PV دو وجهی و آلبیدو

منبع: roedl.com

علاوه بر پتانسیل دستیابی به کاهش هزینه انرژی (LCOE)، ماژول های PV دو وجهی فرصت های نصب و بازاریابی جدیدی را ارائه می دهند. این به نوبه خود با مزایای مرتبطی مانند بازده اضافی و چگالی توان بالاتر همراه است. علاوه بر این، به دلیل مشخصات ویژه تولید انرژی، ماژول‌های دو وجهی نصب شده به صورت عمودی، مزایای قیمت برق را در مواقعی که الکتریسیته باید بدون پشتیبانی EEG به بازار عرضه شود، ارائه می‌کنند و می‌توانند به باز کردن استفاده جدید برای مناطق غیرقابل دسترس کمک کنند.

اطلاعات بنیادی

در اصل، ماژول‌های فتوولتائیک دو وجهی (PV) صرفاً ماژول‌های PV هستند که تماس کامل پشتی آن‌ها با یک کنتاکت اثر انگشت جایگزین شده است. این بدان معنی است که قسمت پشتی پنل نیز می تواند در معرض تابش خورشیدی قرار گیرد و برای تولید برق مورد استفاده قرار گیرد. این که چه مقدار تابش خورشیدی توسط پشت پانل دریافت می شود، بیشتر از همه به بازتاب سطح اطراف و نحوه نصب ماژول ها بستگی دارد. به اصطلاح مقدار albedo اندازه گیری میزان بازتاب تابش خورشیدی توسط یک سطح است. به عنوان مثال، مقدار albedo تقریباً است. 10 % برای آفتاب زیاد در بالای آبهای عمیق، 10 % - 30 % برای مراتع، و تا 75 % - 95 % برای برف تازه باریده شده.¹مقدار albedo سطح اطراف یک عامل مهم برای افزایش بازده است (به شکل نگاه کنید²).

عامل دیگر به اصطلاح "عامل دو وجهی" است که اندازه گیری میزان انرژی پشت پنل در مقایسه با جلوی پانل است. در حال حاضر، در ماژول های دو وجهی، فاکتورهای دو وجهی معمولاً بین 70 تا 95 درصد متغیر است. برای مثال، ضریب دو وجهی 95 درصد به این معنی است که در شرایط مشابه، عقب تنها 95 درصد انرژی تولید شده توسط جلو را تولید می کند. اما، در نهایت، این افزایش بازده است که اهمیت دارد، و در اینجا، اگر یک تأسیسات در شرایط نصب ایده‌آل در موقعیت مطلوب قرار گیرد (مقدار آلبیدوی بالا به عنوان مثال برف یا سطح سقف روشن، جهت‌گیری عالی، بدون سایه)، مقادیر ممکن افزایش بازده می تواند بین 30 تا 50 درصد در سال باشد³با این حال، در آلمان، باید انتظار داشت که بسته به طراحی سیستم و سطح زیر ماژول، افزایش بازده بین 5 تا 15 درصد در سال متغیر باشد.

ملاحظات اساسی در مورد تأثیر آلبدو بر افزایش عملکرد

طراحی سیستم های نوآورانه

نکته ویژه در مورد ماژول های دو وجهی این است که، علاوه بر افزایش عملکرد تولید شده از سمت عقب، این نوع ماژول گزینه های نصب دیگری را نیز ارائه می دهد. مطمئناً اساسی ترین تغییر در مقایسه با پانل های معمولی نصب عمودی است. رایج ترین جهت گیری شرقی/غربی پانل ها است. این مستلزم دو تفاوت اصلی در مقایسه با چیدمان معمولی است.

اول از همه، طرح عمودی شامل یک نمایه تولید تغییر یافته است. به جای حداکثر یک ظهر، اکنون دو پیک تولید می شود: یکی در صبح و دیگری در بعدازظهر، اگرچه تولید بعد از ظهر نسبتاً بالا است. علاوه بر این واقعیت که تعداد کمی از نیروگاه‌های قابل مقایسه بین 5 تا 10 درصد افزایش بازدهی تولید می‌کنند، مزیت واقعی این است که اکنون برق بیشتری در میان افزایش قیمت‌های بازار لحظه‌ای تولید می‌شود. در آلمان و در سراسر جهان، مشاهده می شود که نیروگاه های بیشتری بدون پشتیبانی EEG در حال برنامه ریزی یا ساخت هستند. ملاحظات مربوط به سودآوری توانایی اجتناب از به اصطلاح "اثر آدم خواری" (یعنی کاهش قیمت در اوج ظهر حتی تا سطح قیمت های منفی) نیروگاه های PV می تواند به یک عامل تعیین کننده تبدیل شود. تحلیل بازار برق اسپانیا به وضوح این موضوع بحث برانگیز را نشان می دهد. ماهیت مشکل قیمت برق بدون یارانه⁵

