Come ottenere il guadagno energetico extra promesso dalla tecnologia bifacciale

Il guadagno di generazione solare nel passaggio da monofacciale a bifacciale è attualmente intorno al 6-8%, una percentuale nota come guadagno bifacciale, che è condizionata da molteplici fattori.

Javier Tamayo, Ingegnere progettista STI Norland

Negli ultimi anni si è assistito ad un trend crescente nell’utilizzo dei pannelli solari bifacciali, una tecnologia già valutata qualche decennio fa, ma che a causa del costo elevato non ha trovato ampia diffusione. È stato recentemente che i processi di produzione ottimizzati hanno consentito ai pannelli bifacciali di competere con i pannelli monofacciali.

Il guadagno di generazione solare nel passaggio da monofacciale a bifacciale è attualmente intorno al 6-8%, una percentuale nota come guadagno bifacciale, che è condizionata da molteplici fattori.

Più nel dettaglio, tre sono i parametri base che determinano direttamente la bifaccialità di un progetto fotovoltaico e precisamente i seguenti (in ordine di rilevanza):

Quantità di irradianza: Ovviamente, maggiore è la quantità di luce ricevuta, maggiore sarà la quantità di elettricità che potrà essere generata dalle risorse solari. È importante ricordare che la maggior parte dell'irradianza catturata si presenta sotto forma di irradianza diretta, che si riflette sulle aree del terreno non interessate dall'ombreggiatura del pannello solare al suolo.

Albedo: Si riferisce alla percentuale di irradianza effettivamente riflessa dal suolo. Dipende dal tipo di terreno utilizzato in ciascun progetto e varia durante l'anno. Come riferimento, il terreno sabbioso comune ha un valore medio di albedo di 0,25.

Visualizza fattore: È direttamente legato alla geometria e alla posizione della superficie di captazione dell'irradianza (pannelli), rispetto alla superficie di emissione dell'irradianza (terreno). Pertanto, analizzare la scelta del tracker è fondamentale per garantire l’adeguatezza della bifaccialità. In altre parole, è essenziale valutare attentamente l’ampiezza con cui i pannelli inseguitori catturano l’irradianza riflessa dal suolo.

Come accennato in precedenza, di questi tre fattori chiave, i primi due sono specificatamente definiti per ciascun progetto:

L'irraggiamento è determinato dalla posizione geografica.

Per quanto riguarda l’albedo e nonostante la disponibilità di tecniche per migliorare questo parametro, ad oggi non è così chiaro in che misura l’investimento e l’ottimizzazione dell’albedo si affermeranno come un’applicazione comune dei progetti bifacciali. Tuttavia, il fattore di forma geometrica varia all'interno di un progetto per la stessa irradianza e albedo, a seconda dell'inseguitore solare utilizzato.

Secondo un approccio analitico, l’irradianza riflessa e catturata da un collettore non è correlata alla dimensione del collettore.

Finché il collettore è installato ad una distanza proporzionale alla superficie che riflette l'irraggiamento solare, dovrebbe a sua volta riflettere lo stesso irraggiamento.

La larghezza della superficie emittente cresce proporzionalmente all'aumento dell'altezza del collettore, quindi dovrebbe catturare in cambio la stessa irradianza.

Questa è nota come altezza dell'inseguitore solare normalizzata. Nell'industria solare viene utilizzato anche il concetto di 'aspect ratio', un parametro che deriva dall'ingegneria aerospaziale.

Figura 1. Concetto di altezza normalizzata

Nei collettori più grandi un numero crescente di celle fotovoltaiche viene installato ad un'altezza maggiore. Anche la larghezza del terreno che riflette l’irradianza è maggiore, il che significa che la percentuale di cattura dell’irradianza posteriore è alla fine la stessa, indipendentemente dalle dimensioni dell’inseguitore solare.

Figura 2. Inseguitori equivalenti del valore di altezza normalizzato

Tuttavia, a causa di aspetti non legati alla bifaccialità, come un'adeguata altezza di installazione solare, l'array 2P disponibile sul mercato si trova a un gradino di altezza normalizzata inferiore rispetto all'array 1P.

Ciò significa che aumenta l'obliquità dei raggi solari che incidono sul collettore 2P e implica un'irradianza riflessa catturata dalle celle meno intensa.

Figura 3. Differenti condizioni geometriche sugli inseguitori solari

La maggiore o minore efficienza su questa condizione dell'inseguitore geometrico è direttamente collegata al suo fattore di vista (VF).