W obliczu wahań europejskich rynków energii oraz zmieniających się sposobów wykorzystania gruntów coraz więcej projektów ponownie ocenia układ systemów PV. W porównaniu z tradycyjnymi konstrukcjami nachylonymi, pionowo instalowane moduły bifacjalne coraz częściej znajdują zastosowanie w praktyce – szczególnie w projektach agrifotowoltaicznych, ogrodzeniach PV oraz w regionach o wyższych szerokościach geograficznych.
W praktyce wydajność systemu zależy nie tylko od samych modułów, lecz także od takich czynników jak odbijalność podłoża, zmienność sezonowa czy układ rzędów. W efekcie podobne projekty mogą przynosić wyraźnie różne rezultaty, co sprawia, że pytanie o realną dodatkową wartość pionowych systemów bifacjalnych pozostaje w centrum zainteresowania europejskiego środowiska inżynieryjnego.
Spis treści
- Dlaczego pionowe systemy bifacjalne zyskują znaczenie w Europie?
- Główne mechanizmy dodatkowych uzysków w instalacjach pionowych
- Jak czynniki środowiskowe i projektowe wpływają na uzysk bifacjalny
- W jakich zastosowaniach warto rozważyć pionowe systemy bifacjalne?
1. Dlaczego pionowe systemy bifacjalne zyskują znaczenie w Europie?
W ostatnich latach wiele projektów w Europie zaczęło ponownie testować alternatywne układy instalacji PV. Pionowe systemy bifacjalne przestały być rozwiązaniem wyłącznie eksperymentalnym i coraz częściej pojawiają się w projektach agrifotowoltaicznych, przy zagospodarowaniu granic działek oraz w regionach o wyższych szerokościach geograficznych. Niektórzy deweloperzy wykorzystują je jako element ogrodzeń, łącząc funkcję wykorzystania terenu z produkcją energii.
Zmiana ta wiąże się także z warunkami rynkowymi. Wraz ze wzrostem zmienności cen energii większego znaczenia nabiera rozkład produkcji w ciągu dnia, a nie tylko roczna ilość energii. W przeciwieństwie do tradycyjnych instalacji, które koncentrują produkcję w południe, pionowy układ często utrzymuje produkcję również rano i wieczorem — co zyskuje coraz większe zainteresowanie.
Doświadczenia eksploatacyjne z Europy Północnej i Środkowej wskazują ponadto, że przy niskim zimowym kącie padania słońca warunki napromienienia dla pionowych modułów pozostają stosunkowo stabilne. Jednocześnie ograniczone jest ryzyko długotrwałego zalegania śniegu na powierzchni modułów, co czyni zimową wydajność istotnym aspektem dla wielu projektów.
Rosnące zainteresowanie pionowymi systemami bifacjalnymi wynika najczęściej z następujących czynników:
- Chęci łączenia produkcji energii z użytkowaniem rolniczym lub na ograniczonych terenach
- Skupienia na produkcji porannej i wieczornej oraz jej dopasowaniu do cen energii
- Poszukiwania stabilniejszej produkcji zimowej w regionach o wyższych szerokościach geograficznych
- Optymalizacji pracy systemu poprzez alternatywne układy instalacji
Nie oznacza to jednak, że systemy pionowe zastąpią rozwiązania tradycyjne. W określonych warunkach są one coraz częściej postrzegane jako opcja warta rozważenia.
2. Jakie mechanizmy stoją za dodatkowymi uzyskami w instalacjach pionowych?
Potencjalna wartość pionowych systemów bifacjalnych wynika zazwyczaj z połączenia kilku czynników. W przeciwieństwie do tradycyjnych układów opartych głównie na napromienieniu przedniej strony, pionowa instalacja zmienia sposób odbioru światła przez moduły i wpływa na charakter pracy systemu.
Dodatkowe uzyski wynikają przede wszystkim z następujących aspektów:
- Zmiana profilu produkcji energii
Przy pionowej orientacji wschód–zachód nisko padające promienie słoneczne rano i wieczorem mogą bezpośrednio docierać do powierzchni modułów. Dzięki temu system utrzymuje produkcję w okresach, gdy tradycyjne instalacje generują mniej energii. Bardziej równomierny profil produkcji może mieć szczególną wartość na rynkach o dużej zmienności cen energii. - Lepsze wykorzystanie napromienienia bifacjalnego
Pionowa instalacja zapewnia obu stronom modułu szersze pole widzenia. Rozproszone światło odbite od podłoża i otoczenia może stale docierać do tylnej strony modułu. Przy korzystnych warunkach odbicia staje się ono istotnym źródłem dodatkowej energii i ważnym elementem uzysku bifacjalnego. - Wpływ warunków pracy na długoterminową wydajność
Pionowo zainstalowane moduły są mniej podatne na gromadzenie się wody i zabrudzeń, co zwiększa skuteczność naturalnego czyszczenia przez opady. W niektórych środowiskach może to ograniczyć straty wynikające z zanieczyszczeń. Choć efekt krótkoterminowy bywa niewielki, w dłuższej perspektywie może przełożyć się na bardziej stabilną produkcję energii.
