Nguồn: roedl.com
Ngoài tiềm năng đạt được chi phí năng lượng san bằng thấp hơn (LCOE), các mô-đun PV hai mặt cung cấp các cơ hội lắp đặt và tiếp thị mới. Đổi lại, điều này đi kèm với các lợi thế liên quan như năng suất bổ sung và mật độ công suất cao hơn. Ngoài ra, do cấu hình tạo năng lượng đặc biệt của chúng, các mô-đun hai mặt lắp theo chiều dọc cung cấp lợi thế về giá điện trong thời điểm điện phải được tiếp thị mà không có sự hỗ trợ của EEG và có thể giúp mở ra công dụng mới cho các khu vực không thể tiếp cận được.
Thông tin cơ bản
Về nguyên tắc, các mô-đun quang điện (PV) hai mặt chỉ đơn giản là các mô-đun PV có tiếp điểm phía sau hoàn toàn đã được thay thế bằng tiếp điểm vân tay. Điều này có nghĩa là mặt sau của tấm pin cũng có thể tiếp xúc với bức xạ mặt trời và được sử dụng để sản xuất điện. Lượng bức xạ mặt trời mà mặt sau của tấm pin sẽ nhận được phụ thuộc chủ yếu vào khả năng phản xạ của bề mặt xung quanh và cách lắp đặt các mô-đun. Cái gọi là giá trị albedo là thước đo mức độ phản xạ bức xạ mặt trời của một bề mặt. Ví dụ, giá trị albedo xấp xỉ 10% đối với mặt trời cao trên mặt nước sâu, 10% - 30% đối với đồng cỏ và lên tới 75% - 95% đối với tuyết mới rơi.1Giá trị phản xạ của bề mặt xung quanh là một yếu tố quan trọng đối với mức tăng năng suất (xem hình minh họa)2).
Một yếu tố khác là cái gọi là "hệ số hai mặt" là thước đo lượng năng lượng mà mặt sau của tấm pin sẽ tạo ra so với mặt trước của tấm pin. Hiện tại, trong các mô-đun hai mặt, các hệ số hai mặt thường nằm trong khoảng từ 70% đến 95%. Ví dụ, hệ số hai mặt là 95% có nghĩa là, trong cùng điều kiện, mặt sau sẽ chỉ tạo ra 95% năng lượng do mặt trước tạo ra. Nhưng cuối cùng, chính mức tăng năng suất mới là điều quan trọng và ở đây, nếu một cơ sở được đặt ở vị trí thuận lợi trong điều kiện lắp đặt lý tưởng (giá trị phản chiếu cao, ví dụ như tuyết hoặc bề mặt mái sáng, hướng hoàn hảo, không có bóng râm), các giá trị có thể có của mức tăng năng suất có thể nằm trong khoảng từ 30% đến 50% mỗi năm3Tuy nhiên, tại Đức, người ta có thể kỳ vọng rằng mức tăng năng suất sẽ dao động trong khoảng từ 5% đến 15% mỗi năm, tùy thuộc vào thiết kế hệ thống và bề mặt bên dưới mô-đun.
Những cân nhắc cơ bản về ảnh hưởng của độ phản chiếu đến năng suất tăng
Thiết kế hệ thống sáng tạo
Điểm đặc biệt của các mô-đun hai mặt là ngoài lợi ích về năng suất được tạo ra từ phía sau, loại mô-đun này còn cung cấp các tùy chọn lắp đặt khác. Chắc chắn, thay đổi triệt để nhất so với các tấm pin thông thường là lắp đặt theo chiều dọc. Phổ biến nhất là hướng đông/tây của các tấm pin. Điều này dẫn đến hai điểm khác biệt chính so với cách bố trí thông thường.
