Източник: roedl.com
В допълнение към потенциала за постигане на намалени изравнени разходи за енергия (LCOE), двустранните фотоволтаични модули предлагат нови възможности за инсталиране и маркетинг. Това от своя страна идва със свързани предимства като допълнителни добиви и по-висока плътност на мощността. В допълнение, поради техния специален профил за генериране на енергия, вертикално монтираните двустранни модули предлагат предимства в цените на електроенергията във времена, когато електроенергията трябва да се продава без поддръжка на EEG и могат да помогнат за отключване на нова употреба за иначе недостъпни зони.
Основна информация
По принцип двустранните фотоволтаични (PV) модули са просто фотоволтаични модули, чийто пълен заден контакт е заменен с контакт за пръстов отпечатък. Това означава, че и задната част на панела може да бъде изложена на слънчева радиация и да се използва за производство на енергия. Колко слънчева радиация ще поеме задната част на панела зависи най-вече от отразяващата способност на околната повърхност и от начина на монтаж на модулите. Така наречената стойност на албедото е мярката за това колко добре повърхността отразява слънчевата радиация. Например стойността на албедото е прибл. 10 % за силно слънце над дълбоки води, 10 % - 30 % за ливади и до 75 % - 95 % за прясно паднал сняг.1Стойността на албедото на околната повърхност е важен фактор за увеличението на добива (вижте илюстрацията2).
Друг фактор е така нареченият "коефициент на двустранност", който е мярка за това колко енергия ще произведе задната част на панела в сравнение с предната част на панела. Понастоящем в двустранните модули коефициентите на двустранност обикновено варират между 70 % и 95 %. Например коефициент на двустранност от 95 % означава, че при същите условия задната част ще произвежда само 95 % от енергията, произведена от предната. Но в крайна сметка има значение увеличението на добива и тук, ако дадено съоръжение е разположено благоприятно при идеални условия за монтаж (висока стойност на албедо, напр. сняг или светла покривна повърхност, перфектна ориентация, без засенчване), възможните стойности на увеличаването на добива може да варира между 30 % и 50 % годишно3В Германия обаче по-скоро трябва да се очаква, че увеличението на добива ще варира между 5 % и 15 % годишно, в зависимост от дизайна на системата и повърхността под модула.
Основни съображения относно влиянието на албедото върху увеличаването на добива
Иновативни системни дизайни
Особеното при двустранните модули е, че освен увеличения добив, генериран от задната страна, този тип модул предлага и други опции за инсталиране. Със сигурност най-радикалната промяна в сравнение с конвенционалните панели е вертикалният монтаж. Най-често срещаната е ориентацията изток/запад на панелите. Това води до две основни разлики в сравнение с конвенционалното оформление.
На първо място, вертикалното оформление включва променен производствен профил. Вместо един обеден максимум, сега се произвеждат два пика: един сутрин и един следобед, въпреки че производството след обяд остава сравнително високо. В допълнение към факта, че малкото сравними електроцентрали генерират печалби на добива между 5 % и 10 %, истинското предимство е, че сега се генерира повече електроенергия на фона на общо нарастващите цени на спот пазара. В Германия и по целия свят може да се види, че все повече и повече електроцентрали се планират или изграждат без поддръжка на EEG.4 В случая на тези електроцентрали бъдещата цена на електроенергията, котирана на борсата за електроенергия, ще бъде важна за съображенията, свързани с рентабилността. Способността за избягване на така наречения „ефект на канибализация“ (т.е. падането на обедната пикова цена дори до нивото на отрицателните цени) на фотоволтаичните електроцентрали може да се превърне в решаващ фактор. Анализът на испанския пазар на електроенергия ясно илюстрира противоречивото естеството на проблема с несубсидираните цени на електроенергията.5
Конвенционална спрямо вертикална инсталация: Профил на производство на енергия и спот пазарни цени към 26/05/2017; Източник:/Next2Sun
Друга съществена разлика е промяната в предназначението на земята. В сравнение с конвенционално монтираните панели, вертикално монтираните двустранни модули изискват значително по-голямо разстояние между редовете, за да се избегне прекомерното самозалепване. От една страна, това води до по-ниска използваемост на земята, а от друга страна, именно по-голямото междуредово разстояние помага земята да остане използваема за земеделски цели поне с определени ограничения. В крайна сметка поддържането на селскостопанската производителност означава възможността за намаляване на разходите за наем на земя в сравнение с конвенционалните електроцентрали и по този начин възможността за справяне с нарастващия проблем с потреблението на земя въз основа на иновативен модел на сътрудничество. Тъй като разработчиците на проекти обикновено се стремят да постигнат максималния инсталиран капацитет, за да оптимизират маржовете при продажба на електроцентрала, тази концепция ще бъде по-интересна за доставчиците на енергия. По този начин популярните съмнения относно потреблението на земя могат да бъдат разсеяни. Тук интересна е концепцията за сътрудничество със земеделски кооперации, които притежават огромни площи земя, например в Източна Германия.
