Współczynnik bifacjalności (φ) to stosunek parametru tylnej strony modułu bifacjalnego do tego samego parametru strony przedniej, gdy każdą z nich oświetla się osobno w warunkach STC. W kartach katalogowych podaje się zwykle współczynnik dla mocy: φPmax = Pmax tyłu / Pmax przodu. Zapis „80±5%” znaczy, że tył modułu daje mniej więcej cztery piąte mocy przodu przy tym samym oświetleniu.
Jak się go mierzy
Metodę opisuje specyfikacja IEC TS 60904-1-2. Każdą stronę mierzy się w 1000 W/m², a drugą przy tym zasłania się ciemnym, nieodbijającym tłem. Oprócz φPmax norma definiuje też współczynniki dla prądu zwarcia (φIsc) i napięcia (φVoc). Te liczby nie muszą być równe, a zespół Fraunhofer ISE (Rauer i in., 2020) nazywa φIsc fizycznie najbardziej miarodajnym i proponuje opierać na nim przeliczenia. Norma IEC 61215-1 wymaga, żeby tabliczka modułu dwustronnego podawała wszystkie trzy współczynniki.
Typowe wartości
Wartość zależy przede wszystkim od technologii ogniw. Jinko podaje dla modułu Tiger Neo 3.0 (TOPCon) 85±5% i porównuje go z ok. 80% dla typowego TOPCon i 70-75% dla modułów Back Contact. Starsza seria Tiger Neo JKM570-590N ma w karcie 80±5%. Wśród modułów dwustronnych w bazie PV Index mediana wynosi 80%. Moduły dwustronne to 55% wszystkich modułów w bazie.
Liczby z wykresu
| Współczynnik bifacjalności (%) | Liczba modeli |
|---|---|
| 60,0 do 62,5 | 18 |
| 62,5 do 65,0 | 0 |
| 65,0 do 67,5 | 14 |
| 67,5 do 70,0 | 4 |
| 70,0 do 72,5 | 1329 |
| 72,5 do 75,0 | 37 |
| 75,0 do 77,5 | 153 |
| 77,5 do 80,0 | 20 |
| 80,0 do 82,5 | 3485 |
| 82,5 do 85,0 | 25 |
| 85,0 do 87,5 | 383 |
| 87,5 do 90,0 | 15 |
| 90,0 do 92,5 | 221 |
| 92,5 do 95,0 | 44 |
Ile to daje energii
Współczynnik mówi, jak tył zamienia światło, ale nie ile tego światła dostaje. Specyfikacja IEC TS 60904-1-2 liczy natężenie równoważne: promieniowanie z przodu plus φ razy promieniowanie z tyłu. Norma IEC 61215-1 przyjmuje do weryfikacji tabliczki warunki BNPI: 1000 W/m² z przodu i 135 W/m² z tyłu. Moduł z φ = 80% dostaje wtedy równowartość ok. 1108 W/m², czyli w przybliżeniu o 11% więcej mocy niż w samym STC.
Światło na tyle modułu bifacjalnego
Wybierz podłoże pod modułem, podnieś go i pochyl, i patrz, ile odbitego światła dociera do jego tyłu i ile to dodaje do mocy.
Jak to jest liczone
Scena to przekrój: jeden moduł o podanej długości, nachylony, z dolną krawędzią na podanej wysokości nad płaskim, otwartym terenem ciągnącym się w obie strony, więc odpowiada pojedynczemu długiemu rzędowi. Słońce stoi prostopadle do modułu, czyli w godzinie, pod którą projektuje się moduł nachylony dla swojego miejsca. Jego cień na ziemi ma wtedy długość modułu podzieloną przez cosinus kąta nachylenia i zaczyna się wysokość × tg(nachylenie) za dolną krawędzią.
Ze światła padającego na otwarty teren 30% przyjmuje się jako rozproszone, z równomiernego nieba, a resztę jako bezpośrednie. Punkt na ziemi dostaje część bezpośrednią tylko poza cieniem, a część rozproszoną pomnożoną przez udział nieba, które wciąż widzi obok modułu. Widok tyłu na ziemię jest dzielony na paski co 1 cm, każdy ważony współczynnikiem widzenia z metody skrzyżowanych nici (metoda Hottela, dokładna dla przekroju), a światło z ziemi mnoży się przez albedo. Tył widzi też trochę nieba i to również się liczy.
Stosunek światła z tyłu do światła z przodu to ta suma podzielona przez światło na przodzie; zysk bifacjalny to współczynnik bifacjalności razy ten stosunek, a dodatkowa energia to zysk razy wpisany uzysk na kWp. Sufit w odczycie to ten sam moduł postawiony tak wysoko, że jego cień przestaje się liczyć.
To zgrubny szacunek planistyczny dla jednej chwili, użyty tak, jakby obowiązywał przez cały rok. Pomija to, co mają prawdziwe instalacje: sąsiednie rzędy, które zacieniają sobie nawzajem ziemię i często o połowę zmniejszają światło z tyłu; ramę, szyny i słupy za modułem; udział światła rozproszonego zmieniający się z pogodą i porą roku; nierównomierne światło na tyle, które kosztuje więcej, niż sugeruje jego średnia; i słońce, które się porusza. Śnieg na ziemi zwykle oznacza też śnieg na przodzie. Ustawienia albedo to typowe wartości podręcznikowe, przykładowe dane wejściowe, a nie pomiary twojego podłoża.
Model poglądowy, nie pomiar.
Ile światła trafia na tył, zależy od podłoża (albedo), wysokości montażu i odstępów między rzędami. Na dachu skośnym, gdzie moduł leży tuż nad dachówką, tył dostaje niewiele i zysk jest mały. Na jasnym podłożu, na wysokiej konstrukcji naziemnej, nad zieloną albo białą membraną dachu płaskiego, w ustawieniu pionowym wschód-zachód albo na wiacie zysk jest wyraźny.
Na co uważać
- Prąd jest wyższy niż w STC przodu. Przewody, bezpieczniki i wejście falownika dobiera się do prądu z tyłem włącznie; karta podaje Isc przy BNPI. Patrz Isc i bezpiecznik szeregowy.
- Porównuj tę samą wielkość. φPmax i φIsc to różne liczby; producenci nie zawsze piszą, którą podają.
- Czy to się opłaca, zależy od miejsca montażu: czy warto kupić panel bifacjalny.
Źródła
- IEC TS 60904-1-2:2019, podgląd specyfikacji: definicje współczynników bifacjalności
- IEC 61215-1:2021, podgląd normy: BNPI i oznakowanie modułów bifacjalnych
- Rauer i in., Comprehensive evaluation of IEC measurement procedures for bifacial solar cells and modules, Fraunhofer ISE, 37. EU PVSEC 2020 (φIsc jako współczynnik fizycznie najbardziej miarodajny)
- JinkoSolar: Tiger Neo 3.0 (współczynnik bifacjalności 85±5%)
- Karta katalogowa Jinko Tiger Neo JKM570-590N-72HL4-BDV (80±5%)