Trước hết, bố cục theo chiều dọc liên quan đến một hồ sơ sản xuất đã thay đổi. Thay vì một mức cực đại duy nhất vào giữa trưa, giờ đây có hai đỉnh được tạo ra: một vào buổi sáng và một vào buổi chiều, mặc dù sản lượng sau giữa trưa vẫn tương đối cao. Ngoài thực tế là một số ít nhà máy điện tương đương tạo ra mức tăng năng suất từ 5% đến 10%, lợi thế thực sự là hiện nay có nhiều điện hơn được tạo ra trong bối cảnh giá thị trường giao ngay nói chung đang tăng. Ở Đức và trên toàn thế giới, có thể thấy rằng ngày càng có nhiều nhà máy điện được lên kế hoạch hoặc xây dựng mà không có sự hỗ trợ của EEG.4 Trong trường hợp của các nhà máy điện này, giá điện trong tương lai được niêm yết trên sàn giao dịch điện sẽ rất quan trọng đối với các cân nhắc liên quan đến lợi nhuận. Khả năng tránh được cái gọi là „hiệu ứng tự ăn thịt lẫn nhau" (tức là giá cực đại vào giữa trưa giảm xuống mức giá âm) của các nhà máy điện PV có thể trở thành một yếu tố quyết định. Phân tích thị trường điện của Tây Ban Nha minh họa rõ ràng bản chất gây tranh cãi của vấn đề giá điện không được trợ cấp.5
Lắp đặt thông thường so với lắp đặt thẳng đứng: Hồ sơ sản xuất năng lượng và giá thị trường giao ngay tính đến ngày 26/05/2017; Nguồn:/Next2Sun
Một sự khác biệt đáng kể khác là sự thay đổi trong việc sử dụng đất. So với các tấm pin lắp theo phương pháp thông thường, các mô-đun hai mặt lắp theo phương thẳng đứng đòi hỏi khoảng cách hàng lớn hơn đáng kể để tránh tình trạng tự tích tụ quá mức. Một mặt, điều này dẫn đến tỷ lệ sử dụng đất thấp hơn và mặt khác, chính khoảng cách hàng lớn hơn giúp đất vẫn có thể sử dụng cho mục đích nông nghiệp ít nhất là với một số hạn chế nhất định. Cuối cùng, duy trì năng suất nông nghiệp có nghĩa là khả năng giảm chi phí thuê đất so với các nhà máy điện thông thường và do đó có khả năng giải quyết vấn đề gia tăng về tiêu thụ đất dựa trên mô hình hợp tác sáng tạo. Vì các nhà phát triển dự án thường tìm cách đạt được công suất lắp đặt tối đa để tối ưu hóa biên lợi nhuận khi bán nhà máy điện, nên khái niệm này sẽ thú vị hơn đối với các nhà cung cấp năng lượng. Do đó, những nghi ngờ phổ biến về việc tiêu thụ đất có thể được xua tan. Ở đây, điều thú vị là khái niệm hợp tác với các hợp tác xã nông nghiệp sở hữu diện tích đất rộng lớn, ví dụ như ở Đông Đức.
Một lợi thế khác của việc lắp đặt theo chiều dọc là giảm thiểu tổn thất do tuyết rơi trên
bề mặt của các mô-đun. Hơn nữa, theo các nghiên cứu ban đầu, tổn thất do ô nhiễm thấp hơn đáng kể (điều này có liên quan ở các khu vực sa mạc).6
Tính phù hợp của các mô-đun hai mặt để sử dụng trong một số loại nhà máy điện không chỉ phụ thuộc vào thực tế là cả hai mặt của tấm pin đều được sử dụng mà còn phụ thuộc vào độ trong suốt của mô-đun kính-kính. Do đó, chúng phù hợp nhất để lắp đặt tại các bãi đỗ xe, trên các rào chắn tiếng ồn, như các thành phần của tòa nhà, trong PV nổi7và cả trong Agro PV đã đề cập ở trên.
Cấu trúc chi phí và doanh thu
Để so sánh, việc phân tích cơ cấu chi phí và doanh thu sẽ tính đến thiết kế thông thường của các nhà máy điện quang điện hướng về phía nam có độ nghiêng tối ưu.
Người đọc chú ý sẽ kết luận tại thời điểm này rằng việc lắp đặt các mô-đun hai mặt đòi hỏi ít mô-đun hơn do năng suất riêng cao hơn. Điều này làm giảm chi phí lắp đặt, BoS và thuê đất.
Tuy nhiên, ngược lại, giá của các mô-đun cao hơn, hiện tại khoảng 10%, tuy nhiên, giá này cũng có thể hội tụ trong dài hạn. Lý do là vì quy trình sản xuất rất giống với quy trình sản xuất các mô-đun thông thường3. Hiện tại, năng lực sản xuất toàn cầu chủ yếu tập trung vào các mô-đun một mặt. Do đó, hiệu ứng giảm giá phát sinh từ quy mô kinh tế vẫn chưa có tác động mạnh đến các mô-đun hai mặt.
Tuy nhiên, cần xem xét từng trường hợp cụ thể để lựa chọn loại mô-đun và phương pháp lắp đặt nào cho từng dự án. Nếu điện được bán ngoài chương trình EEG, thì việc lập dự báo giá điện dài hạn để xác định giá trị của điện sản xuất là hợp lý – ngoài việc xác định LCOE.
