Panele bifacjalne: kiedy mają sens w Polsce?

Czym są panele bifacjalne i czym różnią się od klasycznych modułów?

Budowa paneli bifacjalnych

Panele bifacjalne to moduły fotowoltaiczne, które produkują energię nie tylko z przedniej, ale także z tylnej strony. Standardowy panel monofacjalny ma aktywne ogniwa tylko z jednej strony, od spodu znajduje się nieprzezroczyste białe lub czarne tło (backsheet). W panelu bifacjalnym tył jest przezroczysty (szkło lub specjalna folia), a ogniwa są tak skonstruowane, aby reagować na światło dochodzące również od strony spodniej.

Większość nowoczesnych paneli bifacjalnych to konstrukcje szkło–szkło: ogniwa są „zamknięte” między dwoma szybami hartowanymi. Takie rozwiązanie poprawia odporność mechaniczną oraz ogranicza degradację materiału w czasie. Istnieją też warianty szkło–folia z przezroczystą folią od spodu, ale w zastosowaniach gruntowych i przemysłowych dominują moduły dwuszybowe.

Efektem takiej budowy jest możliwość wykorzystania promieniowania odbitego od podłoża oraz rozproszonego światła, które trafia na tylną stronę modułu. Na pierwszy rzut oka taki panel przypomina zwykły moduł, ale po dokładniejszym spojrzeniu widać brak białej warstwy z tyłu i często nieco większy ciężar.

Jak działa efekt bifacjalny?

Ogniwa w panelu bifacjalnym są aktywne po obu stronach. Front działa tak samo jak w klasycznym panelu – pochłania bezpośrednie promieniowanie słoneczne. Tył wykorzystuje natomiast światło:

• odbite od podłoża (np. jasny żwir, beton, śnieg, biała membrana dachowa),
• rozproszone w atmosferze (światło niebo, promienie odbite od sąsiednich budynków, konstrukcji),
• docierające pod kątem, „okrążające” panel przy odpowiednio dużym prześwicie pod modułem.

Producenci podają zwykle tzw. bifaciality factor, czyli stosunek mocy tylnej strony do mocy frontu (najczęściej 65–90%). Oznacza to, że w idealnych warunkach tylny „generator” może osiągnąć maksymalnie np. 70–80% mocy przedniej strony, o ile dostanie wystarczającą ilość światła odbitego.

Rzeczywiste zyski zależą jednak przede wszystkim od tego, jak dużo światła dociera pod panel. Kluczowe są: rodzaj i kolor podłoża, wysokość konstrukcji, odstępy między rzędami oraz brak zacienienia dolnych krawędzi modułów.

Najważniejsze różnice względem paneli monofacjalnych

Porównując panele bifacjalne z klasycznymi monofacjalnymi, można wskazać kilka praktycznych różnic, które od razu przekładają się na sens ich stosowania w Polsce:

• Wyższy potencjał uzysku energii – przy sprzyjających warunkach zysk roczny sięga zwykle 5–20% względem monofacjalnych paneli ustawionych w podobnej konfiguracji.
• Inna optymalna konstrukcja – bifacjalne moduły zyskują przy większej wysokości montażu oraz przy „czystym” otoczeniu bez wysokiej roślinności.
• Inny sposób liczenia mocy – moc znamionowa w katalogu odnosi się zawsze do frontu (np. 420 Wp). Tył jest „bonusem”, którego nie widać w nazwie modułu.
• Większa masa i sztywność – konstrukcje szkło–szkło są cięższe, ale jednocześnie mniej podatne na mikropęknięcia ogniw i uszkodzenia mechaniczne.
• Inne zachowanie termiczne – lepsza wentylacja tyłu i brak białego backsheetu może obniżać temperaturę pracy modułów o kilka stopni, co delikatnie poprawia sprawność.

Zrozumienie tych różnic jest kluczowe przed decyzją, czy panele bifacjalne mają sens w konkretnej lokalizacji w Polsce. Sam zakup „dwustronnych” modułów bez zmiany sposobu ich montażu i otoczenia często mija się z celem.

Warunki w Polsce: klimat, nasłonecznienie i albedo

Nasłonecznienie w różnych regionach kraju

Polska nie jest pustynią, ale też nie jest Skandynawią. Średnie roczne nasłonecznienie globalne dla płaszczyzny poziomej wynosi najczęściej 950–1150 kWh/m² w zależności od regionu. Najlepsze warunki mają zwykle południe i południowy zachód, najsłabsze – północno-wschodnia część kraju. Dla paneli skierowanych na południe pod optymalnym kątem uzyski energii sięgają typowo 950–1100 kWh z 1 kWp rocznie.

