Cosa sono i pannelli solari bifacciali? Panoramica, funzionamento e Outlook

Come si confrontano questi pannelli con i pannelli solari monofacciali?

David Kuchta, Ph.D. ha 10 anni di esperienza nel giardinaggio e ha letto ampiamente nella storia ambientale e nella transizione energetica. Attivista ambientalista dagli anni '70, è anche storico, autore, giardiniere ed educatore.

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I pannelli solari bifacciali generano energia solare sia dalla luce solare diretta che dalla luce riflessa (albedo), il che significa che sono essenzialmente pannelli a doppia faccia.

Questa è una grande differenza rispetto ai più comuni pannelli solari monofacciali, che generano energia solo dal lato rivolto al sole.

Il solare bifacciale non è una novità. Infatti, le prime celle solari prodotte dai Bell Laboratories nel 1954 erano bifacciali. Tuttavia, nonostante il loro potenziale di maggiore efficienza, i pannelli solari bifacciali non hanno un’adozione diffusa dei pannelli solari monofacciali, in parte a causa del loro costo relativo e delle condizioni ambientali più specifiche che richiedono.

Catturando l'albedo e la luce solare diretta, la quantità di elettricità generata da ciascun pannello bifacciale aumenta, il che significa che è necessario installare meno pannelli solari.

A differenza dei pannelli solari monofacciali, sono realizzati in vetro trasparente, che lascia passare parte della luce e si riflette sulla superficie sottostante. Per aumentare ulteriormente la quantità di luce che passa attraverso, usano il vetro invece di strutture metalliche o linee di griglia per tenerli in posizione. Il vetro è in vetro temperato per ridurre i graffi. Per il resto, funzionano esattamente come funzionano gli altri pannelli fotovoltaici (PV), utilizzando il silicio cristallino per assorbire la luce solare e convertirla in corrente elettrica. La parte posteriore di un pannello solare bifacciale condivide solitamente i suoi circuiti con il lato anteriore, aumentando così l'efficienza senza aumentare i circuiti.

Secondo una recente ricerca del National Renewable Energy Laboratory (NREL), una divisione del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, i pannelli bifacciali possono generare fino al 9% in più di elettricità rispetto ai pannelli monofacciali. Come nel caso dei pannelli monofacciali ad alta efficienza, ciò significa che è necessario installare meno pannelli, nonché l'hardware associato come supporti per pannelli, inverter e cavi, riducendo sia i costi dell'hardware che quelli della manodopera.

La tecnologia solare fotovoltaica è meno efficiente a temperature più elevate, il che conferisce ai pannelli bifacciali un altro vantaggio. Poiché sono realizzati in vetro senza il supporto in alluminio che assorbe il calore dei pannelli monofacciali, hanno temperature di esercizio più basse, il che ne aumenta l'efficienza.

I pannelli bifacciali non necessitano di messa a terra, poiché sono privi di strutture metalliche che potrebbero potenzialmente condurre elettricità. E poiché la loro struttura li rende più durevoli, spesso vengono forniti con garanzie più lunghe: 30 anni anziché 25 per i pannelli monofacciali.

Poiché i pannelli bifacciali si basano maggiormente sulla radiazione solare diffusa, sono più efficienti dei pannelli monofacciali nei climi nuvolosi o ovunque ci sia meno luce solare diretta e una maggiore percentuale di insolazione indiretta e diffusa. Per lo stesso motivo, i pannelli bifacciali sono più efficienti per periodi più lunghi della giornata, quando c’è ancora luce solare diffusa ma non diretta sui pannelli.

I pannelli bifacciali possono anche trarre maggiore vantaggio dagli inseguitori solari per seguire il sole durante il giorno. Con il tracciamento, uno studio ha dimostrato che l'elettricità generata aumenta del 27% rispetto ai pannelli monofacciali e del 45% rispetto ai pannelli bifacciali ad inclinazione fissa. Un altro studio con risultati simili ha stabilito che i pannelli bifacciali sugli inseguitori solari hanno ridotto il costo dell’elettricità del 16%.

I pannelli solari bifacciali sono più adatti su superfici altamente riflettenti come sabbia, cemento o neve. Con la loro copertura arborea minima, i deserti come il deserto di Atacama in Cile nella foto sopra, hanno alti tassi di albedo, così come le regioni in cui l’erba diventa marrone in estate, come sui pendii della California.

NREL ha creato un database che confronta i livelli di riflettività di diversi materiali e lo ha reso disponibile sul sito web DuraMAT. Gli installatori solari possono utilizzare i dati sull'umidità di un'area, la copertura nuvolosa media, il tipo di bioma ecologico, la velocità del vento e altri parametri, per calcolare l'efficienza relativa del posizionamento dei pannelli solari bifacciali in diversi siti.