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Pannelli fotovoltaici bifacciali: caratteristiche e funzionamento

I pannelli fotovoltaici bifacciali sono pannelli che producono energia da entrambi i lati della cella fotovoltaica. Scopri come funzionano, vantaggi e costi

I pannelli fotovoltaici bifacciali, come suggerisce il nome stesso, sfruttano la radiazione solare attraverso un doppio strato di vetro posizionato sul retro della cella fotovoltaica.

Questa capacità di assorbire i raggi solari da entrambi i lati è resa possibile grazie al cosiddetto coefficiente di Albedo, un parametro che misura la capacità riflettente di un oggetto.

Il valore di Albedo della superficie ha un impatto diretto sul rendimento dei pannelli fotovoltaici bifacciali, il cui incremento produttivo dipende dalla possibilità di sfruttare anche la porzione di luce riflessa. Oltre a questo fattore chiave, è fondamentale anche che la struttura su cui viene installato il pannello permetta alla luce riflessa di raggiungere il retro del modulo, minimizzando gli ombreggiamenti causati dal sistema di supporto.

Per capire quanto la radiazione solare sia incidente in un punto, oltre a far riferimento a dati astronomici e ambientali di radiazione diretta o diffusa, ti suggerisco di utilizzare il software fotovoltaico che ti offre la possibilità di inserire i valori di albedo all’interno dell’analisi di rendimento dei pannelli fotovoltaici.

Scopri in dettaglio cosa sono i pannelli fotovoltaici bifacciali, come funzionano e quali sono i vantaggi che offrono.

 

Cosa sono i pannelli fotovoltaici bifacciali

I pannelli fotovoltaici bifacciali sono una tipologia di pannelli che consentono di catturare l’energia solare, e quindi produrre energia elettrica, sia sulla parte frontale che su quella posteriore della cella fotovoltaica.

In passato è stata adottata principalmente in ambiti di nicchia a causa dei costi elevati rispetto ai moduli tradizionali. Tuttavia, grazie allo sviluppo tecnologico e alla standardizzazione della produzione, i costi sono diminuiti e i pannelli bifacciali stanno emergendo come una scelta competitiva anche per applicazioni più diffuse.

Dal punto di vista costruttivo, questi pannelli non presentano grandi differenze rispetto a quelli monofacciali, ad eccezione di un elemento fondamentale: la mancanza dello strato di materiale plastico che solitamente impedisce il passaggio della luce sulla superficie inferiore. In questo caso, la cella fotovoltaica è racchiusa tra due vetri che permettono alla luce di penetrare da entrambi i lati.

Pannelli fotovoltaici bifacciali: come funzionano

Il funzionamento dell’impianto fotovoltaico bifacciale si basa sul concetto del Fattore di Albedo della superficie su cui i moduli vengono istallati.

L’albedo misura la capacità di riflessione della radiazione luminosa di una superficie o di un oggetto ed è definito come il rapporto tra la radiazione solare incidente e riflessa da una superficie. Esso dipende dalle caratteristiche della superficie stessa (ad esempio il colore) e dalla lunghezza d’onda della radiazione considerata.

Radiazione riflessa

In sostanza, l’albedo è il potere riflettente di una superficie e viene espresso in percentuale o in numero puro.

Considerando la radiazione solare, l’albedo può variare tra:

  • 0 = valore minimo, superficie perfettamente nera (non esistente in natura) che assorbe tutta la radiazione solare (che quindi non riflette affatto la luce);
  • 1 = valore massimo, corrispondente ad una superficie perfettamente bianca (non esistente in natura) che riflette tutta la radiazione solare.

Quindi un fattore di albedo del terreno pari al 10% significa che, se l’irraggiamento solare ricevuto dal suolo è di 1 kilowatt, la quantità riflessa è 100 Watt.

Ad esempio:

  • le superfici scure degli edifici hanno un basso albedo, non superiore a 0.27;
  • le superfici chiare possono raggiungere valori fino a 0.6;
  • il ghiaccio e la neve, invece, presentano un albedo di circa 0.75.

All’aumentare dell’albedo di una superficie, aumenta la quantità di luce che viene riflessa. Di conseguenza, ciò si tradurrà in una maggiore produzione di energia da parte dei pannelli fotovoltaici bifacciali.

