Kilde: roedl.com
I tillegg til potensialet for å oppnå reduserte utjevnede energikostnader (LCOE), tilbyr bifacial PV-moduler nye installasjons- og markedsføringsmuligheter. Dette kommer igjen med relaterte fordeler som ekstra utbytte og høyere effekttettheter. I tillegg, på grunn av deres spesielle energigenereringsprofil, tilbyr vertikalt monterte bifacial-moduler strømprisfordeler i tider når elektrisitet må markedsføres uten EEG-støtte og kan bidra til å låse opp ny bruk for ellers utilgjengelige områder.
Grunnleggende informasjon
I prinsippet er bifacial fotovoltaiske (PV) moduler ganske enkelt PV-moduler hvis fulle bakre kontakt er erstattet med en fingeravtrykkskontakt. Dette betyr at også baksiden av panelet kan utsettes for solstråling og brukes til å produsere strøm. Hvor mye solstråling som vil mottas av baksiden av panelet, avhenger mest av alt av reflektiviteten til den omgivende overflaten og av måten modulene monteres på. Den såkalte albedoverdien er et mål på hvor godt en overflate reflekterer solstråling. For eksempel er albedoverdien ca. 10 % for høy sol over dypt vann, 10 % - 30 % for enger, og opptil 75 % - 95 % for nyfalt snø.1Albedoverdien til en omgivende overflate er en vesentlig faktor for avlingsgevinsten (se illustrasjon2).
En annen faktor er den såkalte «bifaciality factor» som er et mål på hvor mye energi baksiden av panelet vil produsere sammenlignet med fronten av panelet. For tiden, i bifacial moduler, varierer bifacialitetsfaktorer normalt mellom 70 % og 95 %. For eksempel betyr en bifasialitetsfaktor på 95 % at under samme forhold vil baksiden bare produsere 95 % av energien som produseres av fronten. Men til syvende og sist er det avkastningsgevinsten som betyr noe, og her, hvis et anlegg er gunstig plassert under ideelle installasjonsforhold (høy albedoverdi, f.eks. snø eller en lys takflate, perfekt orientering, ingen skyggelegging), er de mulige verdiene for avkastningsgevinsten kan variere mellom 30 % og 50 % pa3I Tyskland bør det imidlertid forventes at yieldgevinsten vil variere mellom 5 % og 15 % pa, avhengig av systemdesign og overflaten under modulen.
Grunnleggende betraktninger om påvirkning av albedo på avkastningsgevinst
Innovativ systemdesign
Det som er spesielt med bifacial-moduler er at denne typen moduler, i tillegg til avkastningsgevinstene som genereres fra baksiden, også tilbyr andre installasjonsmuligheter. Den mest radikale endringen sammenlignet med konvensjonelle paneler er den vertikale installasjonen. Mest vanlig er øst/vest-orientering av panelene. Dette innebærer to hovedforskjeller sammenlignet med den konvensjonelle layouten.
For det første innebærer den vertikale layouten en endret produksjonsprofil. I stedet for et enkelt middagsmaksimum produseres det nå to topper: en om morgenen og en om ettermiddagen, selv om produksjonen etter middag fortsatt er relativt høy. I tillegg til at de få sammenlignbare kraftverkene gir yieldgevinster på mellom 5 % og 10 %, er den reelle fordelen at det nå produseres mer elektrisitet midt i generelt økende spotmarkedspriser. I Tyskland og over hele verden kan man se at flere og flere kraftverk planlegges eller bygges uten EEG-støtten.4 For disse kraftverkenes vedkommende vil den fremtidige oppgitte strømprisen på elbørsen ha betydning for hensynet til lønnsomhet. Evnen til å unngå den såkalte "kannibaliseringseffekten" (dvs. fallet i toppprisen midt på dagen, selv til nivået med negative priser) for solcellekraftverk kan bli en avgjørende faktor. Analysen av det spanske elektrisitetsmarkedet illustrerer klart det kontroversielle karakteren av problemet med ikke-subsidierede strømpriser.5
Konvensjonell kontra vertikal installasjon: Energiproduksjonsprofil og spotmarkedspriser per 26.05.2017; Kilde:/Next2Sun
En annen vesentlig forskjell er endringen i bruken av areal. Sammenlignet med konvensjonelt monterte paneler, krever vertikalt monterte bifacial-moduler betydelig større radavstand for å unngå overdreven self-hading. På den ene siden fører dette til lavere arealutnyttelse, og på den andre siden er det nettopp den større radavstanden som bidrar til at jorden forblir brukbar til landbruksformål i det minste med visse begrensninger. Til syvende og sist betyr å opprettholde jordbruksproduktiviteten muligheten for å redusere arealleiekostnadene i forhold til konvensjonelle kraftverk og dermed muligheten for å motvirke det økende problemet med arealforbruk basert på en innovativ samarbeidsmodell. Fordi prosjektutviklere normalt heller søker å oppnå maksimal installert kapasitet for å optimalisere marginene ved salg av et kraftverk, vil dette konseptet være mer interessant for energileverandører. Dermed kan den folkelige tvilen om arealforbruk fjernes. Her er konseptet med å samarbeide med landbrukskooperativer som eier store landområder, for eksempel i Øst-Tyskland, interessant.