Trong trường hợp các mô-đun hai mặt lắp theo chiều dọc, chi phí đầu tư cụ thể cao hơn khoảng 10% - 20% và chi phí thuê đất cao gấp đôi do nhu cầu về đất lớn hơn. Trong trường hợp chi phí thuê đất, có thể giảm chi phí, tùy thuộc vào việc mảnh đất đó có phù hợp với mục đích nông nghiệp hay không và có thể tiếp tục sử dụng hay không. Ngược lại, các mô-đun hai mặt cung cấp năng suất cao hơn khoảng 5% đến 10% và doanh thu cao hơn từ việc bán điện vào thời điểm giá điện cao hơn. Ngoài ra, dự kiến việc sử dụng các mô-đun kính-kính sẽ dẫn đến thời gian phục vụ lâu hơn
mạng sống.9
Dự báo tích cực cho thị phần Bifacial
Người ta cho rằng các mô-đun hai mặt sẽ ngày càng quan trọng trên toàn thế giới. Dự báo dao động từ 20% trong
202610 đến 40% vào năm 2025.11Ngoài chênh lệch giá, khó khăn cũng phát sinh từ thực tế là vấn đề về STC hai mặt vẫn chưa được giải quyết. Các vấn đề khác là việc vệ sinh mặt sau của tấm pin và sự xuất hiện của các điểm nóng do cấu trúc lắp đặt gây ra. Điểm tích cực là thời gian giao hàng cho các mô-đun hai mặt đã được chuẩn hóa và các mô phỏng năng suất đưa ra các giá trị đáng tin cậy.
Kết luận: Nhà máy điện PV hai mặt với thiết kế hệ thống và trường hợp kinh doanh mới
Các mô-đun PV hai mặt tạo ra nhiều năng lượng hơn trên cùng một bề mặt mô-đun thông qua mặt sau hoạt động bằng năng lượng mặt trời của tấm pin do khả năng phản xạ của bề mặt xung quanh. Với chi phí lắp đặt và BoS ở cùng mức, điều này dẫn đến năng suất cao hơn thường vượt quá chi phí cao hơn của các mô-đun hai mặt. Ngoài ra, các mô-đun hai mặt được định sẵn để sử dụng trong các rào cản tiếng ồn, nhà máy điện PV nổi và lắp theo chiều dọc
Hệ thống PV. Bởi vì với các nhà máy điện lắp theo chiều dọc, đất có thể tiếp tục được sử dụng cho mục đích nông nghiệp, điều này loại bỏ vấn đề gây tranh cãi về việc tiêu thụ đất12và do đó tăng cơ hội xin được các giấy phép có liên quan. Đồng thời, hồ sơ sản xuất của loại nhà máy điện này hứa hẹn lợi nhuận cao hơn khi trao đổi điện, điều này đặc biệt hấp dẫn trong trường hợp các nhà máy điện hoạt động ngoài chương trình hỗ trợ EEG. Do đó, về cơ bản, trong mọi trường hợp, nên cân nhắc các mô-đun PV hai mặt và lắp đặt theo chiều dọc của chúng trong các dự án trong tương lai.
________________________________________________________________
1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Kỹ thuật (London), 237(7), tr. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Nghiên cứu về sự phụ thuộc của suất phản chiếu của năng suất PV hai mặt
3 Guo, S., Walsh, TM và Peters, M. (2013) 'Các mô-đun quang điện hai mặt lắp theo chiều dọc: Phân tích toàn cầu', Năng lượng, 61, trang 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. và Kurz, H. (2015a) 'Phân tích hiệu suất hàng năm của bifacial
mô-đun và phương pháp tối ưu hóa', Tạp chí IEEE về quang điện, 5(1), trang 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Mô-đun hai mặt – Mô phỏng và thử nghiệm. Đại học Stuttgart
4 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/enbw-plant-photovoltaik-anlagen-mit-400-megawatt-ohne-foerderung-in-deutschland/
5 https://www.pv-magazine.de/2019/03/01/photovoltaik-in-spanien-kurzer-ueberblick-ueber-einspeisetarife-sowie-projektentwicklung-und-finanzierung-von-freiflaechenanlagen/
6 Rabanal-Arabach, J., Mrcarica, M., Schneider, A., Kopecek, R. và Heckmann, M. (2016) 'Nhu cầu về các cấu trúc lắp đặt không khung để lắp đặt theo chiều dọc các mô-đun PV hai mặt', trong PVSEC EU lần thứ 32
7 „PV nổi – Xu hướng quang điện nổi trên thế giới" (EnEws: Ausgabe Februar 2019)
8 Dựa trên Hội thảo trực tuyến của Tạp chí PV ngày 25.10.2018; Các slide ở thanh bên dưới: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Tiếp theo2Sun
10 Lộ trình công nghệ quốc tế cho quang điện (ITRPV), tháng 3 năm 2019 [Dữ liệu cho "true bifacial"]
11 https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-05-17/watch-out-for-double-sided-solar-panels-take-off-in china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/fdp-politiker-photovoltaik-anlagen-in-unseren-regionen-sind-verbrechen-an-der-menschheit/
