Bifaciální fotovoltaický panel
Oboustranné, neboli bifaciální (z latiny: “dvojitá plocha”) fotovoltaické panely jsou schopné zužitkovat sluneční energii z obou stran panelu. Na první pohled se tato myšlenka může zdát poněkud zcestná.
Představa typické instalace fotovoltaických panelů přece počítá s namířením aktivní strany panelu ke Slunci a vrženým stínem, který sám panel vytváří. Stín tak zdánlivě odsuzuje druhou stranu k pobytu v přítmí.
Jenže ploch pro instalaci dalších panelů není nekonečné množství. Zároveň se účinnost klasických křemíkových panelů blíží k teoretickému fyzikálnímu limitu, která je přibližně 29%. Využitelná je tak maximálně necelá třetina sluneční energie dopadající na FV panel. Zbytek se promění v teplo přehřívající panely a část energie se odrazí do okolí.
Objevují se nové nekřemíkové technologie, jako třeba perovskity. Stále jde však o hudbu budoucnosti, alespoň co se masivního nasazení technologie týče. Zůstaňme tedy ještě chvíli u křemíku.
Klasické jednostranné (monofaciální) panely generují elektrickou energii z přímého slunečního záření. Proto je čelní strana panelu chráněna průhlednými materiály – zasklením a fólií. Zadní strana těchto panelů je zpravidla opatřena plnými (neprůhlednými) materiály.
Oproti tomu bifaciální panely mají články z obou stran a čelní i zadní strana panelu je pak chráněná průhlednými materiály. Připojovací krabice, která je u jednostranných vždy na zadní straně panel, je i u oboustranných zpravidla na zadní straně. Výkon zadní strany je tak nižší minimálně o plochu, kterou zabírá krabice.
K dispozici jsou běžně tři varianty
- Plný oboustranný panel
- Panel s mezerami
- Polopropustný
Plný oboustranný panel
Má aktivní plochu osazenou oboustrannými fotovoltaickými články. Jedinou výjimkou je prostor pro přípojnou krabici, která slouží k připojení panelu do fotovoltaické sítě. Tento přípojný box se instaluje na spodní stranu panelu.
Prostor, který zabírá box, nemůže být osazený fotovoltaickými články, proto je výkon zadního panelu vždy nižší, než výkon čelního panelu. Obě strany panelu jsou chráněné transparentním sklem, případně fólií.
Čelní strana panelu je otočená ke Slunci a zadní strana spoléhá na odraz světla a difuzní neboli rozptýlené sluneční světlo. Jde o takzvaný albedo efekt, kdy okolí panelu a to, co je pod panelem sice nedokonale, ale odráží sluneční paprsky na zadní stranu panelu.
Další možností je instalování panelu vertikálně, jak bude zmíněno později.
Panely s mezerami
jsou jednotlivé oboustranné fotovoltaické články sesazené do matrice s přiznanou mezerou. Mezerami poté proniká část slunečního svit za čelní články a reflexní (odrazivá) plocha, umístěná s patřičným odstupem od zadní strany panelu, směřuje tyto paprsky zpět k zadním článkům.
Polopropustné (semi transparentní) bifaciální panely
Jsou panely, jejichž články jsou z materiálu částečně propouštějící sluneční svit. Můžeme je přirovnat k tmavšími sklu. Tyto bifaciální panely jsou spíše nadstavbou polopropustných jednostranných panelu. Ty si razí cestu k instalaci typu střešní panely skleníku, prosklené zimní zahrady, prosvětlených vnitro bloků a podobně. Jenže tento typ článků není z křemíku, takže jde o jinou technologii typu perovskit a další.
Poznámka: Definice panelů s mezerami a panelů polopropustných je občas zavádějící. Někdy jsou polopropustnými chápané i panely s mezerami, protože částečně propouští, ač mezerami a nikoli díky vlastnosti článků.
Instalace aneb jak zajistit světlo pro druhou stranu panelu
Většina instalací spoléhá v nasměrování čelní strany směrem ke Slunci a zadní strana čerpá sluneční energii z odrazu (takzvaný albedo efekt). Pro instalaci platí zásady umístění jednostranného panelu, ale s tím rozdílem, že musíme zajistit co nejlepší podmínky pro zadní stranu.
Panely umístěné například na poli se musí spoléhat na odraz od povrchu země a také odrazu od dalších panelů, mraků a jiných velkých předmětů umístěných v lokalitě.
Pro polopropustné oboustranné panely se nabízí řešení v instalaci na odrazovou plochu, například stěnu budovy která spíš odráží, než pohlcuje paprsky. Známé je, že vysoké odrazivosti docílíme lesklým materiálem a bílým, stříbrným případně jiným světlým povrchem.
Další možností je instalovat za panel odsazenou odrazovou plochu, kterou může být třeba vnější stěna budovy. Ideální je vysoce odrazivá plocha, nebo bílý nátěr stěny bílou barvou.
Vertikální instalace oboustranných panelů
Co se stane, když bifaciální panel umístíme vertikálně, tedy kolmo k zemi a nasměrujeme rovnoběžně s osou sever-jih? Začne nám vykrývat zvýšenou výrobou spotřebu v ranních a odpoledních hodinách. Následující graf zobrazuje časový snímek nejvyššího výkonu monofaciálního panelu, tedy klasického jednostranného a bifaciálního panelu umístěného do vertikální pozice.
Následující graf znázorňuje nejvýhodnější orientaci jednostranného fotovoltaického panelu směrem na jih (červená křivka) v porovnání s efektivní pozicí vertikálně umístěného oboustranného panelu (modrá křivka), jehož osa směřuje z jihu na sever.
Je patrné, že největší výkon dodává jednostranný panel v poledních hodinách, kdy se Slunce nachází na jihu.
Naopak vertikálně umístěný oboustranný panel vykrývá nejvyšším výkonem ranní a odpolední hodiny.
Společná instalace oboustranných a jednostranných panelů se tak může vzájemně doplňovat v případech, kdy chceme co nejstabilnější pokrytí výroby během dne.