Ogólnie rzecz biorąc, wartość pionowych systemów bifacjalnych nie polega na zwiększeniu mocy szczytowej, lecz na synergii różnych mechanizmów, które w określonych warunkach pozwalają uzyskać inne charakterystyki pracy niż w tradycyjnych układach.
3. Jak czynniki środowiskowe i projektowe wpływają na uzysk bifacjalny?
W praktyce uzysk bifacjalny nie jest wartością stałą, lecz zmienia się w zależności od warunków środowiskowych i projektu systemu. Jednym z najbardziej bezpośrednich, a jednocześnie często niedocenianych czynników jest refleksyjność podłoża.
Europejskie badania i doświadczenia projektowe wskazują, że przy typowych warunkach odbicia roczny wzrost produkcji w systemach bifacjalnych wynosi około 10%. W środowiskach o wysokiej refleksyjności lub pokrytych śniegiem może on wzrosnąć do około 20% lub więcej.
3.1 Jak warunki podłoża mogą zwiększać uzysk bifacjalny
Refleksyjność podłoża bezpośrednio wpływa na ilość promieniowania docierającego do tylnej strony modułów, a tym samym na całkowitą wydajność systemu. Badania pokazują, że wraz ze wzrostem zdolności odbijania rośnie także udział napromienienia tylnego.
Scenariusz zimowy: naturalne wzmocnienie odbicia przez śnieg
W Europie Północnej, regionach alpejskich oraz części Europy Środkowej pokrywa śnieżna znacząco zwiększa refleksyjność podłoża. Powoduje to wzrost napromienienia tylnej strony modułów bifacjalnych, co może prowadzić do wyższej produkcji energii niż standardowo zakładano. Badania wskazują, że w okresach zalegania śniegu uzysk bifacjalny może osiągać około 20%.
Dodatkowo pionowa instalacja ogranicza ryzyko długotrwałego zalegania śniegu na powierzchni modułów, co sprzyja utrzymaniu stabilnej produkcji zimą.
Scenariusz bezśnieżny: sztuczna poprawa refleksyjności
W regionach bez pokrywy śnieżnej uzysk można zwiększyć poprzez optymalizację materiałów podłoża, na przykład poprzez:
- zastosowanie białego żwiru lub jasnych kamieni
- użycie jasnego betonu lub powłok refleksyjnych
- utrzymywanie czystości podłoża w celu ograniczenia pochłaniania światła
- wybór materiałów gruntowych o wyższej refleksyjności
Test przeprowadzony w Mediolanie wykazał, że zastosowanie materiałów o wysokiej refleksyjności pod modułami może zwiększyć produkcję energii o około 20%, co potwierdza bezpośredni wpływ warunków podłoża na napromienienie tylnej strony. Należy jednak pamiętać, że takie działania są elementem projektowym na poziomie systemu i wymagają oceny pod kątem kosztów utrzymania oraz warunków lokalnych.
3.2 Układ instalacji i warunki zacienienia
Oprócz warunków podłoża na wydajność systemu wpływają także szerokość geograficzna, ścieżka słońca oraz odstępy między rzędami. Ograniczona przestrzeń za modułem lub zwiększone zacienienie mogą prowadzić do różnic w produkcji, nawet przy identycznych parametrach modułów.
W instalacjach dachowych takie ograniczenia są częste – na przykład z powodu stref technicznych, attyk czy przejść serwisowych. Dlatego uzysk bifacjalny bywa tam niższy niż w instalacjach naziemnych.
Ogólnie rzecz biorąc, wydajność systemów bifacjalnych zależy bardziej od dopasowania warunków lokalnych i strategii projektowej niż od samych parametrów modułów. Z tego względu czynniki środowiskowe powinny być uwzględniane równolegle z projektem systemu już na etapie jego oceny.
4. W jakich zastosowaniach warto rozważyć pionowe systemy bifacjalne?
Pionowe systemy bifacjalne nie są rozwiązaniem uniwersalnym, lecz najlepiej sprawdzają się w określonych warunkach środowiskowych i przy konkretnych celach projektowych. Z doświadczeń europejskich wynika, że są szczególnie atrakcyjne tam, gdzie dostępne jest stabilne światło rozproszone lub gdzie istotniejszy jest profil produkcji energii niż maksymalna moc chwilowa.
