Bifaciale zonnemodules: Een testproject voor de toekomst van de technologie

GOLDBECK SOLAR heeft de reputatie de beste leverancier van zonne-energiesystemen in Europa te zijn.

Het EPC-bedrijf uit Hirschberg ontwikkelt de technologie voortdurend samen met zijn partners. Bijvoorbeeld met een grootschalige test van bifaciale modules in het zonnepark in Akadyr, Kazachstan. De resultaten vormen een basis voor de vergelijkbaarheid van de nieuwe technologie.

Solarpark Akadyr, Karaganda, Kazakhstan

Zelfs de oude Egyptenaren herkenden het enorme potentieel van de zon en richtten bijvoorbeeld hun deuren zo in dat de hete middagzon de leefruimte niet extra verwarmde. Dankzij de technische ontwikkelingen van de moderne tijd wordt zonnestraling tegenwoordig specifiek gebruikt voor de opwekking van elektriciteit en warmte. Een alternatief voor milieuschadelijke en risicovolle energieopwekking. De Franse natuurkundige Henry Becquerel legde bijna 200 jaar geleden de basis voor de zonnetechnologie. Op basis hiervan werden de huidige siliciumzonnecellen ontwikkeld, die worden gebruikt om zonne-energie op te wekken en die nu op tal van dakoppervlakken te vinden zijn. GOLDBECK SOLAR gebruikt de modules ook voor zijn talrijke zonneprojecten over de hele wereld.

Akadyr zonnepark met 76 MW

De ontwikkeling van zonnemodules is echter nog lang niet ten einde. GOLDBECK SOLAR is voortdurend bezig met de verdere ontwikkeling van technische oplossingen. Bij de uitbreiding van het project in Akadyr, Kazachstan, maakte het EPC-bedrijf daarom graag van de gelegenheid gebruik om bifaciale of dubbelzijdige modules te testen. Vanwege de vegetatieve en klimatologische omstandigheden is Kazachstan een populair land voor zonneprojecten. Voor GOLDBECK SOLAR was het Akadyr zonnepark dan ook niet het eerste project in Kazachstan.

De zonnedeskundige heeft al de bouw van de eerste installatie uitgevoerd, die in 2019 is gebouwd en in gebruik is genomen met een vermogen van 50 MW. Bij de gunning van het contract voor de tweede bouwfase heeft GOLDBECK ook de uitbreiding van de zonnecentrale in de Karaganda-regio van Kazachstan met nog eens 26 MW op zich genomen. De uitbreiding van het project werd in juni 2020 voltooid, zodat de gehele Akadyr-fabriek nu een totale capaciteit van 76 MW heeft. De technische specificaties voor de tweede bouwfase zijn geoptimaliseerd voor het gebruik van bifaciale modules. GOLDBECK SOLAR is van plan om in de loop van volgend jaar de efficiëntie van de bifaciale zonnemodules te testen en deze informatie te gebruiken om goede informatie te verschaffen voor de toekomstige ontwikkeling van de technologie.

Gebrek aan ervaring met bifaciale zonnemodules

Bifaciale of dubbelzijdige zonnecellen zijn al enige tijd getest. Onderzoekers hopen dat dit zal leiden tot efficiëntere zonnepanelen. Dit komt omdat de dubbelzijdige modules het licht aan zowel de voor- als de achterkant moeten absorberen. Dit verhoogt de efficiëntie op verschillende manieren. Enerzijds kunnen de bifaciale zonnemodules zowel het directe zonlicht aan de voorzijde als de indirecte straling aan de achterzijde voor diffuus reflecterende achtergronden zoals licht zand opvangen. Aan de andere kant kan met stationaire elementen de zwervende zonnestraling de hele dag door worden gebruikt. Dit resulteert in een hogere energieopbrengst van de zonnepanelen.

Hoewel tweezijdige modules nu al een goed jaar in opkomst zijn, is de vraag nog steeds relatief mager, vooral in Europa. Dit is te wijten aan het feit dat er in veel gevallen nog steeds een gebrek aan ervaring is met deze nieuwe technologie en dat er vaak geen concrete toepassingsvoorbeelden zijn. Bovendien zijn de deskundigen het nog steeds niet eens kunnen worden over gestandaardiseerde gegevens en testprocedures. Planners kunnen dus vrijwel uitsluitend vertrouwen op de prognoses van de fabrikanten. Aan de andere kant is er nog steeds geen echte vergelijkbaarheid tussen de reeds uitgevoerde projecten. Ook de feitelijke economische efficiëntie is nog steeds twijfelachtig.

