Καθώς οι ευρωπαϊκές αγορές ηλεκτρικής ενέργειας παρουσιάζουν αυξανόμενες διακυμάνσεις και οι χρήσεις γης μεταβάλλονται, ολοένα και περισσότερα έργα επανεξετάζουν τον τρόπο διάταξης των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές κεκλιμένες διατάξεις, οι κατακόρυφα εγκατεστημένες διπλής όψης μονάδες αρχίζουν να εφαρμόζονται πρακτικά, ιδιαίτερα σε αγροβολταϊκά έργα, φωτοβολταϊκούς φράχτες και περιοχές υψηλού γεωγραφικού πλάτους.
Στην πράξη, η απόδοση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος δεν εξαρτάται μόνο από τα ίδια τα πάνελ, αλλά και από παράγοντες όπως η ανακλαστικότητα του εδάφους, οι εποχικές μεταβολές και η διάταξη των σειρών. Έτσι, παρόμοια σχέδια μπορούν να εμφανίσουν διαφορετικά αποτελέσματα ανάλογα με το έργο. Το κατά πόσο τα κατακόρυφα διπλής όψης συστήματα μπορούν να προσφέρουν πρόσθετη αξία αποτελεί πλέον θέμα συνεχούς ενδιαφέροντος για τον ευρωπαϊκό κλάδο των φωτοβολταϊκών.
Table of Contents
Γιατί τα κατακόρυφα διπλής όψης συστήματα προσελκύουν ενδιαφέρον στην Ευρώπη;
Τα τελευταία χρόνια, αρκετά έργα στην Ευρώπη έχουν αρχίσει να δοκιμάζουν διαφορετικές διατάξεις φωτοβολταϊκών πάνελ. Τα κατακόρυφα διπλής όψης συστήματα δεν αποτελούν πλέον μόνο πειραματική λύση, αλλά εμφανίζονται σε αγροβολταϊκές εφαρμογές, αξιοποίηση ορίων γης και περιοχές υψηλού γεωγραφικού πλάτους. Ορισμένοι φορείς ανάπτυξης τα ενσωματώνουν ακόμη και ως μέρος ενεργειακών φραχτών, επιτρέποντας ταυτόχρονα παραγωγή ενέργειας και χρήση γης.
Η εξέλιξη αυτή σχετίζεται και με τη λειτουργία των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν οι τιμές παρουσιάζουν μεγαλύτερη μεταβλητότητα, η χρονική κατανομή της παραγωγής αποκτά μεγαλύτερη σημασία από τη συνολική ετήσια παραγωγή. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές διατάξεις που κορυφώνουν την παραγωγή το μεσημέρι, η κατακόρυφη εγκατάσταση μπορεί να διατηρεί επίπεδα παραγωγής το πρωί και το απόγευμα.
Σε περιοχές της Βόρειας και Κεντρικής Ευρώπης, η εμπειρία δείχνει επίσης ότι κατά τον χειμώνα, με χαμηλές γωνίες ηλιακής ακτινοβολίας, οι συνθήκες πρόσπτωσης στις κατακόρυφες μονάδες παραμένουν σχετικά σταθερές. Παράλληλα, το χιόνι δεν καλύπτει εύκολα την επιφάνεια των φωτοβολταϊκών πάνελ για μεγάλα χρονικά διαστήματα, γεγονός που ενισχύει τη χειμερινή απόδοση.
Το ενδιαφέρον για τα κατακόρυφα διπλής όψης συστήματα συνδέεται συνήθως με πρακτικούς παράγοντες όπως:
Η συνύπαρξη παραγωγής ενέργειας και γεωργικής χρήσης γης
Η σημασία της παραγωγής νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα
Η ανάγκη για σταθερότερη χειμερινή παραγωγή σε υψηλά γεωγραφικά πλάτη
Η βελτίωση της συνολικής λειτουργίας του συστήματος μέσω διαφορετικής διάταξης
Οι παραπάνω συζητήσεις δεν σημαίνουν ότι τα κατακόρυφα συστήματα θα αντικαταστήσουν τις παραδοσιακές λύσεις, αλλά ότι σε ορισμένες περιπτώσεις αποτελούν μια επιλογή που αξίζει να αξιολογηθεί.
