出典: roedl.com
両面PVモジュールは、均等化発電原価（LCOE）の低減を実現する可能性に加えて、新たな設置および販売機会を提供します。これにより、追加の収量やより高い電力密度などの関連する利点がもたらされます。さらに、特殊なエネルギー生成プロファイルにより、垂直に取り付けられた両面モジュールは、EEGのサポートなしで電力を販売する必要がある場合に電気料金の優位性を提供し、そうでなければアクセスできないエリアの新たな用途を開拓するのに役立ちます。
基本情報
原理的には、両面太陽光発電 (PV) モジュールは、裏面の接点全体を指紋接点に置き換えただけの PV モジュールです。つまり、パネルの裏面も太陽放射にさらされ、発電に使用できます。パネルの裏面が太陽放射をどの程度受け取るかは、主に周囲の表面の反射率とモジュールの取り付け方法によって決まります。いわゆるアルベド値は、表面が太陽放射をどの程度反射するかを示す指標です。たとえば、アルベド値は、深い水面上の高い太陽では約 10 %、牧草地では 10 % - 30 %、新雪では最大 75 % - 95 % です。1周囲の表面のアルベド値は、収穫量増加の重要な要因です（図を参照）。2).
もう 1 つの要素は、いわゆる「バイフェイシャル係数」です。これは、パネルの前面と比較してパネルの背面がどれだけのエネルギーを生成するかの尺度です。現在、バイフェイシャル モジュールのバイフェイシャル係数は通常 70 % から 95 % の範囲です。たとえば、バイフェイシャル係数が 95 % の場合、同じ条件で、背面は前面で生成されるエネルギーの 95 % しか生成しません。しかし、最終的には、収量増加が重要であり、ここで、施設が理想的な設置条件 (雪や明るい屋根面などの高いアルベド値、完璧な向き、日陰がない) で有利な場所に設置されている場合、収量増加の可能な値は年間 30 % から 50 % の範囲になります。3しかし、ドイツでは、システム設計とモジュール下の表面に応じて、収量増加は年間 5 % から 15 % の間で変動すると予想されます。
アルベドが収量増加に与える影響に関する基本的な考察
革新的なシステム設計
両面モジュールの特別な点は、裏面から得られる収量増加に加えて、このタイプのモジュールには他の設置オプションも用意されていることです。従来のパネルと比較して最も根本的な変化は、垂直設置です。最も一般的なのは、パネルの東西方向です。従来のレイアウトと比較して、これには 2 つの主な違いがあります。
まず第一に、垂直レイアウトでは、生産プロファイルが変わります。正午の単一のピークではなく、午前と午後の 2 つのピークが生成されますが、正午以降の生産は比較的高いままです。いくつかの同等の発電所が 5% から 10% の利回り増加を生み出すという事実に加えて、実際の利点は、スポット市場価格が全体的に上昇する中で、より多くの電力が生成されるようになったことです。ドイツおよび世界中で、EEG のサポートなしで計画または建設される発電所が増えていることがわかります。4 これらの発電所の場合、電力取引所で提示される将来の電力価格は、収益性に関する考慮事項にとって重要になります。PV 発電所のいわゆる「カニバリゼーション効果」(つまり、正午のピーク価格がマイナス価格のレベルまで低下すること) を回避できるかどうかが決定的な要因になる可能性があります。スペインの電力市場の分析は、補助金なしの電力価格の問題の議論の余地のある性質を明確に示しています。5
従来型 vs. 垂直型設置: 2017 年 5 月 26 日時点のエネルギー生成プロファイルとスポット市場価格。出典:/Next2Sun
もう一つの大きな違いは、土地の用途の変化です。従来の方法で取り付けられたパネルと比較して、垂直に取り付けられた両面モジュールは、過度の自己硬化を避けるために、大幅に広い列間隔を必要とします。一方では、これは土地利用率の低下につながり、他方では、少なくとも一定の制限の下では、土地を農業目的に使用できる状態に保つのに役立つのは、まさに広い列間隔です。結局のところ、農業の生産性を維持することは、従来の発電所と比較して土地のリースのコストを削減する可能性、つまり革新的な協力モデルに基づいて、土地消費の増大する問題に対抗する可能性を意味します。プロジェクト開発者は通常、発電所を販売する際に利益を最適化するために最大の設置容量を達成することを求めるため、このコンセプトはエネルギー供給業者にとってより興味深いものになります。したがって、土地消費に関する一般的な疑問を払拭することができます。ここで興味深いのは、たとえば東ドイツで広大な土地を所有している農業協同組合と協力するというコンセプトです。
垂直設置のもう一つの利点は、積雪による損失を最小限に抑えられることです。
モジュールの表面。さらに、初期の研究によると、汚染による損失は大幅に低い（これは砂漠地帯に当てはまります）。6
特定のタイプの発電所で使用するための両面モジュールの適合性は、パネルの両面が使用されるという事実だけでなく、ガラス-ガラスモジュールの透明性にも依存します。したがって、カーポート、防音壁、建物の要素、フローティングPVへの設置に最適です。7、また前述のAgro PVでも使用されています。
コストと収益構造
比較のために、コストと収益構造の分析では、最適に傾斜した南向きの太陽光発電所の従来の設計を考慮に入れています。
注意深い読者は、この時点で、両面モジュールの設置では比収率が高くなるため、必要なモジュールの数が少なくなるとすでに結論付けているでしょう。これにより、設置、BoS、土地リースのコストが削減されます。
しかし対照的に、モジュールの価格は、現在約 10% 高くなっていますが、長期的には収束する可能性があります。その理由は、製造プロセスが従来のモジュールと非常に似ているためです3。現在、世界の生産能力はむしろ単面モジュールに向けられています。したがって、規模の経済から生じる価格低下効果は、両面モジュールにはまだそれほど大きな影響を与えていません。