Er is echter al meer belangstelling voor de bifaciale zonnemodules in de afzonderlijke regio’s van het Midden-Oosten en in Azië. Dit is vooral te wijten aan het feit dat in deze regio’s grote open ruimte-installaties worden gebouwd in woestijnachtige gebieden. Het project in Akadyr is er één van.

Het creëren van een grotere vergelijkbaarheid

De geografische en klimatologische omstandigheden in Akadyr waren ideaal voor GOLDBECK SOLAR om dit type module te testen. Het in Hirschberg gevestigde EPC-bedrijf streeft ook naar een betere basis en een grotere vergelijkbaarheid van bifaciale zonnecellen en standaardmodules via de testfaciliteit in Akadyr. Zo wil GOLDBECK SOLAR de verdere ontwikkeling in de zonne-industrie nu al stimuleren.

In het kader van het Akadyr-project hebben het gebruik van de bifaciale cellen en de installatie van zes 630 kVA-omvormers niet geleid tot wijzigingen in de configuratie vanuit elektrisch oogpunt, maar de hoek en de hoogte van de onderconstructie verschilden door de oriëntatie naar de tweezijdige modules.

Door de verschillende hellingshoeken en -hoogtes wordt in de eerste plaats gekeken hoe deze van invloed zijn op de efficiëntie van de modules en waar het optimum ligt.

De configuratie van de omvormers was als volgt:

Wechselrichter Nr. 1:
1530 Modul / 435 Wp / Standard monokristallin / 30° / 0,8m Bodenfreiheit
Wechselrichter Nr. 2:
1530 Module / 435 Wp / bifacial monokristallin / 30° / 0,8m Bodenfreiheit
Wechselrichter Nr. 3:
1530 Modul / 435 Wp / Standard monokristallin / 30° / 1,2m Bodenfreiheit
Wechselrichter Nr. 4:
1530 Module / 435 Wp / bifacial monokristallin / 30° / 1,2m Bodenfreiheit
Wechselrichter Nr. 5:
1530 Modul / 435 Wp / Standard monokristallin / 25° / 0,8m Bodenfreiheit
Wechselrichter Nr. 6:
1530 Module / 435 Wp / bifacial monokristallin / 25° / 0,8m Bodenfreiheit

Geavanceerde vloerstructuur voor bifaciale zonnemodules

Voor de grondconstructie richtten de projectmanagers zich op het creëren van een systeemontwerp dat de bifaciale voordelen maximaliseert. Om dit te bereiken moesten de schaduweffecten op de achterkant van de modules worden vermeden. Het Sigma IIST Bifacial Fixed Tilt System van Mounting Systems was precies de juiste oplossing om aan deze eisen te voldoen. Het is namelijk zeer aanpasbaar en maakt zo een volledig klantspecifiek ontwerp mogelijk.

Speciaal voor het Akadyr project betekende dit dat de kantelhoek en de bodemvrijheid van het systeem hoog werden ingesteld. Dit betekende enerzijds een aanpassing aan de lokale omgeving en anderzijds het maximaliseren van het bifaciale voordeel van de verticaal geordende modules. De horizontale rails werden zo langs de halfversplinterde module-aansluitdoosruimtes geplaatst dat schaduwvorming aan de achterzijde van de modules kon worden vermeden.

Door de verschillende onderconstructieconfiguraties in het testgebied, die zowel met standaard- als met bifaciale modules zijn gemonteerd, was het vervolgens mogelijk om een directe prestatievergelijking uit te voeren. Op deze manier was het mogelijk om de exacte winst van de bifaciale cellen en het effect van de bodemvrijheid en de hoek op de zonne-energieopbrengst te berekenen.