Οι βασικοί μηχανισμοί πρόσθετης απόδοσης της κατακόρυφης εγκατάστασης
Η δυνητική αξία ενός κατακόρυφου διπλής όψης συστήματος προκύπτει από τον συνδυασμό πολλών παραγόντων. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές διατάξεις που βασίζονται κυρίως στην πρόσθια ακτινοβολία, η κατακόρυφη τοποθέτηση μεταβάλλει τον τρόπο με τον οποίο τα φωτοβολταϊκά πάνελ δέχονται το φως.
Η πρόσθετη απόδοση προκύπτει κυρίως από:
Τη διαφοροποίηση της χρονικής κατανομής παραγωγής
Με ανατολικοδυτικό κατακόρυφο προσανατολισμό, η ηλιακή ακτινοβολία χαμηλής γωνίας το πρωί και το απόγευμα μπορεί να προσπίπτει απευθείας στα πλαϊνά των πάνελ, επιτρέποντας παραγωγή ακόμη και σε ώρες χαμηλής απόδοσης των παραδοσιακών συστημάτων.Την αυξημένη αξιοποίηση της διπλής όψης ακτινοβολίας
Η κατακόρυφη εγκατάσταση διευρύνει το οπτικό πεδίο και των δύο πλευρών των φωτοβολταϊκών πάνελ. Η διάχυτη ακτινοβολία από το έδαφος και το περιβάλλον μπορεί να αξιοποιείται συνεχώς από την πίσω πλευρά.Την επίδραση των συνθηκών λειτουργίας στη μακροχρόνια απόδοση
Η επιφάνεια των πάνελ είναι λιγότερο επιρρεπής σε συσσώρευση νερού ή σκόνης, επιτρέποντας αποτελεσματικότερο φυσικό καθαρισμό από τη βροχή και μειώνοντας απώλειες λόγω ρύπανσης.
Συνολικά, η αξία των κατακόρυφων διπλής όψης συστημάτων δεν έγκειται στην αύξηση της στιγμιαίας ισχύος, αλλά στη συνδυαστική επίδραση διαφόρων μηχανισμών που οδηγούν σε διαφορετική λειτουργική συμπεριφορά σε σύγκριση με τις συμβατικές διατάξεις.
Πώς το περιβάλλον και ο σχεδιασμός επηρεάζουν το διπλής όψης κέρδος
Σε πραγματικά έργα, το διπλής όψης κέρδος δεν αποτελεί σταθερή τιμή. Μεταβάλλεται ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες και τον σχεδιασμό του φωτοβολταϊκού συστήματος. Η ανακλαστικότητα του εδάφους θεωρείται συχνά ένας από τους πιο άμεσους αλλά και υποτιμημένους παράγοντες επιρροής.
Μελέτες και εμπειρία από έργα στην Ευρώπη δείχνουν ότι υπό τυπικές συνθήκες εδάφους, τα φωτοβολταϊκά πάνελ διπλής όψης προσφέρουν ετήσιο κέρδος περίπου 10%. Σε περιβάλλοντα υψηλής ανακλαστικότητας ή με παρουσία χιονιού, το ποσοστό μπορεί να φτάσει έως και 20% ή περισσότερο.
3.1 Πώς οι συνθήκες του εδάφους ενισχύουν το διπλής όψης κέρδος
Κατά τη λειτουργία, η ανακλαστικότητα του εδάφους επηρεάζει άμεσα την ακτινοβολία που δέχεται η πίσω πλευρά των φωτοβολταϊκών πάνελ, μεταβάλλοντας τη συνολική παραγωγή του συστήματος. Όταν η ανακλαστικότητα αυξάνεται, αυξάνεται και η συμβολή της πίσω ακτινοβολίας.
Χειμερινό σενάριο: φυσική ενίσχυση από το χιόνι
Στη Βόρεια Ευρώπη, τις Άλπεις και περιοχές της Κεντρικής Ευρώπης, το χιόνι μπορεί να αυξήσει σημαντικά την ανακλαστικότητα του εδάφους. Η πίσω πλευρά των φωτοβολταϊκών πάνελ λαμβάνει έτσι περισσότερη ακτινοβολία, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε συνολική παραγωγή υψηλότερη από τις συνήθεις προσδοκίες. Έρευνες δείχνουν ότι κατά την περίοδο χιονοκάλυψης το διπλής όψης κέρδος μπορεί να φτάσει περίπου το 20%.