Same wartości energii słonecznej nie przesądzają jeszcze o zasadności bifaciali. Istotne jest rozkład promieniowania: udział promieniowania bezpośredniego i rozproszonego, warunki zimowe, a także częstotliwość pokrywy śnieżnej. W Polsce przez dużą część roku dominują dni częściowo zachmurzone, a światło rozproszone stanowi znaczącą część całkowitego promieniowania. To sprzyja panelom bifacjalnym, bo tył modułu pracuje dobrze właśnie w warunkach rozproszonych.

Znaczenie albedo, czyli „jasności” podłoża

Albedo to parametr opisujący, jak duża część promieniowania słonecznego zostaje odbita od danej powierzchni. Im jaśniejsza i bardziej gładka powierzchnia, tym wyższe albedo, a więc więcej światła może trafić na tylną stronę panelu bifacjalnego. Uproszczone wartości:

W polskich warunkach często mamy do czynienia z trawą, glebą i okresowo – śniegiem. To właśnie pokrywa śnieżna, która zimą zwiększa albedo do bardzo wysokich wartości, bywa istotnym sprzymierzeńcem paneli bifacjalnych, zwłaszcza w instalacjach gruntowych. W domowych instalacjach dachowych wykorzystanie albedo jest trudniejsze, bo dach zazwyczaj jest ciemny, a do przestrzeni pod modułami światło dociera słabiej.

Warunki zimą a praca paneli dwustronnych

Zimą Słońce jest nisko nad horyzontem, dzień jest krótki, a instalacje fotowoltaiczne pracują wyraźnie słabiej niż latem. Jednocześnie jednak w wielu regionach Polski sporą część sezonu zimowego dachy i grunty pokrywa śnieg – świeży śnieg potrafi odbijać ponad połowę docierającego do niego promieniowania.

Panele bifacjalne zamontowane na otwartych konstrukcjach naziemnych mogą w takich warunkach zyskiwać wyraźnie więcej energii niż klasyczne moduły, nawet jeśli część przedniej powierzchni jest częściowo zasypana. Światło odbite od śniegu trafia bowiem od spodu na tylną stronę modułu, która często pozostaje czysta. W typowej instalacji dachowej sytuacja wygląda inaczej – śnieg rzadziej zalega pod modułami, a podłoże (dach) ma niskie albedo, więc efekt bifacjalny jest ograniczony.

W skali całego roku udział zimy w produkcji energii z PV nie jest dominujący, ale w analizie opłacalności paneli bifacjalnych w Polsce warto brać pod uwagę, że właśnie zimą efekt śniegu może częściowo zrównoważyć słabsze nasłonecznienie.

Gdzie panele bifacjalne mają największy sens w Polsce?

Instalacje gruntowe na otwartym terenie

Najbardziej naturalnym środowiskiem dla bifaciali są instalacje gruntowe. Otwarty teren pozwala na zaprojektowanie odpowiedniej wysokości konstrukcji oraz doboru podłoża. Typowy zakres zysków z tylnej strony w polskich instalacjach gruntowych to 5–15% rocznie względem analogicznego systemu monofacjalnego. W sprzyjających warunkach (jasne podłoże, większa wysokość, optymalny rozstaw rzędów) można przekroczyć nawet 20%.

Do kluczowych czynników należą:

• wysokość dolnej krawędzi panelu nad gruntem (im wyżej, tym więcej światła trafia pod moduł),
• rodzaj i kolor powierzchni pod modułami (np. jasny żwir zamiast ciemnej ziemi),
• brak wysokiej roślinności zasłaniającej tył modułu,
• odpowiednie odległości między rzędami ograniczające wzajemne zacienianie.

W praktyce polscy inwestorzy komercyjni – farmy fotowoltaiczne i większe instalacje na potrzeby zakładów przemysłowych – coraz częściej kierują wzrok w stronę modułów bifacjalnych właśnie przy instalacjach gruntowych. Dodatkowy uzysk energii rozkłada się tam na duży wolumen mocy, co poprawia ekonomię przedsięwzięcia.

