Bifaciální fotovoltaické panely: jak fungují a kdy dokážou zvýšit výrobu elektřiny?

Bifaciální fotovoltaické panely dokážou využívat sluneční záření z přední i zadní strany. Díky odraženému světlu tak mohou ve vhodných podmínkách zvýšit celkovou výrobu elektřiny. Jak bifaciální technologie funguje a co rozhoduje o jejím skutečném přínosu?

Co je bifaciální fotovoltaický panel?

Běžný jednostranný neboli monofaciální fotovoltaický panel využívá pro výrobu elektřiny především sluneční záření dopadající na jeho přední aktivní stranu. Bifaciální fotovoltaický panel má aktivní také zadní stranu, a může proto využívat i světlo, které se k ní dostane přímo nebo odrazem od okolního povrchu.

Princip je poměrně jednoduchý. Na přední stranu panelu dopadá přímé a rozptýlené sluneční záření. Část světla však dopadá také na zem, střechu nebo jiný povrch pod fotovoltaickou instalací. Odtud se může odrazit směrem k zadní straně panelu, kde je opět přeměněno na elektrickou energii.

Bifaciální technologie tak umožňuje získat z vhodně navržené fotovoltaické instalace dodatečnou výrobu elektřiny ze zadní strany panelů.

Co znamená bifacialita panelu?

V technických parametrech bifaciálních panelů se můžeme setkat s údajem označovaným jako bifacialita. Zjednodušeně vyjadřuje poměr výkonu zadní strany vůči straně přední při definovaných testovacích podmínkách. Je důležité tento parametr nezaměňovat s očekávaným zvýšením výroby celé fotovoltaické elektrárny.

Pokud má například panel bifacialitu 70 %, neznamená to, že bude v reálném provozu vyrábět o 70 % více elektřiny. Skutečný energetický přínos zadní strany závisí na množství světla, které na ni dopadne.

Na čem závisí přínos bifaciálních panelů?

Neexistuje jedno univerzální procento, o které bifaciální panel zvýší výrobu elektřiny. Výsledek ovlivňuje především způsob instalace a prostředí, ve kterém je panel umístěn.

Mezi nejdůležitější faktory patří odrazivost povrchu, výška panelu nad podkladem, sklon panelů, vzdálenost jednotlivých řad a zastínění zadní strany.

1. Odrazivost povrchu – albedo

Jedním z nejdůležitějších parametrů je albedo, tedy schopnost povrchu odrážet dopadající sluneční záření. Světlé a dobře odrazivé povrchy mohou směrem k zadní straně panelu odrazit více světla než tmavé materiály, které velkou část záření absorbují. Při návrhu bifaciálního systému proto může hrát významnou roli také povrch pod samotnými panely.

2. Výška panelu nad povrchem

Zadní strana bifaciálního panelu potřebuje dostatečný přístup ke světlu. Pokud je panel instalován velmi blízko neprůhledného podkladu, množství záření dopadajícího na jeho zadní stranu může být omezené. Větší odstup od podkladu může vytvořit lepší podmínky pro průchod odraženého a rozptýleného světla. Optimální výšku je ale nutné posuzovat společně se sklonem, konstrukcí a dalšími parametry instalace.

3. Sklon a rozestupy panelů

Významnou roli hraje také sklon panelů a vzdálenost jednotlivých řad. Příliš těsně umístěné panely mohou vzájemně omezovat množství světla dopadajícího na povrch pod nimi i na zadní stranu sousedních modulů. U větších bifaciálních fotovoltaických elektráren se proto při návrhu zohledňuje geometrie celého pole.

4. Zastínění zadní strany

Na výrobu zadní strany má vliv také montážní konstrukce, kabeláž a další prvky nacházející se za panelem. Cílem dobře navržené konstrukce je nejen bezpečně upevnit fotovoltaické panely, ale současně zbytečně neomezovat přístup světla k jejich zadní straně.

Kdy mají bifaciální panely největší smysl?

Potenciál bifaciálních solárních panelů lze nejlépe využít v instalacích, kde má zadní strana modulu dostatečný přístup k odraženému nebo rozptýlenému světlu.Může jít například o vyvýšené pozemní konstrukce, některé instalace na plochých střechách nebo jiné systémy s dostatečným prostorem za panelem a vhodným povrchem v jeho okolí. Naopak při montáži velmi blízko neprůhledného a málo odrazivého podkladu může být energetický přínos zadní strany podstatně menší.

JA Solar JAM60D20-380/MB jako příklad bifaciálního panelu

Praktickým příkladem této technologie je JA Solar JAM60D20-380/MB. Jedná se o monokrystalický bifaciální fotovoltaický modul typu sklo–sklo se 120 půlčlánky a jmenovitým výkonem 380 W.

Varianta 380 W dosahuje podle údajů výrobce účinnosti 20,4 %. Modul má rozměry 1774 × 1052 × 35 mm a hmotnost 23 kg. Přední i zadní stranu chrání 2mm sklo.

Výrobce pro tuto řadu uvádí bifacialitu 70 % ± 10 %. U modelových podmínek s poměrem ozáření zadní a přední strany 10 % uvádí pro variantu JAM60D20-380/MB maximální výkon 407 W oproti základnímu jmenovitému výkonu 380 W při standardních testovacích podmínkách.

Tento údaj názorně ukazuje potenciál bifaciální technologie. Nejde však o garantovaný výkon každé instalace, protože skutečný přínos zadní strany závisí na konkrétních světelných a montážních podmínkách.

Vyplatí se bifaciální fotovoltaický panel?

Bifaciální technologie může být zajímavým způsobem, jak z fotovoltaické instalace získat další energii bez zvětšování samotné aktivní plochy panelů. Aby však byla zadní strana skutečně využita, musí mít vhodné podmínky. Při výběru proto není vhodné sledovat pouze jmenovitý výkon ve wattech. U bifaciálních fotovoltaických panelů je důležitá kombinace vlastností samotného modulu a návrhu celé instalace.

Rozhodující může být zejména odrazivost povrchu, výška konstrukce, sklon panelů, jejich rozestupy a zastínění zadní strany. Dobře navržená instalace dokáže potenciál bifaciální technologie využít výrazně lépe než systém, ve kterém je zadní strana panelů téměř bez přístupu světla.