En annen fordel med vertikal montering er minimering av tap forårsaket av snøavsetning på
overflaten til modulene. Dessuten, ifølge innledende studier, er tapene forårsaket av forurensning betydelig lavere (dette er relevant i ørkenområder).6
Egnetheten til tosidige moduler for bruk i visse typer kraftverk avhenger ikke bare av det faktum at begge sider av panelet brukes, men også av gjennomsiktigheten til glass-glassmodulen. Dermed er de best egnet for installasjon i bilhavner, på støyskjermer, som elementer i bygninger, i flytende PV7, og også i den ovenfor nevnte Agro PV.
Kostnads- og inntektsstruktur
For sammenligningsformål tar analysen av kostnads- og inntektsstrukturen hensyn til den konvensjonelle utformingen av optimalt skråstilte, sørvendte solcellekraftverk.
Den oppmerksomme leseren vil allerede på dette tidspunktet ha konkludert med at installasjonen av tosidige moduler krever færre moduler på grunn av det høyere spesifikke utbyttet. Dette reduserer kostnadene for installasjon, BoS og tomteleie.
Derimot er prisene på moduler høyere, for tiden med rundt 10 %, som imidlertid også kan konvergere på lang sikt. Grunnen til dette er at produksjonsprosessen er veldig lik den for konvensjonelle moduler3. For tiden er den globale produksjonskapasiteten heller orientert mot monofasiale moduler. Derfor har prisreduksjonseffekten som følge av stordriftsfordeler ennå ikke hatt så sterk innvirkning på bifacial-modulene.
Det bør imidlertid undersøkes fra sak til sak hvilken type modul og hvilken installasjonsmetode som skal velges for individuelle prosjekter. Dersom elektrisitet selges utenfor EEG-ordningen, er det rimelig – i tillegg til å fastsette LCOEer – å utarbeide en langsiktig strømprisprognose for å bestemme verdien av den produserte strømmen.
Ved vertikalt monterte bifacial-moduler er spesifikke investeringskostnader ca. 10 % - 20 % høyere og tomteleiekostnadene er omtrent dobbelt så høye på grunn av det større behovet for tomt. Ved leiekostnader er kostnadsreduksjoner mulig, avhengig av om jordstykket er egnet til landbruksformål og om fortsatt bruk er mulig. Derimot tilbyr bifacial-moduler ca. 5 % til 10 % høyere yield og høyere inntekter fra salg av strøm i tider med høyere strømpriser. I tillegg er det forventet at bruk av glass-glass moduler vil føre til lengre service
liv.9
En positiv prognose for bifacial markedsandel
Det antas at bifacial-moduler vil øke i betydning over hele verden. Prognosene varierer fra 20 % in
202610 til 40 % i 2025.11I tillegg til prisforskjellen, oppstår det også vanskeligheter ved at spørsmålet om bifacial STC ikke er løst ennå. Andre problemer er rengjøring av baksiden av panelene og fremveksten av varme flekker forårsaket av monteringsstrukturen. Positivt er at leveringstidene for tosidige moduler har normalisert seg og avkastningssimuleringer gir pålitelige verdier.
Konklusjon: Bifacial PV-kraftverk med nytt systemdesign og Business-Cases
Bifacial PV-moduler genererer mer energi på samme moduloverflate gjennom en solaktiv bakside av panelet på grunn av reflektiviteten til den omkringliggende overflaten. Med installasjons- og BoS-kostnadene på samme nivå, fører dette til et høyere utbytte som normalt overstiger den høyere kostnaden for bifacial-moduler. I tillegg er bifacial-moduler forhåndsbestemt for bruk i støyskjermer, flytende PV-kraftverk og vertikalt montert
PV systemer. Fordi med vertikalt monterte kraftverk kan land fortsatt brukes til landbruksformål, eliminerer dette det kontroversielle spørsmålet om arealforbruk12og dermed øker sjansen for å få de aktuelle tillatelsene. Samtidig lover produksjonsprofilen til denne typen kraftverk høyere avkastning på elbørsen, noe som er spesielt attraktivt når det gjelder kraftverk som drives utenfor EEG-støtteordningen. Derfor er det i utgangspunktet tilrådelig å vurdere bifacial PV-moduler og deres vertikale montering i fremtidige prosjekter.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (London), 237(7), s. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Undersøkelser av albedoavhengighet av bifacial PV-utbytte
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 av den årlige ytelsen til bifacial
moduler og optimaliseringsmetoder', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), s. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacial Modules – Simulation and Experiment. 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 "Flytende PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend" (EnEws: Ausgabe Februar 2019)
8 Basert 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 Neste2 Søn
10 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), mars 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/