Επιπλέον, η κατακόρυφη εγκατάσταση μειώνει τον κίνδυνο κάλυψης της επιφάνειας από χιόνι, επιτρέποντας στο σύστημα να διατηρεί ενεργή παραγωγή και τον χειμώνα.
Σενάριο χωρίς χιόνι: τεχνητή βελτίωση της ανακλαστικότητας
Σε περιβάλλοντα χωρίς χιόνι, ορισμένα έργα ενισχύουν το διπλής όψης κέρδος μέσω βελτιστοποίησης των υλικών του εδάφους, όπως:
χρήση λευκού χαλικιού ή ανοιχτόχρωμων πετρών
εφαρμογή ανοιχτόχρωμου σκυροδέματος ή ανακλαστικών επιστρώσεων
διατήρηση καθαρής επιφάνειας εδάφους
επιλογή υλικών με υψηλή ανακλαστικότητα
Σε δοκιμή που πραγματοποιήθηκε στο Μιλάνο, η τοποθέτηση υλικών υψηλής ανακλαστικότητας κάτω από τα πάνελ οδήγησε σε αύξηση παραγωγής έως περίπου 20%. Αυτό επιβεβαιώνει την άμεση επίδραση των συνθηκών του εδάφους στην πίσω ακτινοβολία. Ωστόσο, τέτοιες παρεμβάσεις αποτελούν μέρος συνολικού σχεδιασμού και απαιτούν αξιολόγηση σε συνδυασμό με το κόστος συντήρησης και το περιβάλλον του έργου.
3.2 Διάταξη σειρών και συνθήκες σκίασης
Πέρα από τις συνθήκες του εδάφους, η γεωγραφική θέση, η τροχιά του ήλιου και η απόσταση μεταξύ των σειρών επηρεάζουν επίσης την απόδοση των φωτοβολταϊκών πάνελ.
Όταν ο χώρος πίσω από τα πάνελ είναι περιορισμένος ή υπάρχει σκίαση, ενδέχεται να προκύψουν διαφοροποιήσεις στην παραγωγή ακόμη και με ίδια πάνελ. Στα έργα σε στέγες, λόγω εξοπλισμού, στηθαίων ή διαδρόμων, αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται συχνά.
Σε τέτοιες περιπτώσεις, το διπλής όψης κέρδος είναι συνήθως χαμηλότερο σε σχέση με εγκαταστάσεις σε ανοικτό πεδίο. Αυτό υπογραμμίζει την ανάγκη να λαμβάνονται υπόψη οι συνθήκες διάταξης κατά την αξιολόγηση του δυναμικού του συστήματος.
Συνολικά, η απόδοση ενός διπλής όψης φωτοβολταϊκού συστήματος εξαρτάται περισσότερο από την προσαρμογή μεταξύ των χαρακτηριστικών του χώρου και της στρατηγικής σχεδιασμού παρά από τα τεχνικά χαρακτηριστικά των ίδιων των μονάδων. Για τον λόγο αυτό, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες πρέπει να εξετάζονται παράλληλα με τον σχεδιασμό ήδη από τα πρώτα στάδια του έργου.
Σε ποια έργα αξίζει να εξεταστεί η κατακόρυφη διάταξη διπλής όψης;
Τα κατακόρυφα διπλής όψης φωτοβολταϊκά συστήματα δεν αποτελούν καθολική λύση, αλλά αποδίδουν καλύτερα σε συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες και στόχους έργου. Από την εμπειρία ευρωπαϊκών εφαρμογών προκύπτει ότι όταν ο χώρος προσφέρει σταθερή διάχυτη ακτινοβολία ή όταν η έμφαση δίνεται στην κατανομή της παραγωγής και όχι στην αιχμή ισχύος, η συγκεκριμένη διάταξη μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα ελκυστική.
