Piena potenza con schiena libera – corrente da entrambi i lati
I moduli solari bifacciali sfruttano la luce proveniente da entrambi i lati, aumentando così notevolmente la resa energetica. Leggete in questo articolo dove questa tecnologia può essere utilizzata in modo particolarmente efficace e come Megasol coordina in modo ottimale tali moduli e la loro sottostruttura.
Chi ha familiarità con le celle solari sa che sono costituite da due strati di silicio. Quando la luce solare colpisce il silicio, la radiazione mette in movimento gli elettroni: si genera elettricità. Non è importante da quale lato la luce colpisce il silicio.
Nella vita quotidiana vediamo i moduli solari principalmente sui tetti o sulle facciate, fissati in modo permanente e orientati verso il sole. Non c'è quindi da stupirsi che molti pensino che i moduli sfruttino la luce solo da un lato. Esistono però anche i cosiddetti moduli bifacciali, che vengono installati a una certa distanza dal suolo e sfruttano la luce proveniente da entrambi i lati. Questi moduli non convertono in energia solo la luce solare diretta, ma anche quella riflessa, ad esempio dai terreni chiari, dalle superfici innevate o dagli edifici vicini.
Il fattore decisivo per il guadagno aggiuntivo dei moduli bifacciali è la riflettività del substrato, il cosiddetto valore di albedo. Esso descrive la quantità di luce che una superficie riflette in modo diffuso. I materiali chiari come la neve fresca (albedo 0,80-0,90), il cemento pulito (circa 0,30) o il terreno sabbioso riflettono particolarmente bene, mentre le superfici scure come l'asfalto (0,15) contribuiscono solo in misura minima all'illuminazione posteriore. Per l'Altopiano svizzero si ipotizza un valore medio di albedo pari a 0,20, mentre nelle regioni alpine in inverno si calcola un valore pari a 0,80. Questi elevati valori di riflessione in montagna spiegano perché i moduli bifacciali sono particolarmente efficaci in queste zone, soprattutto nei mesi invernali, quando il sole è basso e le superfici innevate riflettono la luce.
A seconda dell'ubicazione e del substrato, è possibile ottenere dal 5 al 35% di rendimento in più a parità di superficie. Particolarmente vantaggiosi sono gli impianti su terreni liberi, nelle regioni alpine o nell'ambito dell'utilizzo fotovoltaico in agricoltura (agri-PV). Con la crescente domanda di energia elettrica invernale e lo sfruttamento mirato di tali superfici, le soluzioni bifacciali stanno diventando sempre più interessanti.
Megasol è una delle aziende pioniere di questo sviluppo. L'azienda svizzera ha portato sul mercato i moduli bifacciali in una fase precoce e concepisce la tecnologia in modo olistico. Dalle celle ai moduli fino alla sottostruttura adeguata, tutto è progettato per garantire il massimo rendimento luminoso.
«Megasol è uno dei pochi produttori che non solo sviluppa moduli solari, ma anche sistemi di montaggio adeguati. In questo modo garantiamo che non venga perso nemmeno un watt a causa di un'ombreggiamento inutile.»
Daniel Sägesser, CCO
Wie bifaziale Solarmodule mehr aus dem Licht herausholen
I moduli bifacciali sono costituiti dalle stesse celle solari dei moduli convenzionali. La differenza risiede nella struttura del binario e dello strato protettivo. Poiché entrambi i lati sono trasparenti, i fotoni possono penetrare nella cella sia dall'alto che dal basso. Il risultato: maggiore produzione di energia a parità di superficie.
Il fattore bifacciale dimostra quanto questo funzioni bene. Esso indica la potenza fornita dalla faccia posteriore rispetto a quella anteriore. «I nostri moduli raggiungono costantemente oltre il 90%», afferma Daniel Sägesser, membro della direzione di Megasol. «Si tratta di un valore eccellente. Oggi la norma è piuttosto tra il 60 e il 90%». In concreto, ciò significa che, in condizioni di prova identiche, la faccia posteriore fornisce quasi la stessa quantità di energia della faccia anteriore.
Una chiave di questo successo risiede nella struttura vetro-vetro che Megasol utilizza da tempo come standard. «Abbiamo rinunciato consapevolmente alle pellicole posteriori opache», spiega Sägesser. «Il vetro su entrambi i lati lascia passare più luce alle celle solari e le protegge in modo duraturo».
A seconda dell'applicazione, il vetro posteriore può anche essere colorato, per una migliore diffusione interna della luce o per scopi estetici. Sägesser sottolinea la particolarità della stampa parziale: «Stampiamo solo la griglia tra le celle solari. La superficie posteriore dietro le celle solari rimane trasparente e il modulo appare comunque uniformemente luminoso». Questa struttura offre una grande flessibilità: «Con un unico tipo di modulo, gli installatori hanno a disposizione diverse opzioni, sia per il montaggio classico che bifacciale».
