Ricerca dimostra che i riflettori a terra ad alta densità aumentano la resa degli impianti bifacciali

I ricercatori dell’Università di Ottawa, in Canada, hanno studiato gli effetti dell’uso di un riflettore artificiale a terra negli impianti fotovoltaici bifacciali su larga scala e hanno scoperto che può aumentare la produzione di energia di un impianto fino al 4,5%.

“Per massimizzare i benefici, questi riflettori dovrebbero essere posizionati direttamente sotto i pannelli solari, non tra le file”, ha spiegato Mandy Lewis, autrice principale della ricerca. “Questi risultati sono particolarmente significativi in Canada, dove la copertura nevosa persiste per tre o quattro mesi all’anno nelle principali città come Ottawa e Toronto e il 65% della vasta superficie del Paese è coperto di neve per oltre la metà dell’anno”.

Il team di ricerca ha condotto l’analisi su un sistema bifacciale da 75 kW basato sull’inseguimento orizzontale a singolo asse (HSAT) e situato in un impianto di prova del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti a Golden, in Colorado. “Abbiamo studiato una singola fila di moduli PERC+ con un fattore di bifaccialità del 70%”, ha spiegato l’azienda, precisando che i test sono stati eseguiti nell’arco di 4 mesi. “I dati sulla potenza e sulle condizioni atmosferiche a livello di modulo sono stati misurati a intervalli di 1 minuto e mediati a destra per ottenere valori di potenza di 15 minuti”.

Gli scienziati hanno utilizzato un materiale riflettente artificiale ad alta albedo e resistente ai raggi UV in polietilene ad alta densità (HDPE) fornito dalla società tedesca Solmax Geosynthetics. La sua riflettività ponderata per il sole ha raggiunto circa il 70%. Sono state valutate cinque diverse configurazioni del riflettore: con una copertura del suolo del 100%; con una copertura del suolo del 50% e del 25%, entrambe centrate sul tubo di coppia; con una copertura del suolo del 50% e del 25%, entrambe centrate al centro del terreno aperto tra le file.

Le prestazioni delle parti dell’impianto fotovoltaico che si affidano al riflettore sono state confrontate con quelle delle file di moduli senza riflettore. La modellazione ha presentato un errore quadratico medio (RMSE) del 5,4% su base oraria e ha mostrato un aumento dell’irraggiamento totale annuo dell’8,6% e un rendimento energetico annuo fino al 4,5% quando si aggiunge il 70% di materiale riflettente a un sistema a inseguimento monoassiale. Il posizionamento ottimale del riflettore è risultato essere quello centrato direttamente sotto il tubo di torsione per tutte le dimensioni del riflettore.

Un’ulteriore analisi economica ha rivelato che la tecnologia dei riflettori può raggiungere costi di installazione pari a 2,50-4,60 dollari al m2. “Costi materiali più elevati sono possibili in sistemi con un LCOE iniziale più elevato. Ad esempio, abbiamo riscontrato costi di installazione pari a 3,40-6,00 dollari/m2 per Seattle, Washington, con il 60% di materiale riflettente”, hanno sottolineato gli studiosi.

Inoltre, hanno evidenziato che la redditività dei riflettori dipende strettamente dalla posizione, con i livelli di radiazione solare che giocano un ruolo fondamentale. Hanno anche raccomandato di evitare l’impiego dei riflettori in progetti con clipping dell’inverter, che si verifica quando l’energia CC di un sistema fotovoltaico è superiore alla dimensione massima di ingresso dell’inverter. “Il clipping dell’inverter ha un impatto significativo sui sistemi che incorporano riflettori artificiali, riducendo il guadagno energetico annuale e spostando il posizionamento ideale per i riflettori più piccoli in alcune località”, hanno avvertito.

I loro esperimenti sono descritti nell’articolo “Artificial Ground Reflector Size and Position Effects on Energy Yield and Economics of Single Axis Tracked Bifacial Photovoltaics”, pubblicato su Progress in Photovoltaics. “Questi risultati hanno un valore particolare per il Canada e per altri Paesi tipicamente nuvolosi, dato che sono stati osservati aumenti di potenza del 6,0% nella nuvolosa Seattle rispetto al 2,6% nell’arida Tucson”, sottolineano i ricercatori.

Un altro gruppo di ricerca dell’Università di Ottawa ha recentemente sviluppato una nuova tecnica per misurare il rendimento energetico degli impianti fotovoltaici bifacciali. Il nuovo metodo dell’irraggiamento posteriore scalato (SRI) migliorerebbe le misurazioni IEC tenendo conto degli effetti dell’albedo spettrale delle diverse coperture del suolo nel calcolo dell’irraggiamento posteriore del sistema bifacciale.