Джерело: roedl.com
На додаток до потенціалу досягнення зниженої вирівняної вартості енергії (LCOE), двосторонні фотоелектричні модулі пропонують нові можливості встановлення та маркетингу. Це, у свою чергу, супроводжується такими перевагами, як додаткова врожайність і більша щільність потужності. Крім того, завдяки спеціальному профілю генерації енергії, вертикально встановлені двосторонні модулі пропонують переваги в ціні на електроенергію в часи, коли електроенергію потрібно продавати без підтримки ЕЕГ, і можуть допомогти розблокувати нове використання для інших недоступних місць.
Фундаментальна інформація
В принципі, двосторонні фотоелектричні (PV) модулі — це просто фотоелектричні модулі, повний задній контакт яких замінено на контакт для відбитків пальців. Це означає, що задня частина панелі також може піддаватися впливу сонячного випромінювання та використовуватися для виробництва енергії. Те, скільки сонячного випромінювання буде приймати тильна частина панелі, залежить, перш за все, від відбивної здатності навколишньої поверхні та способу кріплення модулів. Так зване значення альбедо є мірою того, наскільки добре поверхня відбиває сонячне випромінювання. Наприклад, значення альбедо становить прибл. 10 % для високого сонця над глибокою водою, 10 % - 30 % для лугів і до 75 % - 95 % для щойно випав снігу.1Значення альбедо навколишньої поверхні є значущим фактором для збільшення врожайності (див. ілюстрацію2).
Іншим фактором є так званий «коефіцієнт двосторонності», який є мірою того, скільки енергії вироблятиме задня частина панелі порівняно з передньою частиною панелі. На даний момент у двосторонніх модулях коефіцієнти двосторонності зазвичай коливаються від 70% до 95%. Наприклад, двосторонній коефіцієнт 95 % означає, що за тих самих умов задня частина вироблятиме лише 95 % енергії, виробленої передньою. Але, зрештою, важливе значення має приріст урожайності, і тут, якщо об’єкт розташовано вигідно в ідеальних умовах встановлення (високе значення альбедо, наприклад, сніг або яскрава поверхня даху, ідеальна орієнтація, відсутність затінення), можливі значення збільшення врожайності може коливатися від 30 % до 50 % річних3У Німеччині, однак, слід очікувати, що приріст врожайності коливатиметься від 5% до 15% на рік, залежно від конструкції системи та поверхні під модулем.
Основні міркування щодо впливу альбедо на приріст врожаю
Інноваційні конструкції систем
Особливістю двосторонніх модулів є те, що, окрім підвищення продуктивності, створеного із зворотного боку, цей тип модуля також пропонує інші варіанти встановлення. Безумовно, найрадикальнішою зміною в порівнянні зі звичайними панелями є вертикальна установка. Найбільш поширеною є орієнтація панелей на схід/захід. Це передбачає дві основні відмінності порівняно зі звичайним макетом.
Перш за все, вертикальне розташування передбачає зміну профілю виробництва. Замість єдиного опівденного максимуму тепер виробляються два піки: один вранці та один у другій половині дня, хоча виробництво після полудня залишається порівняно високим. На додаток до того факту, що кілька порівнянних електростанцій генерують приріст урожайності від 5% до 10%, справжньою перевагою є те, що зараз виробляється більше електроенергії на тлі загального зростання цін на спотовому ринку. У Німеччині та в усьому світі можна побачити, що все більше електростанцій планується або будується без підтримки ЕЕГ.4 У випадку цих електростанцій майбутня ціна електроенергії, що котирується на біржі електроенергії, буде важливою для міркування, що стосуються прибутковості. Здатність уникнути так званого «ефекту канібалізації» (тобто падіння ціни в обідній пік навіть до рівня від’ємних цін) фотоелектричних установок може стати вирішальним фактором. Аналіз іспанського ринку електроенергії чітко ілюструє суперечливість суть проблеми несубсидованих цін на електроенергію.5
Традиційне та вертикальне встановлення: профіль виробництва енергії та спотові ринкові ціни станом на 26/05/2017; Джерело:/Next2Sun
Ще одна суттєва відмінність – зміна цільового призначення землі. Порівняно зі звичайними панелями, вертикально встановлені двосторонні модулі вимагають значно більшого інтервалу між рядами, щоб уникнути надмірного самозалишення. З одного боку, це призводить до зниження рівня використання землі, а з іншого боку, саме більша ширина міжрядь сприяє тому, що земля залишається придатною для сільськогосподарських потреб хоча б з певними обмеженнями. Зрештою, збереження продуктивності сільського господарства означає можливість зниження витрат на оренду землі порівняно зі звичайними електростанціями, а отже, можливість протидії зростаючій проблемі споживання землі на основі інноваційної моделі співпраці. Оскільки розробники проектів зазвичай прагнуть досягти максимальної встановленої потужності, щоб оптимізувати маржу при продажу електростанції, ця концепція буде більш цікава для постачальників енергії. Таким чином, популярні сумніви щодо споживання землі можуть бути розвіяні. Тут цікава концепція співпраці з сільськогосподарськими кооперативами, які володіють величезними площами землі, наприклад, у Східній Німеччині.