Uitgebreide gegevensverzameling

Bovendien moet elke zone voorzien zijn van pyranometers van de secundaire klasse die niet alleen het directe licht aan de voorzijde meten, maar ook het diffuse licht aan de achterzijde om gegevens over de bestraling en het diffuse licht te verkrijgen. De aldus verkregen informatie kan dan in de context van de gemeten energieproductie worden geplaatst. De achterste pyranometers zijn in het midden van elke rij modules geplaatst, zodat ze ook het verschil in lichtintensiteit op de bovenste en onderste rijen van het systeem meten.

De verschillende metingen zullen het uiteindelijk mogelijk maken om alle gegevens te verkrijgen die nodig zijn om een goede inschatting te maken van het succes van het testproject. Het zal echter niet mogelijk zijn om alle onzekerheden volledig te verminderen met eenvoudige controle-instrumenten. Een voorbeeld is de arcering van de onderste rij.

Door het licht, gemeten aan de achterzijde van de modules, te vergelijken met het vermogen van de voorzijde, kan een hogere winst worden verwacht in de bovenste rijen, aangezien meer diffuus licht de hogere modules zou kunnen bereiken terwijl de rest in de schaduw staat. Op basis van de uiteindelijke meetgegevens zal GOLDBECK SOLAR in staat zijn om technische verbeteringen aan de installatie aan te brengen, zodat dergelijke verliezen tot een minimum worden beperkt.

Uitdagingen bifaciale modules beheerst

Met het testproject in Akadyr wil GOLDBECK SOLAR een solide evaluatiebasis creëren voor het toekomstige gebruik van bifaciale modules in verschillende omstandigheden. De zonnecentrale in de Karaganda-regio van Kazachstan is hiervoor zeer geschikt, omdat de zeer lage vegetatie in de zomer het albedo niet massaal verandert. Tegelijkertijd maakt de winter met bijna vijf maanden constante sneeuw een gedetailleerde analyse mogelijk van het effect van het albedo op de winst die de bifaciale modules bieden in vergelijking met de standaardmodules.

Toch is er een grote uitdaging voor het project in Akadyr. Bij temperatuurschommelingen van -50°C tot +50°C is het klimaat een belangrijke factor waarmee bij de planning en installatie van het systeem rekening moest worden gehouden. Om dit probleem op te lossen werd een speciaal ontworpen thermische compensator in de onderconstructie geïnstalleerd. Op deze manier hebben de stalen onderdelen en de rails voldoende ruimte en flexibiliteit om eventuele schade aan de onderdelen te voorkomen en de bifaciliteit te waarborgen.

Momenteel uniek project

Met Power Plant Akadyr heeft GOLDBECK SOLAR een unieke kans gecreëerd om de prestaties van enkel- en dubbelzijdige modules onder verschillende hellingshoeken en vrije hoogtes te vergelijken op basis van een individuele omvormer. Dit komt omdat de zonnecentrale op dit moment het enige bekende systeem van deze omvang is dat dit kan doen. Over een jaar kunnen de eerste vergelijkende resultaten worden bereikt, waarbij rekening wordt gehouden met aanvullende parameters met betrekking tot de temperatuur en de milieuomstandigheden in Kazachstan in de zomer en de winter.

GOLDBECK SOLAR wil daarmee zijn claim waarmaken dat het de beste zonne-energie-leverancier van Europa is. Daartoe investeert het bedrijf voortdurend in technische analyses van de verschillende componenten die in de eigen zonne-energiesystemen worden gebruikt, zodat het zijn klanten ook de best mogelijke technische oplossingen kan bieden op basis van een constante analyse en onderzoek gedurende 20 jaar. De fabriek in Akadyr is slechts één van de vele projecten die de zonnedeskundige de afgelopen twee decennia al heeft uitgevoerd. Het testen van de bifaciale zonnemodules op de Akadyr site maakt het project echter zeker een van de spannendste.

Huidige persberichten
Ein Portrait von Joachim Goldbeck vor dem Hintergrund eines Bildes des Solarparks Duurkenakker

So schaffen wir die Energiewende: „Wir brauchen starke Impulse...

MarcS: Vorm geven aan de toekomst van zonne-energie

Inbetriebnahme des Solarparks Zietlitz

Technische Inbetriebnahme des Solarparks Zietlitz

Tobias Schüssler und Joachim Goldbeck feiern den erfolgreichen Geschäftsbericht 2020

Geschäftsbericht 2020/2021: GOLDBECK SOLAR blickt auf...

Alle persberichten