Fuente: roedl.com
Además de la posibilidad de lograr una reducción del coste nivelado de la energía (LCOE), los módulos fotovoltaicos bifaciales ofrecen nuevas oportunidades de instalación y comercialización. Esto, a su vez, conlleva ventajas relacionadas, como rendimientos adicionales y densidades de potencia más altas. Además, debido a su perfil especial de generación de energía, los módulos bifaciales montados verticalmente ofrecen ventajas en el precio de la electricidad en momentos en que la electricidad debe comercializarse sin el apoyo de la EEG y pueden ayudar a desbloquear nuevos usos para áreas que de otro modo serían inaccesibles.
Información fundamental
En principio, los módulos fotovoltaicos bifaciales son simplemente módulos fotovoltaicos cuyo contacto trasero completo se ha sustituido por un contacto de huella dactilar. Esto significa que también la parte trasera del panel puede exponerse a la radiación solar y utilizarse para producir energía. La cantidad de radiación solar que recibe la parte trasera del panel depende, sobre todo, de la reflectividad de la superficie circundante y de la forma en que se montan los módulos. El llamado valor de albedo es la medida de lo bien que una superficie refleja la radiación solar. Por ejemplo, el valor de albedo es de aproximadamente el 10 % para el sol alto sobre aguas profundas, el 10 % - 30 % para praderas y hasta el 75 % - 95 % para nieve recién caída.1El valor del albedo de una superficie circundante es un factor significativo para la ganancia de rendimiento (ver ilustración)2).
Otro factor es el denominado "factor de bifacialidad", que es una medida de cuánta energía producirá la parte trasera del panel en comparación con la parte delantera del mismo. En la actualidad, en los módulos bifaciales, los factores de bifacialidad normalmente oscilan entre el 70 % y el 95 %. Por ejemplo, un factor de bifacialidad del 95 % significa que, en las mismas condiciones, la parte trasera producirá solo el 95 % de la energía producida por la parte delantera. Pero, al final, lo que importa es la ganancia de rendimiento y, en este caso, si una instalación está situada de forma favorable en condiciones ideales de instalación (valor de albedo alto, por ejemplo, nieve o una superficie de tejado luminosa, orientación perfecta, sin sombras), los posibles valores de la ganancia de rendimiento pueden oscilar entre el 30 % y el 50 % anual.3En Alemania, sin embargo, se espera que el aumento del rendimiento varíe entre el 5 % y el 15 % anual, dependiendo del diseño del sistema y de la superficie debajo del módulo.
Consideraciones básicas sobre la influencia del albedo en el aumento del rendimiento
Diseños de sistemas innovadores
Lo especial de los módulos bifaciales es que, además de las ganancias de rendimiento que se generan desde la parte trasera, este tipo de módulo también ofrece otras opciones de instalación. Sin duda, el cambio más radical en comparación con los paneles convencionales es la instalación vertical. La más común es la orientación este/oeste de los paneles. Esto implica dos diferencias principales en comparación con la disposición convencional.