4.1 Σε ποιες συνθήκες έργου παρουσιάζουν πλεονέκτημα;
Οι παρακάτω περιπτώσεις αξίζει συνήθως να αξιολογηθούν:
Περιοχές υψηλού γεωγραφικού πλάτους ή με έντονη χειμερινή χιονόπτωση
Το χιόνι αυξάνει την ανακλαστικότητα του εδάφους, ενώ η κατακόρυφη εγκατάσταση μειώνει την κάλυψη των φωτοβολταϊκών πάνελ, συμβάλλοντας σε πιο σταθερή χειμερινή παραγωγή.Αγροβολταϊκά έργα ή περιοχές με περιορισμούς χρήσης γης
Η κατακόρυφη διάταξη περιορίζει την επίδραση στις δραστηριότητες εδάφους και διευκολύνει τη συνύπαρξη με γεωργικές ή πολλαπλές χρήσεις.Φωτοβολταϊκοί φράχτες και γραμμικές υποδομές
Σε εφαρμογές όπως διαχωριστικά αυτοκινητοδρόμων ή περιμετρικές ζώνες βιομηχανικών εγκαταστάσεων, τα κατακόρυφα φωτοβολταϊκά πάνελ επιτρέπουν παραγωγή ενέργειας σε περιορισμένο χώρο.Έργα με υψηλή μεταβλητότητα τιμών ηλεκτρικής ενέργειας
Η πιο ισορροπημένη παραγωγή το πρωί και το απόγευμα μπορεί να ενισχύσει την αξιοποίηση της παραγόμενης ενέργειας.
Σε έργα στέγης με περιορισμένο χώρο ή αυξημένη σκίαση, η διάταξη αυτή ενδέχεται να μην προσφέρει σημαντικό πλεονέκτημα. Για τον λόγο αυτό απαιτείται αξιολόγηση βάσει των πραγματικών συνθηκών του έργου. Μετά τον καθορισμό του κατάλληλου σεναρίου, η επιλογή των μονάδων επηρεάζει επίσης τη συνολική απόδοση.
4.2 Ποια είδη μονάδων είναι πιο κατάλληλα;
Στα κατακόρυφα διπλής όψης φωτοβολταϊκά συστήματα, ο τύπος των μονάδων πρέπει να ανταποκρίνεται στους στόχους του έργου. Σε αγροβολταϊκές ή περιμετρικές εφαρμογές, μονάδες με κάποια διαπερατότητα φωτός ή χαμηλότερο επίπεδο σκίασης μπορούν να ενσωματωθούν πιο αρμονικά στο περιβάλλον.
Ευρωπαϊκές μελέτες δείχνουν ότι στα αγροβολταϊκά συστήματα η βελτιστοποίηση της κατανομής φωτός μπορεί να δημιουργήσει συνέργεια μεταξύ παραγωγής ενέργειας και γεωργίας, αυξάνοντας την αποδοτικότητα χρήσης γης (EPJ-PV, 2024). Δοκιμές του Fraunhofer ISE έδειξαν ότι σε ορισμένες καλλιέργειες, η χρήση ημιδιαφανών φωτοβολταϊκών πάνελ μπορεί να αυξήσει τη συνολική αποδοτικότητα χρήσης γης πάνω από 160% και την αγροτική παραγωγή περίπου κατά 16% (Fraunhofer ISE, 2019).
Σε αυτό το πλαίσιο, μονάδες TOPCon με μερικώς διαφανή σχεδιασμό αρχίζουν να προσελκύουν ενδιαφέρον. Μειώνοντας τη σκίαση στην εμπρόσθια πλευρά, επιτρέπουν πιο ομοιόμορφη κατανομή φωτός, διατηρώντας παράλληλα την παραγωγή ενέργειας.
Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι οι διαφανείς λύσεις υπερέχουν σε όλα τα έργα. Η απόδοσή τους εξαρτάται από τη συνδυασμένη επίδραση της ανακλαστικότητας του χώρου, της απόστασης μεταξύ σειρών και των οικονομικών στόχων του έργου. Σε πολλές περιπτώσεις, το ζητούμενο είναι η σωστή αντιστοίχιση τεχνολογίας και εφαρμογής.
Τα κατακόρυφα διπλής όψης φωτοβολταϊκά συστήματα δεν οδηγούν απαραίτητα σε υψηλότερη παραγωγή σε κάθε έργο. Η αξία τους προκύπτει κυρίως όταν οι συνθήκες χώρου, η ανακλαστικότητα και ο σχεδιασμός ευθυγραμμίζονται. Η επιλογή τους θα πρέπει να βασίζεται σε συνολική αξιολόγηση και όχι αποκλειστικά σε θεωρητικό κέρδος.
Η Maysun Solar παρέχει στην ευρωπαϊκή αγορά λύσεις φωτοβολταϊκών πάνελ βασισμένες σε τεχνολογίες όπως IBC, TOPCon και HJT, προσαρμοσμένες σε διαφορετικές συνθήκες εγκατάστασης και σχεδιασμού. Κατά την αξιολόγηση έργων, υποστηρίζουμε τους συνεργάτες μας στην επιλογή κατάλληλων λύσεων σύμφωνα με το τοπικό περιβάλλον και τους στόχους παραγωγής.
