Allikas: roedl.com
Lisaks võimalusele saavutada tasandatud energiakulu (LCOE), pakuvad bifacial PV-moodulid uusi paigaldus- ja turustamisvõimalusi. Sellega kaasnevad omakorda eelised, nagu täiendav saagikus ja suurem võimsustihedus. Lisaks pakuvad vertikaalselt paigaldatud bifacial moodulid tänu oma erilisele energiatootmisprofiilile elektrihinna eeliseid ajal, mil elektrit tuleb turustada ilma EEG-toeta, ning need võivad aidata avada uut kasutust muidu ligipääsmatutes piirkondades.
Põhiteave
Põhimõtteliselt on bifacial photovoltaic (PV) moodulid lihtsalt PV-moodulid, mille täielik tagumine kontakt on asendatud sõrmejäljekontaktiga. See tähendab, et ka paneeli tagaosa võib puutuda kokku päikesekiirgusega ja seda saab kasutada energia tootmiseks. Kui palju päikesekiirgust paneeli tagaosa vastu võtab, sõltub eelkõige ümbritseva pinna peegelduvusest ja moodulite paigaldusviisist. Niinimetatud albedo väärtus näitab, kui hästi pind peegeldab päikesekiirgust. Näiteks albeedo väärtus on u. 10 % kõrge päikese korral sügava vee kohal, 10 % - 30 % niitudel ja kuni 75 % - 95 % värskelt sadanud lumel.1Ümbritseva pinna albeedoväärtus on saagikuse suurenemise oluline tegur (vt joonist2).
Teine tegur on niinimetatud kahekülgsuse tegur, mis näitab, kui palju energiat toodab paneeli tagaosa võrreldes paneeli esiosaga. Praegu jäävad bifatsiaalsete moodulite puhul bifatsiaalsustegurid tavaliselt vahemikku 70–95 %. Näiteks kahekülgsuse tegur 95% tähendab, et samades tingimustes toodab tagaosa ainult 95% esiosa toodetud energiast. Kuid lõppkokkuvõttes on oluline saagikuse suurenemine ja kui rajatis on paigutatud soodsalt ideaalsetes paigaldustingimustes (kõrge albeedoväärtus, nt lumi või hele katusepind, täiuslik orientatsioon, varjutuse puudumine), on võimalikud väärtused saagikuse suurenemine võib olla vahemikus 30% kuni 50% aastas3Saksamaal tuleks aga pigem eeldada, et saagikuse suurenemine varieerub 5–15 % aastas, olenevalt süsteemi konstruktsioonist ja mooduli all olevast pinnast.
Põhilised kaalutlused albedo mõju kohta saagikuse kasvule
Uuenduslikud süsteemikujundused
Bifatsiaalsete moodulite puhul on eriline see, et lisaks tagaküljelt saadavale saagikuse kasvule pakub seda tüüpi moodul ka muid paigaldusvõimalusi. Kindlasti on kõige radikaalsem muudatus võrreldes tavaliste paneelidega vertikaalne paigaldus. Levinuim on paneelide ida/läänesuund. See toob kaasa kaks peamist erinevust võrreldes tavapärase paigutusega.
Esiteks hõlmab vertikaalne paigutus muudetud tootmisprofiili. Ühe keskpäevase maksimumi asemel toodetakse nüüd kaks tippu: üks hommikul ja üks pärastlõunal, kuigi toodang pärast keskpäeva on endiselt suhteliselt kõrge. Lisaks asjaolule, et vähesed võrreldavad elektrijaamad suurendavad tootlikkust 5–10 %, on tegelik eelis see, et praegu toodetakse rohkem elektrit keset üldiselt tõusvaid hetketuru hindu. Saksamaal ja kogu maailmas on näha, et üha rohkem elektrijaamu planeeritakse või ehitatakse ilma EEG toetuseta.4 Nende elektrijaamade puhul on oluline tulevane elektribörsil noteeritav elektrihind. kasumlikkusega seotud kaalutlused. Otsustavaks teguriks võib saada PV-elektrijaamade nn kannibaliseerimisefekti (st keskpäevase tipphinna langemise isegi negatiivsete hindade tasemele) vältimine.Hispaania elektrituru analüüs illustreerib ilmekalt vastuolulist. mittesubsideeritud elektrihindade probleemi olemust.5
Tavapärane vs vertikaalne paigaldus: energiatootmise profiil ja hetketuru hinnad seisuga 26.05.2017; Allikas:/Next2Sun
Teine oluline erinevus on maakasutuse muutus. Võrreldes tavapäraselt paigaldatavate paneelidega vajavad vertikaalselt paigaldatud bifacial-moodulid oluliselt suuremat reavahet, et vältida liigset iseseisvust. Ühelt poolt toob see kaasa madalamad maakasutuse määrad ja teisalt on just suurem reavahe see, mis aitab maal vähemalt teatud piirangutega põllumajanduslikuks otstarbeks jääda. Põllumajanduse tootlikkuse säilitamine tähendab lõppkokkuvõttes võimalust vähendada maa rendikulusid võrreldes tavaelektrijaamadega ja seeläbi uudsel koostöömudelil põhinevat maatarbimise suureneva probleemi lahendamise võimalust. Kuna projektiarendajad püüavad elektrijaama müümisel tavaliselt saavutada maksimaalset installeeritud võimsust, et optimeerida marginaale, on see kontseptsioon energiatarnijatele huvitavam. Seega saab hajutada rahva kahtlused maatarbimise kohta. Siin on huvitav idee teha koostööd põllumajandusühistutega, kellele kuuluvad suured maa-alad, nt Ida-Saksamaal.
