Bifaciale zonnepanelen voor straatlantaars: wanneer de extra opbrengst echt merkbaar is

Hoe bifaciale panelen werken

Een traditioneel monofacilaal zonnepanel bevat alleen celletjes aan de voorzijde. Een bifacilaal zonnepanel heeft celletjes aan beide kanten: de voorzijde absorbeert direct zonlicht, terwijl de achterkant het licht opneemt dat van de onderliggende oppervlakken wordt geretrefeld.

De fysieke principes zijn op beide kanten gelijk: het zonlicht stimuleert elektronen en holten in het halfgeleidingsmateriaal, waarna het licht in elektriciteit wordt omgezet. Het verschil zit in het beschikbare licht; de achterkant van het paneel produceert alleen energie als er een reflecterende laag onder ligt.

Waar de extra opbrengst van 10–30% vandaan komt

De reflectie van het achterste deel van een bifaciale zonnepanel hangt af van twee factoren: de reflectiviteit (albedo) van de onderliggende oppervlaktes en hoe veel lucht en grond het achterste deel van het panel kan zien.

Albedo: Asfalt reflecteert ongeveer een tiende van het licht dat er op valt; lichtbeton reflecteert veel meer licht; sneeuw en water reflecteren zelfs nog meer licht. Een panel dat is geplaatst op zand in de woestijn of op een wit dak ziet een helder oppervlak; een panel dat is geplaatst op een verse asfaltweg ziet daarentegen een minder helder oppervlak.

Geometrie: De reflectie van het achterste deel van het panel neemt toe naarmate het panel hoger wordt geplaatst en er meer ruimte is tussen het panel en de onderliggende oppervlaktes. Een panel dat zich dicht tegen een paal bevindt, heeft namelijk een deels afgesloten achterste deel.

Het cijfer van 10–30% voor de efficiëntie van bifaciale zonnepanelen geldt voor installaties met hoge albedo en veel open ruimte. Dit cijfer is geen eigenschap van het panel alleen, maar van het panel in combinatie met de onderliggende omgeving.

Waar bifaciale zonnepanelen niet zo effectief zijn: lichtmasten

Bij het gebruik van bifaciale zonnepanelen op lichtmasten is de efficiëntie vaak lager dan op andere ondergronden. Dit komt doordat de achterste kant van het panel gedeeltelijk wordt afgesloten door de mast, waardoor de reflectie van het licht wordt beperkt.

De typische montage van straatlantaarnen vormt in feite het slechtste scenario voor bifaciale panelen: het paneel zit op het hoofdelement van de lantaarn, op een hoogte van enkele meters boven de straat (op de asfaltlaag), met de paal erachter. De achterkant van het paneel is richting de paal gericht, waardoor de grond eronder in duisternis blijft. Het eerlijke antwoord van ingenieurs is dat de toegevoegde efficiëntie bij deze montage minimaal is en dat de extra kosten van bifaciale panelen zich niet terugverdienen.

Er zijn nog twee belangrijke aandachtspunten: wanneer de achterkant van het paneel gedeeltelijk wordt beschadigd door schaduw (van een paal, een klem of een muur), ontstaat hetzelfde probleem met de stroomverdeling als bij conventionele panelen. Bovendien zijn de economische voordelen alleen van toepassing als de extra energieopwekking leidt tot minder panelen, een kleiner aantal montages en lagere kosten voor de infrastructuur. Als de locatie echter nog steeds dezelfde paal, dezelfde montages en dezelfde besturingssystemen vereist, zijn de extra kosten van bifaciale panelen niet terecht.

Waar bifaciale panelen echt hun plaats kunnen vinden

Bifaciale panelen zijn pas echt nuttig op plekken waar de lichtomstandigheden zeer ongelijkmatig zijn, bijvoorbeeld in gebieden met veel schaduw of waar de luchttemperatuur sterk kan variëren. Op deze plekken kunnen bifaciale panelen de lichtopwekking efficiënter regelen, waardoor ze de extra kosten meer dan waard zijn.

• Grote, op de grond geplaatste zonnepanelen in woestijnen en open gebieden: De grond heeft een hoge albedo-waarde en de open geometrie zorgt ervoor dat het reflecteerde licht een belangrijke rol speelt. Grotere projecten hebben zelfs een merkbaar toename in de opgewekte energie geconstateerd.
• Reflecterende daken en parkeerplaatsen: Industriële gebouwen met lichtkleurige daken zorgen ervoor dat het licht direct op de zonnepanelen valt.
• Drijvende installaties: Het water weerkaatst het licht sterk, waardoor de achterkant van de zonnepanelen een helder, bewegend ‘spiegeltje’ vormt; in deze gevallen zijn bifaciale zonnepanelen bijna uitdrukkelijk ontworpen voor deze toepassing.

Wat we specificeren…

Op onze fabriek wordt standaard gebruik gemaakt van monofaciale lichtarmaturen voor straatlantaarnen. Wanneer distributeurs vragen hebben over bifaciale panelen, beginnen ze meestal met de vraag: ‘De prestaties van bifaciale panelen zijn toch 10-30% beter, of niet?’ De beslissing om wel of niet bifaciale panelen te gebruiken wordt vervolgens bepaald door factoren als het albedo van de omgeving en de montagetechniek op de specifieke locatie. We kiezen voor bifaciale panelen wanneer de locatie een carport is, een reflecterend dak heeft of een open ruimte met hoge albedo. Voor lantaarnpalen op wegen en paden gebruiken we echter monofaciale panelen. Beide opties kunnen worden vergeleken met behulp van het lichtontwerpstool en de rekenhulp voor de grootte van de besturingseenheden. Daarnaast kunnen onze integrale zonnelichtarmaturen worden vergeleken op basis van de specifieke fabriekse instellingen.

Wat deze pagina niet behandelt:

Deze pagina gaat alleen over bifaciale panelen in DC-lichtarmaturen. Ze behandelt geen bifaciale panelen op grotere schaal (utility-scale), geen systeem voor het volgen van de zon (tracking systems) en geen technieken voor het bouwen van zonnepanelen op drijvende ondergronden (floating plant engineering). Die onderwerpen vallen onder andere disciplines.