Reference
pv magazine Global. Bifacial solar modules shine in snowy environments. 23 May 2022.
https://www.pv-magazine.com/2022/05/23/bifacial-solar-modules-shine-in-snowy-environments/
European Commission Joint Research Centre. PVGIS — Photovoltaic Geographical Information System.
https://joint-research-centre.ec.europa.eu/pvgis
Fraunhofer ISE. Photovoltaics Report. 2024.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
Fraunhofer ISE. Agrophotovoltaics: High harvesting yield in hot summer of 2018. 2019.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2019/agrophotovoltaics-hight-harvesting-yield-in-hot-summer-of-2018.html
European Physical Journal Photovoltaics. Agrivoltaic systems and land-use efficiency analysis. 2024.
https://www.epj-pv.org/articles/epjpv/full_html/2024/01/pv20230076/pv20230076.html
International Energy Agency (IEA PVPS). Trends in Photovoltaic Applications 2023.
https://iea-pvps.org/trends-reports/
Recommend reading
Πότε το διπλής όψης πλεονέκτημα των HJT αποφέρει πραγματικό όφελος στα ευρωπαϊκά έργα σε στέγες; Και πότε αξίζει περισσότερο να επιλεγεί το IBC;
Στα ευρωπαϊκά έργα σε στέγες, πότε τα διπλής όψης πάνελ HJT προσφέρουν μεγαλύτερη απόδοση και πότε τα πάνελ IBC αξίζουν περισσότερο να προτιμηθούν.
Για ποια νοικοκυριά είναι κατάλληλο το φωτοβολταϊκό για κήπο;
Για ποια νοικοκυριά είναι κατάλληλο το φωτοβολταϊκό για κήπο; Δείτε γρήγορα αν τα φωτοβολταϊκά πάνελ κήπου ταιριάζουν στον χώρο σας, με βάση τον διαθέσιμο χώρο, τις σκιάσεις, τον προσανατολισμό και τον στόχο κατανάλωσης.
Γίνονται πιο εμφανείς οι διαφορές μεταξύ των πάνελ σε περιβάλλον υψηλών θερμοκρασιών;
Οι υψηλές θερμοκρασίες μειώνουν την απόδοση των φωτοβολταϊκών πάνελ, όμως οι θερινές διαφορές στην παραγωγή δεν καθορίζονται μόνο από τη θερμοκρασία. Το άρθρο συγκρίνει τη συμπεριφορά των HJT, TOPCon και IBC σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και εξηγεί πώς πρέπει να επιλέγονται σε εταιρικά έργα.
Γιατί τα ηλιακά πάνελ TOPCon τύπου N έχουν γίνει κυρίαρχη τεχνολογία στην αγορά;
Τα ηλιακά πάνελ TOPCon τύπου N ανήκουν σήμερα στις κύριες τεχνολογίες φωτοβολταϊκών, χάρη στην ισορροπία που προσφέρουν μεταξύ απόδοσης, κόστους και βιομηχανικής ωριμότητας. Το άρθρο αυτό παρουσιάζει συνοπτικά τη δομή τους, τα βασικά πλεονεκτήματα και τις κύριες εφαρμογές τους.
Ειδήσεις του ευρωπαϊκού κλάδου φωτοβολταϊκών τον Απρίλιο
η ευρωπαϊκή αγορά φωτοβολταϊκών έχει ήδη αρχίσει να δείχνει σημάδια οριακής ανάκαμψης: η αξία του συστήματος επανεπιβεβαιώνεται, οι τιμές στους γερμανικούς διαγωνισμούς σταθεροποιούνται, οι κανόνες στην Ιταλία γίνονται σαφέστεροι και η προβλεψιμότητα των εσόδων των έργων βελτιώνεται στη Γαλλία.
Τα πάνελ τύπου N κοστίζουν περισσότερο: πότε αξίζει πραγματικά να τα επιλέξετε;
Το αν αξίζουν τα πάνελ τύπου N εξαρτάται κυρίως από το αν η διάρκεια του έργου, το θερμικό φορτίο και οι συνθήκες της στέγης μπορούν να μετατρέψουν το επιπλέον κόστος σε πραγματικό οικονομικό όφελος.