نصب متعارف در مقابل نصب عمودی: مشخصات تولید انرژی و قیمت های بازار لحظه ای از 26/05/2017. منبع:/Next2Sun

تفاوت مهم دیگر تغییر کاربری زمین است. در مقایسه با پانل های نصب شده معمولی، ماژول های دو وجهی نصب شده به صورت عمودی نیاز به فاصله ردیفی به میزان قابل توجهی برای جلوگیری از خودپوشش بیش از حد دارند. از یک سو، این منجر به کاهش نرخ بهره برداری از زمین می شود و از سوی دیگر، دقیقاً فاصله ردیف های بزرگتر است که به زمین کمک می کند حداقل با محدودیت های خاص قابل استفاده برای اهداف کشاورزی باقی بماند. در پایان، حفظ بهره وری کشاورزی به معنای امکان کاهش هزینه های اجاره زمین در مقایسه با نیروگاه های معمولی و در نتیجه امکان مقابله با مشکل فزاینده مصرف زمین بر اساس مدل همکاری نوآورانه است. از آنجایی که توسعه دهندگان پروژه معمولاً به دنبال دستیابی به حداکثر ظرفیت نصب شده برای بهینه سازی حاشیه سود هنگام فروش یک نیروگاه هستند، این مفهوم برای تامین کنندگان انرژی جالب تر خواهد بود. بنابراین، شبهات رایج در مورد مصرف زمین را می توان برطرف کرد. در اینجا، مفهوم همکاری با تعاونی های کشاورزی که دارای زمین های وسیعی هستند، به عنوان مثال در آلمان شرقی، جالب است.

یکی دیگر از مزایای نصب عمودی، به حداقل رساندن تلفات ناشی از رسوب برف بر روی آن است
سطح ماژول ها علاوه بر این، با توجه به مطالعات اولیه، تلفات ناشی از آلودگی به طور قابل توجهی کمتر است (این امر در مناطق بیابانی مربوط است).⁶

مناسب بودن ماژول های دو وجهی برای استفاده در انواع خاصی از نیروگاه ها نه تنها به استفاده از هر دو طرف پانل بستگی دارد بلکه به شفافیت ماژول شیشه-شیشه نیز بستگی دارد. بنابراین، آنها برای نصب در بنادر خودرو، بر روی موانع صوتی، به عنوان عناصر ساختمان، در PV شناور مناسب هستند.⁷، و همچنین در Agro PV فوق الذکر.

ساختار هزینه و درآمد

برای مقاصد مقایسه، تجزیه و تحلیل ساختار هزینه و درآمد، طراحی مرسوم نیروگاه های فتوولتاییک با شیب بهینه، رو به جنوب را در نظر می گیرد.

خواننده توجه قبلاً در این مرحله به این نتیجه رسیده است که نصب ماژول های دو وجهی به دلیل بازده ویژه بالاتر به ماژول های کمتری نیاز دارد. این باعث کاهش هزینه های نصب، BoS و اجاره زمین می شود.

با این حال، در مقابل، قیمت ماژول ها بالاتر است، در حال حاضر حدود 10٪، که با این حال، می تواند در دراز مدت همگرا شود. دلیل این امر این است که فرآیند تولید بسیار شبیه به ماژول های معمولی است. در حال حاضر، ظرفیت های تولید جهانی بیشتر به سمت ماژول های تک چهره است. بنابراین، اثر کاهش قیمت ناشی از صرفه‌جویی در مقیاس، هنوز تأثیر قوی‌ای بر ماژول‌های دو وجهی نداشته است.

با این حال، باید به صورت موردی بررسی شود که چه نوع ماژول و چه روش نصب برای پروژه های جداگانه انتخاب شود. اگر برق خارج از طرح EEG فروخته شود، منطقی است -علاوه بر تعیین LCOE- برای تعیین ارزش برق تولیدی، پیش‌بینی بلندمدت قیمت برق تهیه شود.