4.1 W jakich projektach mają największy potencjał?
Na szczególną uwagę zasługują następujące scenariusze:
- Regiony o wyższych szerokościach geograficznych lub z wyraźną pokrywą śnieżną zimą
Śnieg znacząco zwiększa refleksyjność podłoża, a pionowa instalacja ogranicza jego zaleganie na modułach, co sprzyja stabilnej produkcji zimą. - Projekty agrifotowoltaiczne lub o ograniczonej dostępności terenu
Pionowe ustawienie w mniejszym stopniu zakłóca aktywność na gruncie i łatwiej integruje się z funkcjami rolniczymi lub wielofunkcyjnym wykorzystaniem przestrzeni. - Instalacje ogrodzeniowe i infrastruktura liniowa
Na przykład wzdłuż autostrad czy na terenach przemysłowych, gdzie pionowe moduły umożliwiają produkcję energii na ograniczonej powierzchni. - Projekty na rynkach o dużej zmienności cen energii, z naciskiem na produkcję poranną i wieczorną
Pionowe systemy zapewniają bardziej zrównoważony profil produkcji poza godzinami południowymi, co może zwiększać wartość wykorzystania energii.
W instalacjach dachowych o ograniczonej przestrzeni lub większym zacienieniu taki układ nie zawsze przynosi przewagi i wymaga indywidualnej oceny. Nawet po określeniu odpowiedniego zastosowania, dobór modułów pozostaje kluczowy.
4.2 Jakie moduły najlepiej sprawdzają się w zastosowaniach pionowych?
Wybór modułu powinien być dopasowany do celu projektu. W systemach agrifotowoltaicznych, ogrodzeniowych lub wymagających kompatybilności przestrzennej lepiej sprawdzają się moduły o częściowej przepuszczalności światła lub ograniczonym zacienieniu.
Europejskie badania wskazują, że optymalna dystrybucja światła w systemach agrifotowoltaicznych może tworzyć synergię między produkcją energii a uprawą roślin, zwiększając efektywność wykorzystania terenu (EPJ-PV, 2024). Badania terenowe Fraunhofer ISE wykazały, że półprzezroczyste systemy PV mogą w określonych warunkach zwiększyć łączną efektywność wykorzystania gruntów do ponad 160% oraz poprawić plony o około 16% (Fraunhofer ISE, 2019).
W związku z tym w pionowych układach bifacjalnych rośnie zainteresowanie częściowo transparentnymi modułami TOPCon. Dzięki ograniczeniu zacienienia od strony frontowej umożliwiają one bardziej równomierne rozproszenie światła i lepszą integrację przestrzenną. W projektach agrifotowoltaicznych i ogrodzeniowych sprzyja to równowadze między produkcją energii a funkcjonalnym wykorzystaniem terenu.
Nie oznacza to jednak, że moduły transparentne są zawsze korzystniejsze. Ich rzeczywista efektywność zależy od takich czynników jak refleksyjność podłoża, odstępy między rzędami czy cele ekonomiczne projektu. Kluczowe znaczenie ma dopasowanie technologii do warunków zastosowania, a nie sama ścieżka technologiczna.
Pionowe systemy bifacjalne nie gwarantują wyższej produkcji energii w każdym projekcie. Ich wartość polega przede wszystkim na optymalizacji profilu produkcji i pracy systemu w określonych warunkach. Gdy warunki lokalne, środowisko odbiciowe i układ instalacji są odpowiednio dopasowane, rozwiązanie to może być atrakcyjną opcją. Decyzja o zastosowaniu pionowych systemów bifacjalnych powinna więc opierać się na kompleksowej analizie projektu, a nie wyłącznie na teoretycznym potencjale uzysku.
Maysun Solar oferuje na rynek europejski moduły fotowoltaiczne oparte na wiodących technologiach, takich jak technologiach IBC, technologiach TOPCon, technologiach HJT, dostosowane do różnych warunków lokalnych i wymagań systemowych. Na etapie oceny projektu wspieramy partnerów w doborze mocy i konstrukcji modułów zgodnie z lokalnym środowiskiem, układem instalacji i celami produkcji energii — aby lepiej dopasować system do rzeczywistych warunków pracy.
Referencje:
pv magazine Global. Bifacial solar modules shine in snowy environments. 23 May 2022.
https://www.pv-magazine.com/2022/05/23/bifacial-solar-modules-shine-in-snowy-environments/
European Commission Joint Research Centre. PVGIS — Photovoltaic Geographical Information System.
https://joint-research-centre.ec.europa.eu/pvgis
Fraunhofer ISE. Photovoltaics Report. 2024.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
Fraunhofer ISE. Agrophotovoltaics: High harvesting yield in hot summer of 2018. 2019.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2019/agrophotovoltaics-hight-harvesting-yield-in-hot-summer-of-2018.html
European Physical Journal Photovoltaics. Agrivoltaic systems and land-use efficiency analysis. 2024.
https://www.epj-pv.org/articles/epjpv/full_html/2024/01/pv20230076/pv20230076.html
International Energy Agency (IEA PVPS). Trends in Photovoltaic Applications 2023.
https://iea-pvps.org/trends-reports/
Może Ci się spodobać: