttesimuleringer giver pålidelige værdier.
Konklusion: Bifacial PV-kraftværker med nyt systemdesign og business-cases
Bifacial PV-moduler genererer mere energi på den samme moduloverflade gennem en solaraktiv bagside af panelet på grund af den omgivende overflades reflektionsevne. Med installations- og BoS-omkostninger på samme niveau, fører dette til et højere udbytte, der normalt overstiger de højere omkostninger ved bifacial-moduler. Derudover er bifacial-moduler forudbestemt til brug i støjskærme, flydende PV-kraftværker og lodret monteret
PV systemer. Fordi med vertikalt monterede kraftværker kan jord fortsat bruges til landbrugsformål, dette eliminerer det kontroversielle spørgsmål om jordforbrug12og dermed øger chancen for at opnå de relevante tilladelser. Samtidig lover produktionsprofilen for denne type kraftværker højere afkast på elbørsen, hvilket er særligt attraktivt for kraftværker, der drives uden for EEG-støtteordningen. Derfor er det grundlæggende tilrådeligt under alle omstændigheder at overveje bifacial PV-moduler og deres vertikale montering i fremtidige projekter.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (London), 237(7), s. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Undersøgelser af albedoafhængighed af bifacial PV-udbytte
3 Guo, S., Walsh, TM og Peters, M. (2013) 'Vertically mounted bifacial photovoltaic modules: A global analysis', Energy, 61, s. 447-454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. og Kurz, H. (2015a) 'Analyse af den årlige præstation af bifacial
moduler og optimeringsmetoder', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), s. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacial moduler – Simulering og Eksperiment. Universitetet i 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. og 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 as neuer Trend" (EnEws: Ausgabe Februar 2019)
8 Baseret på PV Magazin Webinar am 25.10.2018; Slides abrufbar unter: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Næste2 søn
10 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), marts 2019 [Daten für "true bifacial"]
11 https://www.bloomberg.com/news/artikler/2018-05-17/watch-out-for-double-sided-solar-panels-take-off-in-china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/FDP-politiker-photovoltaik-anlagen-in-unseren-regionen-sind-verbrechen-an-der-menschheit/
