Bifaciálne fotovoltické panely: ako fungujú a kedy dokážu zvýšiť výrobu elektriny?

Bifaciálne fotovoltické panely dokážu využívať slnečné žiarenie z prednej aj zadnej strany. Vďaka odrazenému svetlu tak môžu vo vhodných podmienkach zvýšiť celkovú výrobu elektriny. Ako bifaciálna technológia funguje a čo rozhoduje o jej skutočnom prínose?

Čo je bifaciálny fotovoltický panel?

Bežný jednostranný, teda monofaciálny fotovoltický panel využíva na výrobu elektriny predovšetkým slnečné žiarenie dopadajúce na jeho prednú aktívnu stranu. Bifaciálny fotovoltický panel má aktívnu aj zadnú stranu, a preto môže využívať tiež svetlo, ktoré sa k nej dostane priamo alebo odrazom od okolitého povrchu.

Princíp je pomerne jednoduchý. Na prednú stranu panelu dopadá priame a rozptýlené slnečné žiarenie. Časť svetla však dopadá aj na zem, strechu alebo iný povrch pod fotovoltickou inštaláciou. Odtiaľ sa môže odraziť smerom k zadnej strane panelu, kde sa opäť premieňa na elektrickú energiu.

Bifaciálna technológia tak umožňuje z vhodne navrhnutej fotovoltickej inštalácie získať dodatočnú výrobu elektriny zo zadnej strany panelov.

Čo znamená bifacialita panelu?

V technických parametroch bifaciálnych panelov sa môžeme stretnúť s údajom označovaným ako bifacialita. Zjednodušene vyjadruje pomer výkonu zadnej strany voči prednej strane pri definovaných testovacích podmienkach. Tento parameter je dôležité nezamieňať s očakávaným zvýšením výroby celej fotovoltickej elektrárne.

Ak má napríklad panel bifacialitu 70 %, neznamená to, že bude v reálnej prevádzke vyrábať o 70 % viac elektriny. Skutočný energetický prínos zadnej strany závisí od množstva svetla, ktoré na ňu dopadne.

Od čoho závisí prínos bifaciálnych panelov?

Neexistuje jedno univerzálne percento, o ktoré bifaciálny panel zvýši výrobu elektriny. Výsledok ovplyvňuje predovšetkým spôsob inštalácie a prostredie, v ktorom je panel umiestnený.

Medzi najdôležitejšie faktory patria odrazivosť povrchu, výška panelu nad podkladom, sklon panelov, vzdialenosť jednotlivých radov a zatienenie zadnej strany.

1. Odrazivosť povrchu – albedo

Jedným z najdôležitejších parametrov je albedo, teda schopnosť povrchu odrážať dopadajúce slnečné žiarenie. Svetlé a dobre odrazivé povrchy môžu smerom k zadnej strane panelu odraziť viac svetla než tmavé materiály, ktoré veľkú časť žiarenia absorbujú. Pri návrhu bifaciálneho systému preto môže zohrávať významnú úlohu aj povrch nachádzajúci sa pod samotnými panelmi.

2. Výška panelu nad povrchom

Zadná strana bifaciálneho panelu potrebuje dostatočný prístup k svetlu. Ak je panel nainštalovaný veľmi blízko nepriehľadného podkladu, množstvo žiarenia dopadajúceho na jeho zadnú stranu môže byť obmedzené. Väčší odstup od podkladu môže vytvoriť lepšie podmienky pre dopad odrazeného a rozptýleného svetla. Optimálnu výšku je však potrebné posudzovať spolu so sklonom, konštrukciou a ďalšími parametrami inštalácie.

3. Sklon a rozostupy panelov

Významnú úlohu zohráva aj sklon panelov a vzdialenosť jednotlivých radov. Príliš tesne umiestnené panely môžu vzájomne obmedzovať množstvo svetla dopadajúceho na povrch pod nimi aj na zadnú stranu susedných modulov. Pri väčších bifaciálnych fotovoltických elektrárňach sa preto pri návrhu zohľadňuje geometria celého poľa.

4. Zatienenie zadnej strany

Na výrobu zadnej strany má vplyv tiež montážna konštrukcia, kabeláž a ďalšie prvky nachádzajúce sa za panelom. Cieľom dobre navrhnutej konštrukcie je nielen bezpečne upevniť fotovoltické panely, ale zároveň zbytočne neobmedzovať prístup svetla k ich zadnej strane.

Kedy majú bifaciálne panely najväčší zmysel?

Potenciál bifaciálnych solárnych panelov možno najlepšie využiť v inštaláciách, kde má zadná strana modulu dostatočný prístup k odrazenému alebo rozptýlenému svetlu. Môže ísť napríklad o vyvýšené pozemné konštrukcie, niektoré inštalácie na plochých strechách alebo ďalšie systémy s dostatočným priestorom za panelom a vhodným povrchom v jeho okolí.Naopak pri montáži veľmi blízko nepriehľadného a málo odrazivého podkladu môže byť energetický prínos zadnej strany podstatne menší.

JA Solar JAM60D20-380/MB ako príklad bifaciálneho panelu

Praktickým príkladom tejto technológie je JA Solar JAM60D20-380/MB. Ide o monokryštalický bifaciálny fotovoltický modul typu sklo–sklo so 120 polčlánkami a menovitým výkonom 380 W.

Variant s výkonom 380 W dosahuje podľa údajov výrobcu účinnosť 20,4 %. Modul má rozmery 1774 × 1052 × 35 mm a hmotnosť 23 kg. Prednú aj zadnú stranu chráni 2 mm sklo.

Výrobca pre túto sériu uvádza bifacialitu 70 % ± 10 %. Pri modelových podmienkach s pomerom ožiarenia zadnej a prednej strany 10 % uvádza pre variant JAM60D20-380/MB maximálny výkon 407 W oproti základnému menovitému výkonu 380 W pri štandardných testovacích podmienkach.

Tento údaj názorne ukazuje potenciál bifaciálnej technológie. Nejde však o garantovaný výkon každej inštalácie, pretože skutočný prínos zadnej strany závisí od konkrétnych svetelných a montážnych podmienok.

Oplatí sa bifaciálny fotovoltický panel?

Bifaciálna technológia môže byť zaujímavým spôsobom, ako z fotovoltickej inštalácie získať dodatočnú energiu bez zväčšovania samotnej aktívnej plochy panelov. Aby však bola zadná strana skutočne využitá, musí mať vhodné podmienky.

Pri výbere preto nie je vhodné sledovať iba menovitý výkon vo wattoch. Pri bifaciálnych fotovoltických paneloch je dôležitá kombinácia vlastností samotného modulu a návrhu celej inštalácie.

Rozhodujúca môže byť najmä odrazivosť povrchu, výška konštrukcie, sklon panelov, ich rozostupy a zatienenie zadnej strany. Dobre navrhnutá inštalácia dokáže potenciál bifaciálnej technológie využiť výrazne lepšie než systém, v ktorom je zadná strana panelov takmer bez prístupu svetla.