雙面太陽能隨著時間和太陽的推移而發(fā)展

傳統的太陽能組件使用太陽能電池板頂部的光伏電池將光轉換為電。 現在，國家可再生能源實驗室(N REL)的研究人員正在照亮下面的東西。

在2019年5月，NREL的一個團隊啟動了一項為期三年的研究，以評估在面板兩側收集光線的雙面模塊，同時也在全天跟蹤太陽。 雙面面板的關鍵好處是獲得更多的電力生產，而不擴大系統足跡或重新配置過多的面板。

早期的結果表明，雙面板有顯著的促進作用。 從2019年6月到11月的數據顯示，與他們的單邊表親相比，使用雙面面板的能源生產增加了9%。

該研究的主要研究者、NREL研究員克里斯？德琳說：“細胞本身的價格差不多。” “你要買一個稍微貴一點的包裹。 你必須在背面做一些不同的事情-無論是玻璃還是透明的塑料。 從總體上看，成本將不到10%。”

為了確定這些面板能產生多大的功率，團隊需要數據，所以他們正在收集數據。 他們的一些數據已經公開了-這是一個行業(yè)的第一個研究這個規(guī)模。 NREL研究人員預計，新的數據將通過提供信息和最佳做法來提高安裝效率、降低成本和提高耐久性，從而消除推進尖端技術的障礙。 到目前為止，結果并沒有令人失望。

黛琳說：“每個人都很興奮，因為他們的成績都符合預期?！?“與初始模擬相比，我們實際上得到的能量比模擬的要多?！?/p>

地面供電

在目前的研究中，該小組計劃評估太陽能電池板下不同地面覆蓋的好處。 由于雙面光伏能量增益依賴于反射光，地面越能反射，面板就越強大。

席琳說：“我們研究了如何通過不同的處理方案，如天然植被、碎石和雜草屏障，增強地面反照率[由表面反射的入射光或輻射的比例，通常是行星或月球的比例]。 “其中一些已經發(fā)生在工業(yè)領域，但這將是第一個開放數據的多年研究?！?/p>

在這項研究的第一年，Deline的團隊正在測試天然地被。 他們將在第二年加入碎石，Deline說他們正在考慮推出某種白色織物進行第三次比較。

“我們看到，當草變成棕色時，它會變得更有反射性?！?“雪蓋很好?！?/p>

隨著地面上的雪，當平均反照率比草高幾倍時，所有測試面板都達到了記錄的最高增益。

太陽能和儲存-更好的結合

該團隊在NREL的Golden，科羅拉多，研究網站正在與商業(yè)合作伙伴合作，包括棱鏡太陽能，Sunpreme和Lumos太陽能-一個供應商，總部設在附近的Nederland鎮(zhèn)，科羅拉多州-與主要的國際制造商。 利用與總共六家公司的關系，實驗室將在多年內對同一品牌的單面和雙面面板進行基準測試和比較。

這項研究的10排光伏陣列采用了NEXTracker的單軸跟蹤器技術，增加了可以捕捉到的直接陽光的能量。 每個模塊的更高能量生產意味著每兆瓦安裝所需的支持硬件較少，從而降低了所謂的系統成本平衡。

Deline說：“通過提高輸出，這些模塊還可以減少所需的面板總數，從而更有效地使用逆變器、機架、跟蹤系統、互連線和其他硬件。

迪琳和他的團隊還將PV陣列與兩個Avalon電池釩氧化還原流動電池配對。 電池儲存白天產生的能量，并使其可用于更高的晚間需求。

這種存儲，加上太陽能跟蹤技術，有助于使系統輸出水平。 它緩解了陡峭的、中午的生產高峰，由較低的上午和下午的一代預訂，這通常與傳統的固定太陽能有關。

迪琳說：“我們正在進行一個能源套利方案，電池在下午和晚上放電，太陽能發(fā)電持續(xù)大約四個小時?！?“否則，雙面增益在峰值時被削去，但在其他地方卻很低，因此這提供了更穩(wěn)定和一致的生成。”

該研究還通過能源部的耐用模塊材料聯合會(DuraMAT)與其他研究組織合作，支持材料耐久性研究。

Deline說：“我們正在研究單軸跟蹤器的模塊可靠性，特別是當安裝在單軸跟蹤器上時，在裝運過程中損壞的模塊是否仍然可用或進一步惡化。

雙贏的高性能計算

隨著最先進的計算建模和預測模擬能力，NREL的高性能計算(HPC)資源減少了風險和不確定性，這往往限制了新技術和創(chuàng)新技術的進展。

黛琳說：“我們最近經常在鷹的高性能電腦上使用?！?“我們正在完成為期一年的性能模擬，這將需要4到5天的時間在筆記本電腦上-在不到一分鐘的時間內在鷹。”

因此，團隊可以最大限度地輸出不同的配置場景，包括機架高度，間距，甚至材料選擇，如黑色或反射支持框架。 模擬是開源的，這意味著其他人可以使用和建立在數據集的基礎上進行未來的分析。

Deline說：“我們的模擬從面板開始，將光子飛回他們攔截天空穹頂的地方——它是反向射線追蹤，并評估模塊的輻照度。” “各種幾何形狀都是可能的。”

這意味著復雜的地形和結構，包括汽車端口，珀戈拉峽谷，和不同的機架系統，可以評估之前，建設。 模擬還可以疊加其他場景，如停放在汽車端口使用的太陽能組件下面的車輛。

制定商業(yè)投資及安全標準

當光伏開發(fā)人員正在設計一個新的系統時，他們知道300瓦的單面模塊將提供600瓦模塊的一半功率，這并不奇怪。 由于測試和認證標準，企業(yè)可以依賴這種直截了當的假設。

“但我們還沒有這種雙面模塊，”席琳說。 因此，當你增加背面靈敏度時，業(yè)界要求使用必要的方法來標記一個模塊，以一致的方式反映附加值。 沒有它，買家就不會知道每瓦的成本?！?/p>

光伏系統的財務合同是基于產生多少電力，因此安裝人員和公用事業(yè)需要清楚地了解產生了多少電力，以公平地將額外生產的雙面技術貨幣化。 迪琳的團隊正在創(chuàng)建能力測試，以確定新的輸出，并將幫助相應地更新標準。

他補充說：“所有這些都需要一個新的標準、性能建模工具和儀器最佳實踐的生態(tài)系統?！?/p>

安全標準是NREL研究的另一個重要成果。 安裝人員需要知道當安裝雙面而不是單面模塊時，電流將如何增加。 導線，如電纜和熔斷器，需要適當的尺寸。 在這里，需要精確的標準和計算，以有效和安全的安裝。

投資于能源的未來

作為一個與工業(yè)有著密切聯系的國家實驗室，NREL具有獨特的地位，能夠提供這些技術所需的數據、分析、標準和最佳實踐。

德琳說：“通過公布這些數據，太陽能安裝公司將會看到更好的融資條件?！?公用事業(yè)公司將把更一致、更可再生、更負擔得起的能源納入其發(fā)電組合。