En primer lugar, la disposición vertical implica un cambio en el perfil de producción. En lugar de un único pico al mediodía, ahora se producen dos picos: uno por la mañana y otro por la tarde, aunque la producción después del mediodía sigue siendo comparativamente alta. Además del hecho de que las pocas centrales eléctricas comparables generan ganancias de rendimiento de entre el 5 % y el 10 %, la verdadera ventaja es que ahora se genera más electricidad en un contexto de precios al contado en general en aumento. En Alemania y en todo el mundo, se puede ver que cada vez se están planificando o construyendo más centrales eléctricas sin el apoyo de la EEG.4 En el caso de estas centrales eléctricas, el precio futuro de la electricidad cotizado en la bolsa de electricidad será importante para las consideraciones relacionadas con la rentabilidad. La capacidad de evitar el llamado "efecto de canibalización" (es decir, la caída del precio pico del mediodía incluso hasta el nivel de precios negativos) de las centrales fotovoltaicas puede convertirse en un factor decisivo. El análisis del mercado eléctrico español ilustra claramente el carácter controvertido del problema de los precios de la electricidad no subvencionados.5
Instalación convencional vs. instalación vertical: Perfil de generación de energía y precios del mercado spot al 26/05/2017; Fuente:/Next2Sun
Otra diferencia importante es el cambio en el uso del terreno. En comparación con los paneles montados de forma convencional, los módulos bifaciales montados verticalmente requieren una distancia entre filas significativamente mayor para evitar un exceso de autodesgaste. Por un lado, esto conduce a tasas de utilización de tierra más bajas y, por otro lado, es precisamente la mayor distancia entre filas lo que ayuda a que el terreno siga siendo utilizable para fines agrícolas, al menos con ciertas restricciones. Al final, mantener la productividad agrícola significa la posibilidad de reducir los costos de arrendamiento de tierras en comparación con las centrales eléctricas convencionales y, por lo tanto, la posibilidad de contrarrestar el creciente problema del consumo de tierra sobre la base de un modelo de cooperación innovador. Dado que los desarrolladores de proyectos normalmente buscan alcanzar la máxima capacidad instalada para optimizar los márgenes al vender una central eléctrica, este concepto será más interesante para los proveedores de energía. De esta manera, se pueden disipar las dudas populares sobre el consumo de tierra. En este sentido, es interesante el concepto de colaboración con cooperativas agrícolas que poseen grandes extensiones de tierra, por ejemplo en Alemania del Este.
Otra ventaja del montaje vertical es la minimización de las pérdidas causadas por la nieve depositada en el suelo.
superficie de los módulos. Además, según los primeros estudios, las pérdidas causadas por la contaminación son significativamente menores (esto es relevante en las zonas desérticas).6
La idoneidad de los módulos bifaciales para su uso en determinados tipos de centrales eléctricas no depende únicamente del hecho de que se utilicen ambas caras del panel, sino también de la transparencia del módulo vidrio-vidrio. Por ello, son más adecuados para su instalación en cocheras, en barreras acústicas, como elementos de edificios, en sistemas fotovoltaicos flotantes.7, y también en el mencionado Agro PV.
Estructura de costos e ingresos
A efectos de comparación, el análisis de la estructura de costos e ingresos tiene en cuenta el diseño convencional de plantas de energía fotovoltaica orientadas al sur y con una inclinación óptima.
El lector atento habrá llegado a la conclusión de que la instalación de módulos bifaciales requiere menos módulos debido al mayor rendimiento específico, lo que reduce los costes de instalación, de BoS y de arrendamiento de terrenos.
En cambio, los precios de los módulos son más elevados, actualmente en torno a un 10%, pero podrían acercarse a largo plazo. La razón es que el proceso de producción es muy similar al de los módulos convencionales3. Actualmente, las capacidades de producción mundiales están más bien orientadas a los módulos monofaciales, por lo que el efecto de reducción de precios que se deriva de las economías de escala aún no ha tenido un impacto tan fuerte en los módulos bifaciales.
Sin embargo, se debe examinar caso por caso qué tipo de módulo y qué método de instalación seleccionar para cada proyecto en particular. Si la electricidad se vende fuera del esquema EEG, es razonable, además de determinar los costos locales de energía, preparar un pronóstico de precios de la electricidad a largo plazo para determinar el valor de la electricidad producida.
En el caso de los módulos bifaciales montados verticalmente, los costes específicos de inversión son aproximadamente un 10 % más altos y los costes de arrendamiento de terrenos son aproximadamente el doble debido a la mayor necesidad de terrenos. En el caso de los costes de arrendamiento de terrenos, es posible reducir los costes, dependiendo de si el terreno es adecuado para fines agrícolas y si es posible su uso continuo. Por el contrario, los módulos bifaciales ofrecen aproximadamente entre un 5 % y un 10 % más de rendimiento y mayores ingresos por la venta de electricidad en épocas de precios más altos de la electricidad. Además, se espera que el uso de módulos de vidrio-vidrio conduzca a una mayor vida útil.
vida.9
Un pronóstico positivo para la cuota de mercado de los bifaciales
Se supone que los módulos bifaciales adquirirán mayor importancia en todo el mundo. Las previsiones oscilan entre el 20 % y el 30 %.
