Группа ученых из Сингапурского научно-исследовательского института солнечной энергии (Solar Energy Research Institute, SERIS) провела исследование влияния компоновки солнечной электростанции (типы модулей и трекеров) на конечную стоимость единицы энергии (LCOE).
Группа проанализировала экономическую эффективность солнечных установок, оснащённых как односторонними, так и двухсторонними (bifacial) солнечными модулями, а также монтажными системами с фиксированным углом наклона, одноосными и двухосными трекерами (поворотными системами слежения за солнцем) в разных регионах мира — от Америки (США) до Европы (Германия, Великобритания, Франция, Италия), Азии (Китай, Япония, Индия, Южная Корея) и Океании (Австралия), всего 10 мест. Информация о среднесуточном глобальном горизонтальном излучении для различных местоположений на планете была взята из базы данных NASA.
Учёные рассчитали прямое нормальное излучение (DNI) и диффузное горизонтальное излучение (DHI), применяя подход Оргилла-Холландса, который оценивает диффузную фракцию с использованием индекса чистоты в качестве единственной переменной. Среднесуточная температура окружающей среды и значения альбедо также были включены в качестве параметров.
Исследователи исходили из предположения, что ряды модулей установлены профессионально, и потери, вызванные затенением от соседних рядов, незначительны.
Модули для измерений — односторонние монокристаллическими модули с ячейками p-типа PERC с выходной мощностью 310 Вт и двусторонние панели того же типа с выходной мощностью 305 Вт — были предоставлены китайским производителем LONGi.
Результаты
«Все комбинации трекинговых и двусторонних систем повышают выработку, причем возможны улучшения более чем на 50% в очень высоких географических широтах», — утверждают авторы. «В целом, с одинаковой монтажной системой двухсторонняя конфигурация превосходит одностороннюю. Системы с трекерами значительно превосходят конфигурации с фиксированным углом наклона, а двухосные трекеры имеют незначительно более высокую производительность, чем одноосные».
Ученые подсчитали, что установка одноосного трекера увеличивает затраты на 10% по сравнению с обычной монтажной системой, в которой угол наклона модулей не меняется. А вот двухосный трекер увеличивает расходы на 30–60%.
Сводные итоги исследования представлены в таблице:
По расчётам, самым эффективным вариантом в среднем по всем локациям является конфигурация, в которой двусторонние (bifacial) солнечные модули устанавливаются на одноосных трекерах. Эти устройства позволили разработчикам солнечных проектов повысить выход энергии на 7–37% по сравнению с системами с фиксированным наклоном, при этом расходы на них были на 8–29% ниже, чем при использовании двухосных трекеров. Преимущества таких систем возрастают, когда проекты реализуются в более высоких широтах.
Стоимость энергии (LCOE) в проектах с двухсторонними модулями и одноосными трекерами является самой низкой на 93,1% анализируемой территории Земли. На втором месте односторонние модули, установленные также на одноосных трекерах.
Хотя, очевидно, двухосные трекеры позволяют увеличить выработку по сравнению с другими вариантами, их стоимость пока слишком высока, и использование не является экономически эффективным. Они должны стать на 60% дешевле, чтобы стать эффективными с точки зрения LCOE.
Таким образом, на сегодняшний день системы с одноосными трекерами и двухсторонними модулями экономически выгодны и предпочтительны, заключили ученые.
Читайте по теме. Солнечная энергетика: какая площадь требуется для размещения объектов?
