Podwójnie stronne panele słoneczne do latarni ulicznych: gdy zysk jest rzeczywisty

Jak działają panele podwójnie stronne

Standardowy panel słoneczny ma cząsteczki fotowoltowe tylko na przedniej stronie, natomiast panel podwójnie stronny znajduje je na obu stronach: przednia strona przyjmuje światło słoneczne bezpośrednio, a tylna – światło odbite od podłoża, dachu lub wody.

Fizyka procesu jest identyczna na obu stronach: światło docierające do półprzewodnika wywołuje powstanie par elektron–dziero, a cząsteczki fotowoltowe przekształcają to światło w prąd elektryczny. Różnica polega wyłącznie na ilości dostępnego światła – tylna strona panelu generuje energię tylko wtedy, gdy pod nią znajduje się jakieś odblaskowe podłoże.

Od czego wynika ten 10–30% wzrostu wydajności?

Efektywność oświetlenia od strony tyłu panelu solarnego zależą od dwóch czynników: odblaskowości powierzchni znajdującej się poniżej (albedo) oraz ilości nieba i ziemi, które widzi tylna strona panelu.

Albedo: Asfalt odbija mniej więcej jedną dziesiątą światła, jakie na niego pada; beton odbija kilka razy więcej światła; śnieg i woda odbijają jeszcze więcej światła. Panel umieszczone na pustynnym piasku lub na białym dachu ma jasną powierzchnię do odbijania światła; panel umieszczone na świeżo wyasyfaltowanej drodze nie ma takiej jasnej powierzchni.

Geometria: Efektywność oświetlenia od strony tyłu rośnie wraz z wzrostem wysokości panelu i większą otwartością jego położenia – wtedy panel widzi większą powierzchnię odblaskową i mniej swojej własnej konstrukcji. Panel umieszczone blisko słupa ma częściowo przykrytą tylną stronę.

Uwzględniony przedział wartości od 10 do 30% dotyczy instalacji z panelami typu bifacial w środowiskach o wysokim albedo i dużym otwarciu. Jest to wynik współdziałania samego panelu oraz powierzchni, na której jest umieszczone. Nie jest to właściwość samego panelu, lecz zależy od kombinacji tych dwóch elementów.

W jakich przypadkach technologia bifacial nie jest korzystna w aplikacjach oświetlenia ulicznego?

Technologia bifacial nie jest efektywna w aplikacjach oświetlenia ulicznego, gdy powierzchnia, na której znajduje się panel, ma niski albedo (np. asfalt lub beton) lub gdy panel jest częściowo przykryty przez inne elementy (np. słupy). W takich przypadkach większość światła jest pochłonięta, a nie odbijana, więc efektywność oświetlenia jest ograniczona.

Standardowe montaże lamp ulicznych stanowią najgorszy scenarij dla paneli o dwóch stronach (bifacial panels): panel znajduje się na głowie lampy, na wysokości kilku metrów nad asfaltem, a słup znajduje się za nią. Odwrotna strona panelu jest skierowana do osi lampy, więc obszar poniżej jest w ciemności. Szczere odpowiedź inżynieryjnie jest taka, że korzyść z takiego rozwiązania jest niewielka i nie pokrywa kosztów dodatkowych paneli.

Dodatkowe uwagi: zróżnicowana zasłona światła na odwrotnej stronie panelu (słup, elementy montażowe, ściana) powoduje ten sam problem nieskuteczności działania panelu, co w przypadku paneli z częściowo zasłoniętą powierzchnią. Ekonomiczna efektywność takiego rozwiązania jest możliwa tylko wtedy, gdy dodatkowa produkcja energii pozwala zmniejszyć ilość potrzebnych elementów (mniej paneli, mniejszy zestaw, tańsza infrastruktura). Jeśli na miejscu montażu są już potrzebne ten sam słup, ten sam zestaw elementów i ten sam kontroler, to koszt dodatkowych paneli nie odniesie żadnych korzyści.

– Wielkie, naziemne układy słoneczne w pustyniach i na otwartych terenach: Podłoże o wysokim albedo oraz otwarta geometria sprawiają, że odblask światła ma istotne znaczenie; duże projekty pokazały wyraźne wzrosty wydajności energii. – Odblaskowe dachy i garaże: Przemysłowe budynki z jasno zabarwionymi dachami tworzą jasną powierzchnię tuż pod panelami słonecznymi. – Płynące instalacje: Woda silnie odbija światło, więc tylna strona paneli przypomina jasne, „ruchome” lustro – w takich przypadkach układy słoneczne z dwoma stronami są właściwie specjalnie zaprojektowane z myślą o odblasku światła.

Co wskazujemy w naszych specyfikacjach?

W naszym zakładzie standardowym rozwiązaniem dla lamp ulicznych są monofacjalne panele świetlne. Pytania dotyczące zastosowania bifacjalnych paneli od dystrybutorów zwykle zaczynają się od stwierdzenia: „Bifacjalne panele są o 10–30% lepsze, prawda?”, a potem dotyczą parametrów takich jak albedo powierzchni i geometria montażu na miejscu instalacji. Bifacjalne panele wybieramy w przypadkach, gdy obiektem jest garaż, pokład o wysokim albedo lub otwarty teren o dużym odblasku światła; natomiast monofacjalne panele są stosowane do lamp umieszczonej na słupach na drogach i ścieżkach. Obie opcje można sprawdzić za pomocą narzędzia do projektowania oświetlenia oraz kalkulatora do wyboru rozmiarów kontrolerów. Ponadto możesz porównać naszą linię produktów solarnych lamp ulicznych typu „all-in-one w zależności od konfiguracji dostosowanych do wymagań lokalizacji.

Co na tej stronie nie jest opisane

Na tej stronie omawiane są tylko bifacjalne panele świetlne stosowane w lampach zasilanych na napięcie stałe (DC). Nie dotyczymy się rozwiązań na dużą skalę, systemów sterowania kierunku promieniowania światła ani projektowania instalacji na wodach. Te tematy należą do innych dziedzin.