Duże dachy płaskie z jasną membraną

Druga grupa lokalizacji, w których panele bifacjalne mają sens w Polsce, to duże płaskie dachy o jasnej powierzchni. Na takich obiektach często układa się białe lub jasno-szare membrany dachowe, które mają wysokie albedo i dobrze odbijają światło. Jeśli konstrukcja pod moduły zapewnia sensowny prześwit (kilkadziesiąt centymetrów), to tylna strona panelu może pracować na znaczącym poziomie.

Przykłady praktyczne:

• dachy centrów logistycznych z białą membraną PVC,
• nowe hale produkcyjne z jasnymi powłokami dachowymi,
• centra handlowe, które inwestują jednocześnie w fotowoltaikę i chłodne dachy (cool roof).

Podstawową zaletą dachów płaskich jest możliwość optymalnego ustawienia kątów nachylenia i odległości między rzędami paneli. Można znaleźć kompromis między gęstością upakowania modułów (więcej kWp na dachu) a większym prześwitem i lepszym wykorzystaniem efektu bifacjalnego. Przy odpowiednim projekcie zysk roczny na poziomie 5–12% jest osiągalny, a koszt modułów bifacjalnych w relacji do całości inwestycji nie stanowi zwykle decydującej bariery.

Aplikacje specjalne: carporty, ogrodzenia, agrivoltaika

Oprócz dużych instalacji gruntowych i dachowych panele bifacjalne sprawdzają się też w projektach niestandardowych, gdzie tylna strona faktycznie „widzi” dużo rozproszonego światła:

• Carporty i wiaty fotowoltaiczne – moduły pełnią funkcję zadaszenia, a przestrzeń pod nimi jest otwarta. Światło odbija się od powierzchni podjazdu, samochodów, otoczenia. Przy jasnym podłożu (kostka brukowa, beton) efekt bifacjalny jest bardzo wyraźny.
• Ogrodzenia i ekrany PV – pionowo zamontowane bifaciale mogą produkować energię z obu stron – rano i wieczorem, a także przy świetle rozproszonym. To rozwiązanie ciekawe przy drogach, parkingach czy terenach magazynowych.
• Agrivoltaika – konstrukcje nad uprawami, gdzie moduły są wyżej, a roślinność i gleba odbijają część światła. Zyski bifacjalne zależą tu od rodzaju roślin, wilgotności gleby i sposobu nawadniania.

W wielu tego typu zastosowaniach panele monofacjalne i tak wymagają specjalnej konstrukcji nośnej. Różnica kosztowa przejścia na moduły dwustronne jest relatywnie niewielka, a dodatkowy uzysk energii staje się atrakcyjny. To obszar, w którym w Polsce dopiero zaczynają pojawiać się realizacje pilotażowe, ale potencjał jest zauważalny.

Kiedy panele bifacjalne w Polsce NIE mają większego sensu?

Typowe dachy skośne domów jednorodzinnych

Najczęstsza konfiguracja w polskich domach to dach skośny pokryty dachówką ceramiczną, betonową, gontem lub blachą. Takie powierzchnie są z reguły ciemne, mają niskie albedo, a przestrzeń pod panelami jest bardzo ograniczona. Dodatkowo konstrukcje montażowe utrzymują moduły blisko poszycia dachu, więc światło z zewnątrz ma utrudniony dostęp do tylnej strony.

W takiej sytuacji nawet jeśli zamontuje się panele bifacjalne, to tył pracuje bardzo słabo. Zyski roczne są symboliczne – rzędu kilku procent lub mniej – i często giną w błędzie pomiaru czy naturalnej zmienności nasłonecznienia między latami. Jedyną realną korzyścią bywa trwalsza konstrukcja szkło–szkło, ale można ją uzyskać również poprzez wybór monofacjalnych modułów szkło–szkło, jeśli producent takie oferuje.

Domowy dach skośny jest po prostu zbyt „ciasnym” oraz ciemnym środowiskiem dla efektywnego wykorzystania bifaciali. W praktyce, zamiast inwestować w droższe moduły dwustronne, lepiej często przeznaczyć budżet na wyższej jakości inwerter, optymalizację zacienienia lub lekkie przewymiarowanie mocy instalacji.

Dachy z ciemną, chropowatą powierzchnią

Dachy z niskim prześwitem i gęstą zabudową

Druga grupa miejsc, gdzie bifaciale zwykle zawodzą, to dachy o bardzo małym prześwicie pod modułami – niezależnie od koloru pokrycia. Chodzi o układy, w których panele leżą niemal „na płasko” na konstrukcji balastowej albo na stelażach o prześwicie kilku–kilkunastu centymetrów.

