Vertical Bifacial PV överträffar tilted PV-system i Storbritannien

Vertikala dubbelfasade solcellsanläggningar på taket kan överträffa konventionella solcellssystem på taket med lutning över säsonger i Storbritannien, har en -lång studie visat.

Forskning från University of York har utfört den första empiriska bedömningen av ett vertikalt bifacialt solcellssystem på taket som tillhör norska -med huvudkontor för vertikala solenergispecialister Over Easy Solar i ett brittiskt klimat. De fullständiga resultaten presenteras i artikeln "Omfattande studie av effektiviteten hos vertikala bifaciala fotovoltaiska system: en fallstudie i Storbritannien", publicerad i tidskriften Scientific Reports.

Studien utvärderade prestandan hos Over Easy Solars vertikala bifacial PV-system installerat på taket av universitetets fysiktorn. Den omfattar heterojunction-celler med 22,5 % effektivitet och använder vitt grus för att reflektera ljus på baksidan av systemet, något som traditionella panelinställningar inte kan använda.

Systemet övervakades under en hel årscykel 2023 och jämfördes med ett vertikalt-monterat monokristallint kisel monofacialt solcellssystem och ett traditionellt tilted monofacialt solcellssystem. Over Easy Solars system visade en 26,91 % högre effekt än det lutade systemet under morgontimmarna mellan 05:30 och 09:00 och en 22,8 % högre effekt under timmarna mellan 17:00 och 20:30.

Keelin Currivan, rådgivare för internationella kundlösningar på Over Easy Solar, förklarade för tidningen pv hur dessa resultat lyfter fram den dubbla toppfördelen som vertikal bifacial PV erbjuder.

"Medan traditionella lutande paneler kämpar med middagsmättnad, som når en topp när nätet ofta är fullt och priserna är låga, flyttar vårt vertikala bifaciala system produktionen till när det behövs som mest," sa Currivan. Hon tillade att dessa toppar stämmer överens med toppar i bostäder orsakade av efterfrågan på uppvärmning, matlagning och elfordon, vilket i sin tur minskar behovet av batterilagring och minskar trängsel på nätet.

Over Easy Solars vertikala bifacial PV-system överträffade de båda andra testsystemen under de fyra säsongerna. Den hade en jämförande vinst på 14,77 % jämfört med det traditionella tiltade systemet på sommaren, ökande till 19,32 % på våren, 20,27 % på hösten och 24,52 % på vintern.

"Vertikal orientering är den överlägsna geometrin för brittiska och irländska klimat eftersom den är optimerad för vintersol med låg-vinkel och diffust ljus", förklarade Currivan. "Även mot ett vertikalt monofacialt system får den bifaciala versionen ytterligare 12,45 % på vintern, vilket bevisar att det är viktigt att fånga bakre-sidoreflektion."

En särskilt hög-dag, den 7 maj, producerade Over Easy Solars system 4,92 kWh, cirka 25,38 % mer energi än det lutande systemet över dagen. Författarna till forskningsartikeln, baserad vid University of York, tillägger att deras resultat "understryker det vertikala bifaciala PV-systemets oöverträffade förmåga att utnyttja solenergi effektivt, oavsett säsongsvariationer."

"Dess design maximerar inte bara markanvändningen utan integreras också sömlöst med moderna arkitektoniska landskap, vilket ger ett estetiskt värde till dess funktionella fördelar", säger deras slutsats. "Systemets bifacial teknologi, som kan fånga solstrålning från båda sidor, ökar dess energiutbyte avsevärt, vilket gör det till en potent lösning för regioner med varierande solexponering och reflekterande miljöer."

Currivan tillade att den högre avkastningen under-månader med höga priser också leder till en snabbare återbetalningstid trots en högre initial kostnad. Hon uppskattade de initiala kostnaderna för ett vertikalt bifacialt solcellssystem till 1 200 GBP (1 630 USD)/kW, jämfört med 900 GBP/kW för ett traditionellt system. "Den ökade avkastningen resulterar i uppskattningsvis 1 221,13 GBP i ytterligare årliga besparingar per 1 500 kWh baslinje i Storbritannien, baserat på 0,28 GBP/kWh prissättning," förklarade Currivan.

Over Easy Solars vertikala bifaciala system var också föremål för beräkningsvätskedynamiksimuleringar under testet. Systemet bibehöll försumbara lyftkrafter vid vindhastigheter på cirka 98 kmh, vilket Currivan sa är en kritisk strukturell fördel för kustområden med hög-vind i Storbritannien och Irland.

Currivan berättade för pv-tidningen Over Easy Solar använder forskningsresultaten för att driva expansion till de brittiska och irländska marknaderna. "Det förvånade mig hur applicerbara dessa system är på den brittiska och irländska marknaden," sa hon. "I Norge och kallare klimat är dessa system de enda livskraftiga på grund av mängden snö, men även i det här klimatet träffar det flera nyckelpunkter, från säsongsmässiga vinster till att mildra nätproblem till att ge den dubbla toppen."

Tidigare denna månad installerade Over Easy Solar sin första vertikala solcellsinstallation på taket på den amerikanska marknaden. En tidigare fallstudieanalys från företaget fann att vertikala takpaneler kan överträffa konventionella taksystem under snöiga månader.