Cosa sono i pannelli fotovoltaici bifacciali?

I moduli solari fotovoltaici bifacciali offrono molti vantaggi rispetto ai pannelli solari tradizionali. L’energia può essere prodotta da entrambi i lati di un modulo bifacciale, aumentando la generazione totale di energia. Sono spesso più durevoli perché entrambi i lati sono resistenti ai raggi UV e i problemi di degradazione indotta dal potenziale (PID) sono ridotti quando il modulo bifacciale è senza cornice. Anche i costi del bilanciamento del sistema (BOS) vengono ridotti quando è possibile generare più energia dai moduli bifacciali in un ingombro di array più piccolo.

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 esposto al sole.

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

Alcune aziende con moduli bifacciali attualmente sul mercato includono LG, LONGi, Lumos Solar, Prism Solar, Silfab, Sunpreme, Trina Solar e Yingli Solar. Man mano che sempre più produttori iniziano la produzione, i moduli bifacciali sembrano essere un prodotto di nicchia che entra nel mainstream.

Come funzionano le celle solari bifacciali?

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 riflettersi sulla superficie sottostante. Per aumentare ulteriormente la quantità di luce che passa, usano il vetro anziché i telai metallici o le linee della griglia per tenerli in posizione. Il vetro è in vetro temperato per ridurre i graffi.

Altrimenti, si comportano esattamente come funzionano gli altri pannelli fotovoltaici, utilizzando silicio cristallino per assorbire la luce solare e convertirla in corrente elettrica. Il retro di un pannello solare bifacciale di solito condivide i suoi circuiti con il lato anteriore, aumentando così l’efficienza senza aumentare i circuiti.

Pannelli solari bifacciali e monofacciali

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

La tecnologia solare fotovoltaica è meno efficiente a temperature più elevate, il che offre 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 lavoro più basse, il che si aggiunge alla loro efficienza.

I pannelli bifacciali non hanno bisogno di essere messi a terra, poiché mancano di strutture metalliche che potrebbero potenzialmente condurre elettricità. E poiché la loro costruzione li rende più durevoli, spesso hanno garanzie più lunghe: 30 anziché 25 anni per i pannelli monofacciali.

Poiché i pannelli bifacciali si basano maggiormente sulla radiazione solare diffusa, sono più efficienti dei pannelli monofacciali in climi nuvolosi o ovunque ci sia meno luce solare diretta e una percentuale maggiore 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 nessuna che risplenda direttamente sui pannelli.

I pannelli bifacciali possono anche beneficiare maggiormente degli inseguitori solari per seguire il sole durante il giorno. Con il monitoraggio, uno studio ha dimostrato che l’elettricità generata aumenta del 27% rispetto ai pannelli monofacciali e del 45% rispetto ai pannelli bifacciali a inclinazione fissa. Un altro studio con risultati simili ha determinato che i pannelli bifacciali sugli inseguitori solari hanno ridotto il costo dell’elettricità del 16%.

Dove sono indicati i pannelli bifacciali?

In generale, i pannelli bifacciali non sono adatti per i tetti residenziali, per una serie di motivi. Per ridurre l’ombreggiatura sottostante, i pannelli solari bifacciali di solito devono essere posizionati più in alto rispetto alla superficie riflettente sottostante, quindi non possono essere installati vicino alla superficie del tetto.

Anche se potessero, i tetti di colore scuro assorbono invece di riflettere la luce. I pannelli bifacciali sono anche più pesanti, il che li rende più difficili da installare e ne limita i casi d’uso. I tetti più vecchi potrebbero anche non essere in grado di sostenere il peso aggiuntivo o ospitare le strutture di supporto richieste dai pannelli bifacciali.

Infine, i pannelli bifacciali sono più costosi e i costi di manodopera sono più elevati, rendendo proibitivi i maggiori costi totali iniziali per molti clienti residenziali su piccola scala. Tuttavia, il costo aggiuntivo dei pannelli è inferiore al 10%, secondo la stessa ricerca NREL citata sopra, quindi è compensato dall’ulteriore efficienza dei moduli. Se il proprietario di una casa ha un tetto che supporterà il solare bifacciale e la capacità per finanziare l’investimento, ne vale la pena.

Altre superfici, tuttavia, sono posizioni ideali. Gli edifici con tetto piatto dipinti con colori più chiari possono avere pannelli bifacciali montati su di essi, così come pensiline per parcheggi, patii di piscine, ponti, pergolati, portici, tende da sole e altre strutture ombreggianti. Anche i sistemi a terra che coprono materiali leggeri come cemento, sabbia, ghiaia o piastrelle sono ottimi candidati.

A causa dei casi d’uso preferiti del solare bifacciale, i parchi solari su scala industriale e di comunità sono stati più rapidi nell’adottare la tecnologia, poiché le loro opzioni per il design di montaggio e l’ubicazione non sono limitate ai tetti. In queste situazioni, il costo livellato dei pannelli bifacciali può essere inferiore del 2-6% rispetto ai pannelli monofacciali.

Richiedendo supporti più alti rispetto ai pannelli solari monofacciali, i pannelli solari bifacciali possono essere più facilmente integrati in un sistema agrifotovoltaico, che combina l’agricoltura con la generazione di energia solare. Le colture possono essere coltivate più facilmente intorno ai monti più alti, mentre mucche e pecore al pascolo possono beneficiare dell’ombra fornita dai pannelli, rendendo la terra più produttiva del 60% combinando le due funzioni.