پنل های دوطرفه (Bifacial) چیست و چه تأثیری بر عملکرد نیروگاه‌های خورشیدی دارند؟
پنل‌های خورشیدی متداول انرژی تابشی را تنها از سطح جلویی جذب می‌کنند، اما پنل‌های خورشیدی دوطرفه یا Bifacial قادرند از هر دو سمت خود برق تولید کنند. در حالی که سطح جلویی نور مستقیم و پراکنده خورشید را دریافت می‌کند، سطح پشتی نیز بخشی از نور بازتاب‌شده از زمین و محیط پیرامون را جذب می‌نماید. به همین دلیل، یک پنل دوطرفه در شرایط بهینه می‌تواند نسبت به پنل‌های یک‌طرفه با مشخصات مشابه، انرژی بیشتری در طول سال تولید کند. با این حال، میزان این افزایش تولید ثابت نیست و به عوامل متعددی از جمله طراحی نیروگاه، ویژگی‌های بازتابی سطح زمین (آلبدو)، ارتفاع نصب، فاصله بین ردیف‌ها، نوع سازه و شرایط اقلیمی سایت بستگی دارد.
پنل‌های دوطرفه چگونه کار می‌کنند؟
در پنل‌های یک‌طرفه، پشت ماژول برای جذب نور طراحی نشده است، اما در پنل‌های Bifacial، ساختار ماژول به گونه‌ای است که اجازه می‌دهد نور به سلول‌های خورشیدی از هر دو سمت نفوذ کند.
بنابراین، انرژی تولیدی این پنل‌ها از دو منبع تأمین میشود :
تابش دریافتی از سطح جلو
تابش دریافتی از سطح پشت
نور پشت پنل معمولاً از طریق بازتاب نور خورشید از زمین یا سطوح مجاور تأمین میشود. به میزان توانایی یک سطح در بازتاب نور، آلبدو (Albedo) گفته میشود. هرچه ضریب آلبدوی سطح زیر پنل بالاتر باشد، پتانسیل جذب انرژی از پشت ماژول نیز افزایش می‌یابد.
آلبدو چیست؟
آلبدو معیاری برای سنجش میزان بازتابش نور از یک سطح است. سطوح تیره نور کمتری بازتاب می‌دهند، در حالی که سطوح روشن بازتاب بسیار بالاتری دارند.
مقادیر تقریبی آلبدو برای سطوح مختلف به شرح زیر است :
سطح زمین | آلبدوی تقریبی |
|---|---|
آسفالت خشک | ۰.۰۹ تا ۰.۱۵ |
محیط شهری | ۰.۱۴ تا ۰.۲۲ |
چمن | ۰.۱۵ تا ۰.۲۵ |
بتن | ۰.۲۵ تا ۰.۳۵ |
برف تازه | حدود ۰.۸۲ |
این اعداد متغیر بوده و تحت تأثیر رطوبت، آلودگی و تغییرات فصلی قرار دارند. بنابراین، نصب پنل‌های دوطرفه بر روی سطوح روشن و بازتابنده، انرژی بیشتری نسبت به نصب آن‌ها بر روی سطوح تیره یا خاک معمولی تولید می‌کند.
میزان افزایش تولید در پنل‌های دوطرفه
درصد ثابتی برای افزایش تولید وجود ندارد. در یک طراحی مهندسی‌شده، استفاده از پنل‌های Bifacial می‌تواند بین چند درصد تا بیش از ۱۰ درصد تولید مازاد ایجاد کند. در شرایط بسیار خاص، به‌ویژه هنگام استفاده از سیستم‌های ردیاب خورشیدی (Tracker) و سطوح با بازتاب بالا، این افزایش می‌تواند حتی بیشتر باشد. با این حال، نباید تصور کرد که استفاده از پنل دوطرفه لزوماً به معنای افزایش ۱۵ یا ۲۰ درصدی تولید است؛ چرا که مقدار واقعی به شرایط اختصاصی هر پروژه وابسته است.