Vertikaalse paigalduse eeliseks on ka lumele ladestunud kadude minimeerimine
moodulite pind. Pealegi on esialgsete uuringute kohaselt reostusest põhjustatud kahjud oluliselt väiksemad (see on asjakohane kõrbealadel).6
Bifatsiaalsete moodulite sobivus teatud tüüpi elektrijaamades ei sõltu ainult paneeli mõlema külje kasutamisest, vaid ka klaas-klaasmooduli läbipaistvusest. Seega sobivad need enim paigaldamiseks autode uudsetesse, müratõketele, hoonete elementidena, ujuvasse PV-sse7, ja ka ülalmainitud Agro PV-s.
Kulude ja tulude struktuur
Võrdluseks võetakse kulude ja tulude struktuuri analüüsimisel arvesse optimaalselt kallutatud lõunapoolsete fotoelektrijaamade tavapärast konstruktsiooni.
Tähelepanelik lugeja on siinkohal juba jõudnud järeldusele, et bifacial moodulite paigaldamine nõuab suurema erisaagi tõttu vähem mooduleid. See vähendab paigaldus-, BoS- ja maa rendikulusid.
Seevastu moodulite hinnad on kõrgemad, praegu ca 10%, mis võib aga pikemas perspektiivis ka ühtlustuda. Põhjus on selles, et tootmisprotsess on väga sarnane tavaliste moodulite omaga3. Praegu on globaalsed tootmisvõimsused pigem orienteeritud monofacial moodulitele. Seetõttu ei ole mastaabisäästust tulenev hinnaalandamisefekt bifatsiaalsetele moodulitele veel nii tugevat mõju avaldanud.
Siiski tuleks igal üksikjuhul eraldi uurida, millist tüüpi moodulit ja millist paigaldusmeetodit üksikute projektide jaoks valida. Kui elektrit müüakse väljaspool EEG skeemi, on mõistlik – lisaks LCOE määramisele – koostada ka pikaajaline elektrihinna prognoos toodetava elektri väärtuse määramiseks.
Vertikaalselt paigaldatud bifacial moodulite puhul on spetsiifilised investeerimiskulud ca. 10 % - 20 % kõrgem ja maa rendikulud on suurema maavajaduse tõttu ligikaudu kaks korda suuremad. Maa rendikulude puhul on võimalik kulude vähendamine sõltuvalt sellest, kas maatükk sobib põllumajanduslikuks otstarbeks ja kas selle edasine kasutamine on võimalik. Seevastu bifacial moodulid pakuvad u. 5% kuni 10% kõrgem tootlus ja suurem tulu elektri müügist kõrgema elektrihinna ajal. Lisaks eeldatakse, et klaas-klaasmoodulite kasutamine toob kaasa pikema kasutusea
elu.9
Kahepoolse turuosa positiivne prognoos
Eeldatakse, et bifatsiaalsete moodulite tähtsus kasvab kogu maailmas. Prognoosid ulatuvad 20% vahemikku
202610 40 protsendini 2025. aastal.11Lisaks hinnavahele tekitab raskusi ka see, et bifacial STC küsimus pole veel lahendatud. Muud probleemid on paneelide tagaosa puhastamine ja paigalduskonstruktsioonist põhjustatud kuumade kohtade tekkimine. Positiivne on see, et bifatsiaalsete moodulite tarneajad on normaliseerunud ja saagikuse simulatsioonid annavad usaldusväärsed väärtused.
Järeldus: kahepoolsed PV-elektrijaamad uue süsteemikujunduse ja ärikorpustega
Bifacial PV moodulid toodavad samal mooduli pinnal rohkem energiat läbi päikeseenergiaga aktiivse paneeli tagaosa ümbritseva pinna peegelduvuse tõttu. Kui paigaldus- ja BoS-i kulud on samal tasemel, annab see suurema tootluse, mis tavaliselt ületab bifatsiaalsete moodulite kõrgemaid kulusid. Lisaks on bifacial moodulid ette nähtud kasutamiseks müratõketes, ujuvates fotoelektrijaamades ja vertikaalselt paigaldatud
PV süsteemid. Kuna vertikaalselt paigaldatud elektrijaamade puhul saab maad ka edaspidi kasutada põllumajanduslikel eesmärkidel, kõrvaldab see maatarbimise vastuolulise küsimuse12ja seega suureneb võimalus saada vastavad load. Samas tõotab seda tüüpi elektrijaamade tootmisprofiil elektribörsil suuremat tootlust, mis on eriti atraktiivne väljaspool EEG toetusskeemi töötavate elektrijaamade puhul. Seetõttu on põhimõtteliselt igal juhul soovitatav tulevastes projektides kaaluda bifacial PV-mooduleid ja nende vertikaalset paigaldust.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering (London), 237(7), lk. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Bifatsiaalse PV saagise albeedosõltuvuse uuringud
3 Guo, S., Walsh, TM ja Peters, M. (2013) „Vertikaalselt paigaldatud bifacial fotogalvaanilised moodulid: globaalne analüüs”, Energy, 61, lk 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. ja Kurz, H. (2015a) 'Analysis of the year performance of bifacial
moodulid ja optimeerimismeetodid”, IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), lk 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Bifacial Modules – Simulation and Experiment. Stuttgarti ülikool
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. ja Heckmann, M. (2016) „The Need of Frameless Mounting Structures for Vertical Mounting of Bifacial PV Modules”, in 32nd EU PVSEC
7 „Ujuv PV – Schwimmende Photovoltaikanlagen als neuer Trend” (EnEws: Ausgabe veebruar 2019)
8 PV Magazini veebiseminari põhjal 25.10.2018; Slaidid abrufbar aadressil: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Järgmine 2p
10 rahvusvaheline fotogalvaanilise tehnoloogia tegevuskava (ITRPV), märts 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/