ただし、個々のプロジェクトにどのようなタイプのモジュールと設置方法を選択するかは、ケースバイケースで検討する必要があります。EEG スキームの外で電力を販売する場合は、LCOE を決定することに加えて、生産された電力の価値を決定するために長期的な電力価格予測を作成することが合理的です。
垂直に取り付けられた両面モジュールの場合、特定の投資コストは約 10 % - 20 % 高く、土地の必要量が多いため、土地リース費用は約 2 倍になります。土地リース費用の場合、土地が農業目的に適しているかどうか、およびその土地の継続使用が可能かどうかに応じて、コスト削減が可能です。対照的に、両面モジュールは、約 5 % から 10 % 高い収量と、電気料金が高騰している時期の電力販売による収益の増加をもたらします。さらに、ガラス ガラス モジュールの使用により、サービス期間が長くなることが期待されます。
人生。9
両面ガラス市場シェアの明るい見通し
両面モジュールは世界中で重要性を増すと予想されています。予測範囲は20%から
202610 2025年には40％に増加する見込みです。11価格差に加えて、両面STCの問題がまだ解決されていないという事実からも困難が生じます。その他の問題としては、パネルの背面の洗浄と、取り付け構造によって生じるホットスポットの発生があります。ポジティブな点は、両面モジュールの納期が標準化され、収量シミュレーションが信頼できる値を示していることです。
結論: 新しいシステム設計とビジネスケースを備えた両面太陽光発電所
両面PVモジュールは、周囲の表面の反射率により、パネルの太陽光活性背面を通して同じモジュール表面でより多くのエネルギーを生成します。設置とBoSのコストが同じレベルであるため、通常は両面モジュールの高コストを上回る高い収量につながります。さらに、両面モジュールは、防音壁、浮体式PV発電所、垂直設置型太陽光発電所での使用に適しています。
PVシステム。垂直に設置された発電所では、土地を農業目的に引き続き使用できるため、土地消費の問題が解消されます。12そのため、関連する許可を取得できる可能性が高まります。同時に、このタイプの発電所の生産プロファイルは、電力取引でより高い収益を約束しており、これはEEG支援スキームの外で運営される発電所の場合に特に魅力的です。したがって、将来のプロジェクトでは、基本的に両面PVモジュールとその垂直取り付けを検討することが推奨されます。
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1 Dobos, E. (1996)「アルベド」、エンジニアリング (ロンドン)、237(7)、p. 21. 出典: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; 両面PV収量のアルベド依存性に関する調査
3 Guo, S.、Walsh, TM、Peters, M. (2013)「垂直に取り付けられた両面太陽光発電モジュール：グローバル分析」、Energy、61、pp. 447–454。doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. and Kurz, H. (2015a) 「両面コーティングの年間パフォーマンスの分析」
モジュールと最適化方法'、IEEE Journal of Photovoltaics、5(1)、pp. 320–328。doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) 両面モジュール – シミュレーションと実験。シュトゥットガルト大学
4 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/enbw-plant-photovoltaik-anlagen-mit-400-メガワット-ドイツで発電なし/
5 https://www.pv-magazine.de/2019/03/01/photovoltaik-in-spanien-kurzer-ueberblick-ueber-einspeisetarife-sowie-projektentwicklung-und-finanzierung-von-freiflaechenanlagen/
6 Rabanal-Arabach, J.、Mrcarica, M.、Schneider, A.、Kopecek, R.、Heckmann, M. (2016)「両面PVモジュールの垂直設置のためのフレームレス設置構造の必要性」、第32回EU PVSEC
7 「浮体式太陽光発電 - 新たなトレンドとしての太陽光発電サービス」 (EnEws: 2019 年 2 月号)
8 2018年10月25日のPVマガジンウェビナーに基づく。 スライドは以下からダウンロードできます: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 次の2日
10 国際太陽光発電技術ロードマップ（ITRPV）、2019 年 3 月 [「真の両面」のデータ]
11 https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-05-17/watch-out-for-double-sided-solar-panels-taking-off-in-china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/fdp-politiker-photovoltaik-anlagen-in-unseren-regionen-sind-verbrechen-an-der-menschheit/