Bifacial Gain چیست؟
به میزان افزایش تولید انرژی در سیستم‌های دوطرفه نسبت به سیستم‌های یک‌طرفه مشابه، Bifacial Gain گفته میشود. برای مثال، اگر یک آرایه یک‌طرفه ۱۰۰ واحد انرژی تولید کند و نسخه دوطرفه همان سیستم ۱۰۸ واحد تولید داشته باشد، Bifacial Gain برابر با ۸ درصد است. این افزایش تحت تأثیر عوامل زیر قرار دارد :
جنس و رنگ سطح زمین
ارتفاع پنل از زمین
فاصله میان ردیف‌ها
سازه و تجهیزات پشت پنل
استفاده از Tracker
ترکیب پنل‌های دوطرفه با ردیاب‌های تک‌محوره یکی از کارآمدترین گزینه‌ها برای نیروگاه‌های بزرگ است. ردیاب با تغییر زاویه پنل در طول روز، علاوه بر بهینه‌سازی جذب در سطح جلو، دریافت تابش از سطح پشت را نیز بهبود می‌بخشد. البته هزینه‌های نگهداری و احداث این سیستم‌ها باید در محاسبات اقتصادی لحاظ شود.
آیا پنل‌های دوطرفه فقط با Tracker استفاده می‌شوند؟
خیر؛ این پنل‌ها بر روی سازه‌های ثابت، سازه‌های مرتفع و حتی برخی بام‌های صنعتی قابل نصب هستند. میزان تولید اضافه در هر حالت متفاوت است، اما اگر شرایط سایت (ارتفاع، فاصله ردیف‌ها و آلبدوی زمین) مناسب باشد، پنل‌های دوطرفه حتی روی سازه‌های ثابت نیز مزیت تولید دارند.
تفاوت Bifaciality و Bifacial Gain
Bifaciality Factor : مشخصه‌ای فنی در دیتاشیت پنل است که توانایی تولید برق سطح پشت نسبت به سطح جلو را در شرایط آزمایشگاهی نشان می‌دهد (مثلاً ۸۰ درصد).
Bifacial Gain : مقدار افزایش واقعی تولید در نیروگاه است که تحت تأثیر شرایط محیطی و طراحی سایت قرار دارد.
نکات کلیدی در پروژه‌های کویری و پشت‌بامی
در مناطق کویری، اگرچه تابش بالاست، اما باید عواملی مانند جنس خاک، میزان گردوغبار و روش‌های نظافت در شبیه‌سازی‌ها لحاظ شوند. برای پشت‌بام‌ها نیز، اگر پنل‌ها بسیار نزدیک به سطح نصب شوند، مزیت دوطرفه بودن به حداقل می‌رسد؛ بنابراین استفاده از سازه‌های مرتفع و سطوح بازتابنده در این پروژه‌ها توصیه میشود.
تأثیر بر طراحی الکتریکی
به دلیل تولید انرژی از هر دو سمت، جریان خروجی پنل‌های دوطرفه ممکن است در شرایط خاص افزایش یابد. این موضوع مستلزم بازنگری در طراحی اینورترها، کابل‌های DC، فیوزها و تجهیزات حفاظتی است و نباید بدون محاسبات جدید، پنل‌های یک‌طرفه را با مدل‌های دوطرفه جایگزین کرد.
ارتباط پنل‌های N-Type و Bifacial
این دو مفهوم متفاوت هستند؛ N-Type به تکنولوژی سلول اشاره دارد و Bifacial به قابلیت دوطرفه بودن. با این حال، اکثر پنل‌های مدرن N-Type (مانند TOPCon و HJT) به صورت دوطرفه تولید می‌شوند که ترکیب بسیار کارآمدی برای نیروگاه‌های جدید محسوب میشود.
جمع‌بندی
پنل‌های خورشیدی دوطرفه با بهره‌گیری از نور بازتابی، پتانسیل بالایی برای افزایش تولید انرژی دارند. انتخاب این پنل‌ها برای نیروگاه‌های زمینی ایران گزینه‌ای جذاب است، اما تصمیم نهایی باید بر اساس شبیه‌سازی دقیق تولید سالانه، تحلیل هزینه‌ها و مقایسه شاخص LCOE (هزینه تراز شده انرژی) نسبت به پنل‌های یک‌طرفه اتخاذ شود.