Pannelli fotovoltaici bifacciali: installazione

Le prestazioni di un impianto fotovoltaico non dipendono solamente dalla capacità riflettente della superficie, ma anche da altri fattori correlati all’installazione dei moduli bifacciali. Affinché il modulo possa esprimere appieno il suo potenziale, è essenziale rispettare determinate condizioni.

La produzione di energia dalla parte posteriore della cella bifacciale sarà ottimale in presenza dei seguenti fattori:

  • la superficie su cui viene installato il modulo è riflettente;
  • l’angolo di inclinazione o l’altezza rispetto alla superficie sono maggiori;
  • assenza di ombreggiamenti sul retro del generatore fotovoltaico, causati, ad esempio, da componenti strutturali come binari di fissaggio.

Le superfici ideali per l’installazione di un sistema fotovoltaico bifacciale includono il cemento chiaro, la membrana bianca o le superfici ricoperte di ghiaino chiaro, che possono riflettere fino all’80% della luce incidente. Tuttavia, anche se installato su superfici non ottimali come erba o lamiera grecata, un modulo bifacciale garantisce comunque prestazioni superiori rispetto a un modulo standard con caratteristiche simili.

In generale, maggiore è la distanza tra il modulo e il suolo, migliore sarà la resa bifacciale. Pertanto, è consigliabile evitare installazioni a filo della superficie, come tetti o terreni, poiché ciò può limitare la riflessione della luce.

Per massimizzare le prestazioni, è sufficiente sollevare il modulo da terra o dal tetto o aumentarne l’angolo di inclinazione per consentire una migliore riflessione della luce. Le applicazioni ottimali per l’installazione di un sistema fotovoltaico bifacciale includono tetti piani, terreni o pensiline.

Pro e contro dei pannelli fotovoltaici bifacciali

Uno dei principali benefici di questi pannelli è la capacità di sfruttare la luce riflessa sul retro, consentendo un aumento della produzione energetica che può variare tra il 10 e il 25% in più rispetto ai moduli monofacciali.

Questa caratteristica risulta particolarmente vantaggiosa per i grandi impianti a terra, i quali sono ancora soggetti a lunghi periodi di ritorno sull’investimento. Di conseguenza, diventa essenziale installare componenti bifacciali in grado di garantire elevate prestazioni e una produzione affidabile.

Secondo uno studio condotto dall’IEA nel 2020, durante l’anno della pandemia e dei bonus per l’edilizia, si è registrato un significativo aumento nell’installazione dei moduli bifacciali. Questo incremento ha rappresentato il 12% del mercato, e si prevede un ulteriore aumento del 30% entro il 2030. Alcune stime indicano che entro il 2025, i moduli bifacciali potrebbero coprire fino al 40% del mercato.

Un ulteriore vantaggio è la loro estrema versatilità. Questo tipo di impianto può essere installato su grandi tetti piani con superfici riflettenti, su installazioni agrovoltaiche, pensiline fotovoltaiche per la ricarica dei veicoli elettrici, su impianti fotovoltaici galleggianti o integrati nelle facciate degli edifici.

Non sono invece registrati limiti se non quelli legati all’inevitabile necessità di rispettare i requisiti tecnici per poter sfruttare il principio fisico alla base del funzionamento dell’impianto fotovoltaico bifacciale.

Quali sono i requisiti per sfruttare i vantaggi

Il pieno sfruttamento delle potenzialità dei pannelli fotovoltaici bifacciali è un aspetto da considerare sin dalla fase progettuale. Esso dipende dalla quantità di luce che riesce a raggiungere la superficie inferiore del pannello. Nei casi di installazione su tetti, pertanto, è essenziale disporre di coperture chiare che riflettano il più possibile la luce.

Se i pannelli sono posizionati su superfici scure, come ad esempio lamiera scura, il vantaggio derivante dall’uso dei pannelli bifacciali è praticamente annullato. Nelle installazioni residenziali più comuni, come quelle su tegole, si può comunque ottenere un incremento nella produttività, seppur minimo.

Oggi, è di fondamentale importanza prevedere nelle ristrutturazioni degli edifici commerciali e industriali l’utilizzo di coperture isolanti chiare. Questo non solo permette di sfruttare appieno le potenzialità dei moduli bifacciali, ma contribuisce anche a minimizzare il surriscaldamento dovuto all’irraggiamento solare, riducendo così la necessità di raffreddamento estivo dell’edificio.