202610 hasta el 40 % en 2025.11Además de la diferencia de precio, también surgen dificultades por el hecho de que aún no se ha resuelto el problema del STC bifacial. Otros problemas son la limpieza de la parte trasera de los paneles y la aparición de puntos calientes provocados por la estructura de montaje. Lo positivo es que los plazos de entrega de los módulos bifaciales se han normalizado y las simulaciones de rendimiento arrojan valores fiables.
Conclusión: Plantas fotovoltaicas bifaciales con nuevo diseño de sistemas y casos de negocio
Los módulos fotovoltaicos bifaciales generan más energía en la misma superficie del módulo a través de una parte posterior del panel que es activa a la luz solar debido a la reflectividad de la superficie circundante. Como los costos de instalación y de equilibrio de servicio están al mismo nivel, esto conduce a un mayor rendimiento que normalmente supera el mayor costo de los módulos bifaciales. Además, los módulos bifaciales están predestinados para su uso en barreras acústicas, plantas de energía fotovoltaica flotantes y montaje vertical.
Sistemas fotovoltaicos. Dado que con las centrales eléctricas instaladas verticalmente se puede seguir utilizando la tierra para fines agrícolas, se elimina así la controvertida cuestión del consumo de tierra.12y, por lo tanto, aumenta la posibilidad de obtener los permisos pertinentes. Al mismo tiempo, el perfil de producción de este tipo de centrales eléctricas promete mayores retornos en el intercambio de electricidad, lo que resulta especialmente atractivo en el caso de las centrales eléctricas que operan fuera del esquema de apoyo de la EEG. Por lo tanto, en cualquier caso es básicamente recomendable considerar los módulos fotovoltaicos bifaciales y su montaje vertical en futuros proyectos.
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1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Ingeniería (Londres), 237(7), pág. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; Investigaciones sobre la dependencia del albedo del rendimiento fotovoltaico bifacial
3 Guo, S., Walsh, TM y Peters, M. (2013) 'Módulos fotovoltaicos bifaciales montados verticalmente: un análisis global', Energy, 61, págs. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. y Kurz, H. (2015a) 'Análisis del rendimiento anual de los implantes bifaciales'
módulos y métodos de optimización', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), págs. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) Módulos bifaciales: simulación y experimentación. Universidad de Stuttgart
4 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/instalaciones-fotovoltaicas-enbw-con-9-megavatios-sin-energia-en-alemania/
5 https://www.pv-magazine.de/2019/03/01/fotovoltaica-en-espana-corto-perspectiva-económica-tarifa-de-inversión-así-desarrollo-del-proyecto-y-financiamiento-de-instalaciones-de-renovación/
6 Rabanal-Arabach, J., Mrcarica, M., Schneider, A., Kopecek, R. y Heckmann, M. (2016) 'La necesidad de estructuras de montaje sin marco para el montaje vertical de módulos fotovoltaicos bifaciales', en 32.º EU PVSEC
7. "Floating PV: instalaciones fotovoltaicas flotantes como nueva tendencia" (EnEws: edición de febrero de 2019)
8 Basado en PV Magazin Webinar el 25.10.2018; Las diapositivas se pueden descargar en: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 Siguiente2Sun
10 Hoja de ruta tecnológica internacional para energía fotovoltaica (ITRPV), marzo de 2019 [Daten für "true bifacial"]
11 https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-05-17/cuidado-con-el-despegue-de-paneles-solares-de-doble-cara-en-china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/las-instalaciones-fotovoltaicas-de-la-fdp-en-nuestras-regiones-se-ven-contrarias-a-la-humanidad/