Moduli e sottostruttura perfettamente coordinati
Negli impianti fotovoltaici bifacciali, non è solo il modulo a determinare il rendimento: anche la sottostruttura gioca un ruolo fondamentale. Infatti, le parti che ombreggiano la faccia posteriore riducono il rendimento supplementare. «Megasol è uno dei pochi produttori che non solo sviluppa moduli solari, ma anche sistemi di montaggio adeguati», spiega Daniel Sägesser. «Soprattutto negli impianti bifacciali è importante che tutto sia perfettamente coordinato, dal sistema di fissaggio alla posa dei cavi».
Un esempio è il sistema Wingport: una robusta struttura in acciaio per tettoie per auto. In combinazione con i moduli NICER, forma una copertura impermeabile e resistente alle intemperie, che tuttavia lascia passare la luce riflessa dal terreno alla faccia posteriore dei moduli.
Megasol offre soluzioni ottimizzate anche per impianti a terra: sistemi di inseguimento che si orientano al sole nel corso della giornata. La loro struttura evita in modo mirato l'ombreggiamento del lato posteriore, garantendo così un rendimento elevato e costante.
Dove i moduli fotovoltaici bifacciali sono particolarmente efficaci
I moduli bifacciali sono particolarmente indicati nei luoghi in cui la faccia posteriore riceve luce sufficiente grazie al riflesso dal suolo o alla radiazione diffusa. Sono fondamentali superfici chiare, una distanza sufficiente dal suolo e il minor ombreggiamento possibile.
Impianto Agri-PV con moduli bifacciali: utilizzo simultaneo della superficie per l'agricoltura e la produzione di energia elettrica.
Impianti a terra e Agri-PV
Nell'Agri-PV, i moduli solari consentono l'utilizzo simultaneo della superficie per la produzione di energia e l'agricoltura, ad esempio per la coltivazione o il pascolo. I moduli bifacciali consentono di ottenere rendimenti aggiuntivi dal 10 al 25% e, in presenza di neve, addirittura fino al 35%.
Elegante fornitore di energia elettrica: Wingport protegge i veicoli e produce energia pulita allo stesso tempo.
Carport e tettoie
Il loro utilizzo è consigliabile anche per carport, parcheggi per biciclette o coperture di interi percorsi. I rivestimenti chiari in lastre o cemento riflettono gran parte della luce solare. In combinazione con sistemi di montaggio adeguati, è possibile ottenere un aumento della resa fino al 25%.
Il sistema compatto di funi solari (KSS) è una soluzione innovativa sviluppata appositamente per l'uso nelle regioni alpine.
Zone alpine
In montagna, le superfici innevate raggiungono valori di riflessione (albedo) superiori all'80%. L'energia elettrica supplementare prodotta in inverno può contribuire a colmare le lacune nell'approvvigionamento. Megasol è coinvolta in diversi impianti alpini, dove sta testando nuovi sistemi per il montaggio verticale, ad esempio strutture a fune tesa.
I moduli trasparenti disposti orizzontalmente generano energia sostenibile. | Immagine: Tresolar AG
Integrazione degli edifici
Anche facciate, ringhiere o pannelli solari traggono vantaggio dalla tecnologia bifacciale non solo dal punto di vista tecnico, ma anche dal punto di vista estetico. I moduli con stampa parziale possono essere integrati armoniosamente nell'edificio e sfruttano comunque il radiazione posteriore.
Dove non conviene
Il loro utilizzo è poco sensato nei luoghi in cui la faccia posteriore è permanentemente all'ombra, ad esempio nei moduli montati direttamente sulle tegole o in caso di edifici molto vicini tra loro senza luce proveniente dal basso.
Cosa devono tenere presente i progettisti e gli installatori
In molti casi l'impiego di moduli bifacciali è ovvio, ad esempio nelle applicazioni sopra citate. Per altri progetti, ad esempio sui tetti piani, è necessario valutare attentamente l'utilizzo dello spazio e il possibile aumento di rendimento.
Per illuminare efficacemente la faccia posteriore, i moduli devono essere montati a una distanza maggiore. Ciò riduce la densità di potenza sulla faccia anteriore, ma può essere più che compensato dal rendimento aggiuntivo. La maggior parte degli strumenti di progettazione tiene conto di questo effetto.
«Per impianti più complessi offriamo analisi di rendimento specifiche per ogni progetto», afferma Daniel Sägesser. «In questo modo, progettisti e installatori possono valutare fin dall'inizio se il guadagno aggiuntivo bifacciale sia economicamente vantaggioso».
Per l'ottimizzazione bifacciale occorre tenere conto di diversi fattori:
- Angolo di installazione e altezza di montaggio: i moduli bifacciali sono solitamente più inclinati rispetto a quelli monofacciali.
- Distanza tra le file: distanze maggiori favoriscono l'incidenza della luce sulla faccia posteriore.
- Albedo: il grado di riflessione del terreno influisce direttamente sulla resa supplementare.
- Componenti del sistema: le correnti più elevate hanno un impatto sui cavi, sugli inverter e sui dispositivi di protezione. Tutti i componenti a corrente continua devono essere dimensionati in modo adeguato
I moduli bifacciali aprono nuove possibilità nella progettazione degli impianti, sia dal punto di vista tecnico che economico. Chi conosce le condizioni e installa correttamente il sistema può ottenere molto di più dall'irraggiamento solare.