Друго предимство на вертикалния монтаж е минимизирането на загубите, причинени от отлагането на сняг върху
повърхността на модулите. Освен това, според първоначалните проучвания, загубите, причинени от замърсяване, са значително по-ниски (това е актуално в пустинните райони).6
Пригодността на двустранните модули за използване в определени видове електроцентрали зависи не само от факта, че се използват двете страни на панела, но и от прозрачността на модула стъкло-стъкло. По този начин те са най-подходящи за монтаж в автомобилни пристанища, на шумоизолиращи стени, като елементи на сгради, в плаващи PV7, а също и в гореспоменатото Агро ПВ.
Структура на разходите и приходите
За целите на сравнението анализът на структурата на разходите и приходите взема предвид конвенционалния дизайн на оптимално наклонени фотоволтаични електроцентрали с южно изложение.
Внимателният читател вече ще е заключил на този етап, че инсталирането на двустранни модули изисква по-малко модули поради по-високия специфичен добив. Това намалява разходите за инсталиране, BoS и наем на земя.
За разлика от това обаче цените на модулите са по-високи, в момента с около 10%, които обаче могат да се сближат и в дългосрочен план. Причината за това е, че производственият процес е много подобен на този на конвенционалните модули3. В момента световните производствени мощности са ориентирани по-скоро към еднолицеви модули. Следователно ефектът на намаляване на цената, произтичащ от икономии от мащаба, все още не е имал толкова силно въздействие върху двустранните модули.
Все пак трябва да се прецени за всеки отделен случай какъв тип модул и какъв начин на инсталиране да изберете за отделните проекти. Ако електроенергията се продава извън схемата EEG, разумно е – в допълнение към определянето на LCOE – да се изготви дългосрочна прогноза за цената на електроенергията, за да се определи стойността на произведената електроенергия.
В случай на вертикално монтирани двустранни модули специфичните инвестиционни разходи са прибл. 10 % - 20 % по-високи и разходите за наем на земя са приблизително два пъти по-високи поради по-голямата нужда от земя. При разходите за наем на земя са възможни намаления на разходите в зависимост от това дали парцелът е подходящ за земеделски цели и дали е възможно неговото продължително използване. За разлика от това двустранните модули предлагат прибл. 5% до 10% по-високи добиви и по-високи приходи от продажба на електроенергия при по-високи цени на електроенергията. Освен това се очаква използването на модули стъкло-стъкло да доведе до по-дълъг срок на експлоатация
живот.9
Положителна прогноза за двустранния пазарен дял
Предполага се, че двустранните модули ще нараснат по важност в световен мащаб. Прогнозите варират от 20 % през
202610 до 40% през 2025 г.11В допълнение към разликата в цените, трудности възникват и от факта, че въпросът за двустранните STC все още не е решен. Други проблеми са почистването на задната страна на панелите и появата на горещи точки, причинени от монтажната конструкция. Положителното е, че времето за доставка на двустранните модули се нормализира и симулациите на доходност показват надеждни стойности.
Заключение: Двустранни фотоволтаични електроцентрали с нов системен дизайн и бизнес казуси
Двустранните фотоволтаични модули генерират повече енергия върху същата повърхност на модула чрез слънчево активна задна част на панела поради отразяващата способност на околната повърхност. Тъй като разходите за инсталиране и BoS са на едно и също ниво, това води до по-висок добив, който обикновено надвишава по-високата цена на двустранните модули. В допълнение двустранните модули са предварително определени за използване в шумоизолиращи бариери, плаващи фотоволтаични електроцентрали и вертикално монтирани
Фотоволтаични системи. Тъй като с вертикално монтирани електроцентрали земята може да продължи да се използва за селскостопански цели, това елиминира спорния въпрос за потреблението на земя12и по този начин увеличава шанса за получаване на съответните разрешителни. В същото време производственият профил на този тип електроцентрали обещава по-висока възвръщаемост на борсата на електроенергия, което е особено привлекателно в случай на електроцентрали, експлоатирани извън схемата за подпомагане на EEG. Ето защо е основно препоръчително във всеки случай да се обмислят двустранни фотоволтаични модули и тяхното вертикално монтиране в бъдещи проекти.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) „Albedo“, Engineering (London), 237(7), p. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Изследвания на зависимостта от албедото на двустранната фотоволтаична мощност
3 Guo, S., Walsh, TM и Peters, M. (2013) „Вертикално монтирани двустранни фотоволтаични модули: Глобален анализ“, Energy, 61, стр. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. и Kurz, H. (2015a) „Анализ на годишното представяне на двустранните
модули и методи за оптимизация“, IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), стр. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Двустранни модули – симулация и експеримент. Университет на Щутгарт
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. и Heckmann, M. (2016) „Необходимостта от безрамкови монтажни конструкции за вертикален монтаж на двустранни фотоволтаични модули“, в 32-ро PVSEC на ЕС
7 „Плаващ PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend“ (EnEws: Ausgabe, февруари 2019 г.)
8 Въз основа на Уебинар на PV Magazin от 25.10.2018 г.; Слайдове накратко под: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Следващ2Слънце
10 Международна технологична пътна карта за фотоволтаици (ITRPV), март 2019 г. [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/