Ще однією перевагою вертикального монтажу є мінімізація втрат від осідання снігу на поверхні
поверхні модулів. Крім того, згідно з попередніми дослідженнями, втрати від забруднення значно нижчі (це актуально в пустельних районах).6
Придатність двосторонніх модулів для використання в певних типах електростанцій залежить не тільки від того факту, що використовуються обидві сторони панелі, але й від прозорості скляно-скляного модуля. Таким чином, вони найбільше підходять для установки в автомобільних портах, на шумозахисних бар'єрах, як елементи будівель, у плавучих фотоелектричних7, а також у згаданому вище Агро ПВ.
Структура витрат і доходів
Для порівняння аналіз структури витрат і доходів бере до уваги традиційну конструкцію фотоелектричних електростанцій з оптимальним нахилом, орієнтованих на південь.
Уважний читач на цьому етапі вже зрозуміє, що встановлення двосторонніх модулів вимагає меншої кількості модулів через вищий питомий вихід. Це зменшує витрати на встановлення, BoS та оренду землі.
На відміну від цього, ціни на модулі вищі, зараз приблизно на 10%, що, однак, також може зблизитися в довгостроковій перспективі. Причиною цього є те, що процес виробництва дуже схожий на процес виробництва звичайних модулів3. Зараз світові виробничі потужності орієнтовані, швидше, на однолицеві модулі. Таким чином, ефект зниження ціни, що виникає внаслідок економії масштабу, ще не мав такого сильного впливу на двосторонні модулі.
Однак слід вирішувати в кожному конкретному випадку, який тип модуля та спосіб встановлення вибрати для окремих проектів. Якщо електроенергія продається поза схемою EEG, доцільно – на додаток до визначення LCOE – підготувати довгостроковий прогноз ціни на електроенергію, щоб визначити вартість виробленої електроенергії.
У випадку вертикально встановлених двосторонніх модулів питомі інвестиційні витрати становлять прибл. 10 % - 20 % вище, а вартість оренди землі приблизно вдвічі більша через більшу потребу в землі. У випадку витрат на оренду землі можливе зменшення вартості в залежності від того, чи придатна ділянка землі для сільськогосподарських потреб і чи можливе її подальше використання. Навпаки, двосторонні модулі пропонують прибл. На 5–10 % вищі прибутки та вищі доходи від продажу електроенергії у часи вищих цін на електроенергію. Крім того, очікується, що використання скляних модулів призведе до більш тривалого терміну служби
життя.9
Позитивний прогноз для двосторонньої частки ринку
Передбачається, що значення двосторонніх модулів у всьому світі зростатиме. Прогнози коливаються від 20 % в
202610 до 40% у 2025 році.11Крім різниці в ціні, труднощі виникають ще й через те, що досі не вирішено питання двостороннього STC. Іншими проблемами є очищення тильної сторони панелей і поява гарячих точок, викликаних монтажною конструкцією. Позитивним є те, що час доставки для двосторонніх модулів нормалізувався, а симуляція продуктивності надає надійні значення.
Висновок: Двосторонні фотоелектричні електростанції з новим дизайном системи та бізнес-випадками
Двосторонні фотоелектричні модулі генерують більше енергії на тій самій поверхні модуля через сонячно-активну задню частину панелі завдяки відбивній здатності навколишньої поверхні. Оскільки витрати на встановлення та BoS знаходяться на одному рівні, це призводить до вищого прибутку, який зазвичай перевищує вищу вартість двосторонніх модулів. Крім того, двосторонні модулі призначені для використання в шумових бар’єрах, плавучих фотоелектричних електростанціях і вертикально встановлених
Фотоелектричні системи. Оскільки з вертикально встановленими електростанціями земля може продовжувати використовуватися для сільськогосподарських потреб, це усуває суперечливе питання споживання землі12і таким чином збільшує шанси на отримання відповідних дозволів. У той же час, виробничий профіль електростанцій цього типу обіцяє більш високі прибутки на біржі електроенергії, що особливо привабливо у випадку електростанцій, що працюють поза схемою підтримки EEG. Таким чином, у будь-якому випадку доцільно розглядати двосторонні фотоелектричні модулі та їх вертикальне встановлення в майбутніх проектах.
________________________________________________________________
1 Добос, Е. (1996) «Альбедо», Інженерія (Лондон), 237(7), стор. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat та ін., 2014; Дослідження залежності від альбедо виходу двосторонньої PV
3 Гуо, С., Уолш, Т. М. і Пітерс, М. (2013) «Вертикально встановлені двосторонні фотоелектричні модулі: глобальний аналіз», Енергія, 61, стор. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Юсуфоглу, У.А., Плетцер, Т.М., Кодувелікулатху, Л.Ж., Компаротто, К., Копечек, Р. та Курц, Х. (2015a) «Аналіз річної ефективності двосторонніх
модулі та методи оптимізації», IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), стор. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Шукрі, І. (2015) Двосторонні модулі – моделювання та експеримент. Штутгартський університет
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. і Heckmann, M. (2016) «Необхідність безкаркасних монтажних конструкцій для вертикального монтажу двосторонніх фотоелектричних модулів», у 32-му ЄС PVSEC
7 „Floating PV– Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend" (EnEws: Ausgabe, лютий 2019 р.)
8 За матеріалами вебінару ПВ Магазин від 25.10.2018; Абруфбар слайдів у: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Next2Sun
10 Міжнародна технологічна дорожня карта для фотовольтаїки (ITRPV), березень 2019 р. [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/
