Pannelli fotovoltaici bifacciali: ecco come funzionano

I moduli fotovoltaici bifacciali sono costituiti da celle attive su entrambi i lati, per produrre energia elettrica sia frontalmente che posteriormente: come funzionano I moduli fotovoltaici bifacciali sono costituiti da celle attive su entrambi i lati, che catturano l'energia del sole sia frontalmente che posteriormente, convertendola poi in energia elettrica. Nonostante gli studi sulle celle fotovoltaiche bifacciali risalgano agli albori dell’era dell’energia solare (il primo prototipo funzionante è stato sviluppato addirittura nel 1966), i moduli bifacciali sono senza dubbio una delle più recenti innovazioni tecnologiche del settore. Dai frequenti test sul campo, si è riscontrato che l'energia "persa" per la maggior inclinazione dei pannelli viene abbondantemente compensata dalla produzione del retro del modulo, con un incremento anche del 25%-30% rispetto a quelli tradizionali. In questo articolo vedremo, nel dettaglio, come funzionano i moduli FV bifacciali.

Moduli fotovoltaici bifacciali: come funzionano

I moduli fotovoltaici bifacciali permettono di catturare la luce solare da entrambi i lati, garantendo così maggiori performance del modulo e, di conseguenza, una produzione nettamente più elevata dell’intero impianto fotovoltaico. Il termine che indica la capacità della cella fotovoltaica di sfruttare la luce sia frontalmente che posteriormente viene definito, appunto, "bifaccialità": un fenomeno reso possibile, in fisica, dal cosiddetto Fattore di Albedo della superficie su cui i moduli vengono installati. Noto anche come "coefficiente di Albedo", si tratta dell’unità di misura che indica la capacità riflettente di un oggetto o di una superficie. Solitamente viene espressa con un valore da 0 a 1, che può variare a seconda dei singoli casi. Ad esempio:

• neve e ghiaccio hanno un alto potere riflettente, quindi un Fattore di Albedo pari a 0,75;
• superfici chiare di edifici (in mattoni o vernici chiare) possono raggiungere anche lo 0,6;
• superfici scure di edifici (in mattoni o vernici scure) vedono un dato più ridotto (attorno allo 0,27).

Maggiore è l’albedo di una superficie, maggiore è la quantità di luce che è in grado di riflettere: di conseguenza, anche la produzione di energia dei pannelli fotovoltaici bifacciali sarà più o meno elevata.

Moduli FV bifacciali: installazione

A incidere sulle prestazioni dell’impianto non vi è solo la capacità riflettente della superficie, ma anche altri fattori sempre legati alla modalità di installazione dei moduli bifacciali. Infatti, affinché il modulo possa rendere al massimo delle sue possibilità, vi sono alcune condizioni da rispettare. La produzione dal retro della cella bifacciale sarà maggiore tanto più:

• la superficie su cui il modulo viene installato è riflettente;
• l’angolo di tilt o l’altezza dalla superficie è maggiore;
• si riescano ad evitare ombreggiamenti sul lato posteriore del generatore FV (causati, ad esempio, da componenti strutturali come binari di fissaggio).

Le superfici migliori per l’installazione di un sistema FV bifacciale sono quelle di cemento chiaro, membrana bianca o quelle ricoperte di ghiaino chiaro, che possono riflettere fino all’80% della luce incidente. In ogni caso, rispetto a un modulo standard di caratteristiche confrontabili, quello bifacciale garantisce comunque performance migliori anche se installato su superfici non ottimali, come erba o lamiera grecata. In generale, maggiore è la distanza tra il modulo e il suolo, migliore sarà la resa bifacciale: vanno evitate, dunque, installazioni a filo della superficie (tetto o terreno che sia), perché tale situazione blocca la riflessione della luce. Come accorgimento, basterà semplicemente alzare il modulo da terra/tetto quel tanto che basta per consentire la riflessione della luce, oppure aumentare il suo angolo di tilt. Le applicazioni ottimali per l’installazione di un sistema fotovoltaico bifacciale sono tetti piani, a terra o le pensiline.

Moduli fotovoltaici bifacciali: vantaggi

Il valore aggiunto dei moduli fotovoltaici bifacciali riguarda, innanzitutto, le migliori performance lungo l’intera vita utile del sistema, dovute a una maggior produzione e resistenza del pannello. Inoltre, grazie all’elevata efficienza di conversione, il modulo FV bifacciale è in grado di diminuire i costi BOS (Balance of System), che rappresentano una quota sempre maggiore di quelli totali del sistema (data l'incidenza in costante calo dei costi legati a inverter e moduli). Riassumendo, i 3 principali vantaggi sono:

1. Prestazioni migliori. Poiché anche il lato posteriore del modulo è in grado di catturare la luce solare, è possibile ottenere un notevole incremento nella produzione di energia lungo tutta la vita del sistema. Ricerche e test sul campo dimostrano che un impianto FV realizzato con moduli bifacciali può arrivare a produrre fino al 30% in più.
2. Maggior durabilità. Spesso il lato posteriore di un modulo bifacciale è dotato di uno strato di vetro aggiuntivo (modulo vetro-vetro), per consentire alla luce di essere raccolta anche dal retro della cella FV. Questo conferisce al modulo caratteristiche di maggior rigidità, fattore che riduce al minimo lo stress meccanico a carico delle celle, dovuto al trasporto e all’installazione o a fattori ambientali esterni (come il carico neve o vento).
3. Riduzione dei costi BOS. La bifaccialità, incrementando notevolmente l’efficienza del modulo e facendo quindi aumentare la densità di potenza dell’impianto, rende possibile la riduzione dell’area di installazione dell’impianto stesso e, quindi, anche i costi relativi al montaggio e cablaggio del sistema (strutture, cavi, manodopera, etc.).

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