Fotovoltaico bifacciale e revamping degli impianti

L’aumento di potenza ottenuto con l’impiego dei moduli bifacciali si traduce in una maggiore produzione di energia elettrica. Questo aspetto, particolarmente rilevante nelle installazioni industriali, richiede una progettazione accurata di ogni componente dell’impianto fotovoltaico, con particolare attenzione agli inverter, al fine di evitare eventuali problemi operativi.

Quindi, è fondamentale prestare attenzione anche in caso di interventi di revamping o repowering. In queste situazioni, che coinvolgono l’aggiornamento di un impianto fotovoltaico esistente per migliorarne l’efficienza, l’impiego dei moduli bifacciali rappresenta certamente una scelta vantaggiosa.

Dal punto di vista normativo, è importante ricordare che il GSE ha chiarito la possibilità di utilizzare moduli bifacciali anche negli impianti già incentivati tramite il Conto Energia, qualora siano necessari interventi di manutenzione e ammodernamento.

Quanto costa il fotovoltaico bifacciale?

Fino a poco tempo fa, l’installazione di pannelli fotovoltaici bifacciali comportava un aumento del 50% rispetto ai pannelli tradizionali. Tuttavia, negli ultimi tempi, questa differenza si è notevolmente ridotta fino a quasi scomparire del tutto, grazie all’aumento della produzione su larga scala che promette di ridurre ulteriormente i costi in futuro.

Inoltre, anche per quanto riguarda l’installazione, non sono richiesti accorgimenti o componenti diversi per gli impianti con pannelli bifacciali e generalmente si seguono gli stessi standard delle installazioni tradizionali, fatta eccezione per casi particolari.

Pannelli fotovoltaici bifacciali: Piano Transizione 5.0

Il Piano Transizione 5.0 precisa che saranno ammessi anche investimenti in nuovi beni strumentali necessari all’autoproduzione di energia da fonti rinnovabili e spese per la formazione del personale dipendente finalizzate all’acquisizione o al consolidamento di competenze nelle tecnologie per la transizione digitale ed energetica dei processi produttivi.

Nello specifico, per quanto attiene l’installazione di moduli fotovoltaici, l’incentivo viene comprensibilmente limitato ai soli pannelli che vengono prodotti negli Stati membri dell’Unione Europea.

Possono essere agevolati gli investimenti per progetti di innovazione in beni materiali e immateriali rientranti all’interno degli allegati A e B disciplinati dalla Legge 232/2016. Sono ammessi, quindi:

  • i moduli fotovoltaici prodotti negli Stati membri dell’Unione europea con un’efficienza a livello di modulo almeno pari al 21,5 %;
  • i moduli fotovoltaici con celle, prodotti negli Stati membri dell’Unione europea con un’efficienza a livello di cella almeno pari al 23,5%;
  • i moduli prodotti negli Stati membri dell’Unione europea composti da celle bifacciali ad eterogiunzione di silicio o tandem prodotte nell’Unione europea con un’efficienza di cella almeno pari al 24,0%.

Impianto fotovoltaico bifacciale di ultima generazione: il tipo HJT

L’impianto fotovoltaico bifacciale è un’invenzione presente da diversi anni che ha visto dinanzi a sé una vera e propria rivoluzione tecnologica. Tra le varie innovazioni spiccano sicuramente i pannelli HJT.

La sigla HJT (Hetero Junction Technology) sta per celle solari a eterogiunzione e, come indica il termine inglese, la produzione avviene tramite l’utilizzo di una tecnologia ad etero-giunzione di silicio amorfo e cristallino.

La tecnologia HJT combina, quindi, i migliori vantaggi del silicio cristallino di tipo N e del film sottile e consente:

  • l’efficienza della cella superiore al 24% e l’efficienza del pannello superiore al 22%;
  • un coefficiente di temperatura più basso (è solo -0,24%);
  • un tasso di degrado annuale molto basso (pari solo allo 0,4%);
  • assenza di effetti LID (light induced degradation, degradazione indotta dalla luce) e PID (potential induced degradation, degradazione da potenziale indotto).

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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