در مورد ماژول های دو وجهی نصب شده به صورت عمودی، هزینه های سرمایه گذاری خاص تقریباً می باشد. 10 % - 20 % بیشتر و هزینه های اجاره زمین به دلیل نیاز بیشتر به زمین تقریباً دو برابر بیشتر است. در مورد هزینه های اجاره زمین، بسته به اینکه آیا قطعه زمین برای مصارف کشاورزی مناسب است و آیا ادامه استفاده از آن امکان پذیر است، کاهش هزینه ها ممکن است. در مقابل، ماژول های دو وجهی تقریباً 5 تا 10 درصد بازدهی بیشتر و درآمدهای بیشتر ناشی از فروش برق در زمان‌های افزایش قیمت برق. علاوه بر این، انتظار می رود که استفاده از ماژول های شیشه-شیشه منجر به خدمات طولانی تر شود
زندگی⁹

پیش بینی مثبت برای سهم بازار دو وجهی

فرض بر این است که ماژول های دو وجهی در سراسر جهان اهمیت بیشتری خواهند یافت. پیش بینی ها از 20 درصد متغیر است
2026¹⁰ تا 40 درصد در سال 2025.¹¹علاوه بر تفاوت قیمت، مشکلاتی نیز ناشی از این واقعیت است که هنوز سوال STC دو وجهی حل نشده است. مسائل دیگر تمیز کردن قسمت پشتی پانل ها و پیدایش نقاط داغ ناشی از ساختار نصب است. مثبت این است که زمان تحویل برای ماژول های دو وجهی نرمال شده است و شبیه سازی بازده مقادیر قابل اعتمادی را ارائه می دهد.

نتیجه‌گیری: نیروگاه‌های فتوولتائیک دو وجهی با طراحی سیستم و موارد تجاری جدید

ماژول‌های PV دو وجهی انرژی بیشتری را بر روی همان سطح ماژول از طریق پشت پنل فعال خورشیدی به دلیل بازتاب سطح اطراف تولید می‌کنند. با یکسان بودن هزینه های نصب و BoS، این منجر به بازده بالاتری می شود که معمولاً از هزینه بالاتر ماژول های دو وجهی فراتر می رود. علاوه بر این، ماژول های دو وجهی برای استفاده در موانع صوتی، نیروگاه های PV شناور و به صورت عمودی نصب شده اند.
سیستم های PV از آنجایی که با نیروگاه هایی که به صورت عمودی نصب می شوند، زمین می تواند همچنان برای اهداف کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد، این موضوع بحث بحث برانگیز مصرف زمین را از بین می برد.¹²و در نتیجه شانس اخذ مجوزهای مربوطه را افزایش می دهد. در عین حال، مشخصات تولید این نوع نیروگاه‌ها نوید بازدهی بالاتر در بورس برق را می‌دهد که به ویژه در مورد نیروگاه‌هایی که خارج از طرح پشتیبانی EEG کار می‌کنند، جذاب است. بنابراین، اساساً در هر صورت توصیه می شود که ماژول های PV دو وجهی و نصب عمودی آنها را در پروژه های آینده در نظر بگیرید.

________________________________________________________________

1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (London), 237(7), p. 21. doi: 10.1081/E-ESS

2 دوپیرات و همکاران، 2014; بررسی وابستگی آلبیدو عملکرد PV دو وجهی
3 Guo, S., Walsh, TM and Peters, M. (2013) "ماژول های فتوولتائیک دو وجهی نصب شده عمودی: تحلیل جهانی"، انرژی، 61، صفحات 447-454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. and Kurz, H. (2015a) 'تجزیه و تحلیل عملکرد سالانه دو صورت
ماژول‌ها و روش‌های بهینه‌سازی، مجله IEEE Photovoltaics، 5(1)، صفحات 320-328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
شوکری، آی. (2015) ماژول های دو وجهی - شبیه سازی و آزمایش. دانشگاه اشتوتگارت

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. and Heckmann, M. (2016) 'نیاز به سازه های نصب بدون قاب برای نصب عمودی ماژول های PV دو وجهی'، در 32nd اتحادیه اروپا PVSEC
7 "PV شناور – Schwimmende Photovoltaikanlagen als Neuer Trend" (EnEws: Ausgabe فوریه 2019)
8 بر اساس پی وی مجله وبینار am 25.10.2018; اسلایدها در زیر بارگذاری می شوند: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Next2Sun
10 نقشه راه فناوری بین المللی برای فتوولتائیک (ITRPV)، مارس 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/