Przy tak małej odległości między tyłem modułu a podłożem:

• strumień światła odbitego, który faktycznie dociera do tylnej powierzchni, jest bardzo ograniczony,
• każde nierówności, elementy instalacji (przewody, balasty, krawędzie blachy) dodatkowo „zasłaniają” światło,
• temperatura modułu może być wyższa, co częściowo niweluje i tak niewielki zysk z bifacialności.

Na tego typu dachach lepiej sprawdzają się klasyczne moduły monofacjalne, a jeśli inwestorowi zależy na większej trwałości, można rozważyć po prostu wersje szkło–szkło, ale wciąż monofacjalne. Różnica w uzysku między bifacialem a monofacialem w takich warunkach bywa praktycznie nieuchwytna.

Instalacje mocno zacienione lub w zabudowie śródmiejskiej

Panele dwustronne zyskują tam, gdzie jest dużo rozproszonego światła i względnie „otwarta” przestrzeń wokół. W gęstej zabudowie, wśród wysokich budynków, kominów, drzew czy innych elementów rzucających cień, potencjał tylnej strony gwałtownie maleje.

Typowe sytuacje, w których bifaciale tracą sens:

• dachy oficyn w kamienicach, gdzie większość dnia część modułów jest w cieniu sąsiednich ścian,
• małe przydomowe instalacje osłonięte wysokimi drzewami, budynkami gospodarczymi czy ekranami akustycznymi,
• instalacje na balkonach i loggiach, gdzie widok „w tył” jest praktycznie zasłonięty.

W takich lokalizacjach kluczowa jest walka z zacienieniem – dobry projekt, optymalizatory mocy, odpowiednie rozmieszczenie stringów. Wybór paneli bifacjalnych nie rozwiąże problemu, a ich potencjał pozostanie w dużej mierze niewykorzystany.

Na co zwrócić uwagę, projektując instalację z panelami bifacjalnymi w Polsce?

Dobór konstrukcji montażowej i prześwitu

Efektywny system z bifacialami zaczyna się od konstrukcji nośnej. To ona decyduje, ile światła faktycznie trafi na tylną stronę modułów. Projektując instalację, inżynier zwykle żongluje kilkoma parametrami naraz:

• wysokością dolnej krawędzi paneli nad podłożem,
• kątem nachylenia modułów,
• rozstawem rzędów (by ograniczyć zacienianie między rzędami),
• kierunkiem montażu (poziomo/pionowo) względem dominującego kierunku promieniowania rozproszonego.

Na farmie fotowoltaicznej w centralnej Polsce, gdzie zastosowano bifaciale, podniesienie konstrukcji z 60 do ok. 100 cm i niewielka korekta rozstawu rzędów pozwoliły zwiększyć udział produkcji z tylnej strony o kilka punktów procentowych – bez zmiany typu modułu. W skali kilkuset kilowatów mocy taka różnica przekłada się na zauważalne kilkaset–kilka tysięcy dodatkowych kilowatogodzin rocznie.

W praktyce dobrym minimum dla instalacji gruntowych jest prześwit rzędu 80–100 cm, a dla carportów czy ogrodzeń – znacznie więcej. Niższe konstrukcje są możliwe, ale trzeba liczyć się z mniejszym efektem bifacjalnym.

Dobór podłoża i zarządzanie roślinnością

Podłoże pod modułami to często niedoceniany „element systemu”. W projektach, gdzie z góry zakłada się wykorzystanie bifaciali, można świadomie wpłynąć na albedo, zamiast zdawać się na przypadek.

Najczęstsze rozwiązania to:

• jasny żwir lub kruszywo – zwiększa albedo względem ciemnej ziemi, a jednocześnie ogranicza wzrost chwastów,
• jasne płyty betonowe lub kostka brukowa – typowe np. pod carportami i wiatami, bardzo korzystne dla tylnej strony modułu,
• utrzymywana krótko przycięta trawa – przy regularnej pielęgnacji ma sensowny poziom odbicia, a jednocześnie chłodzi otoczenie.

Zarządzanie roślinnością obejmuje również kontrolę wysokości trawy czy krzewów. Jeśli rośliny sięgają tyłu modułu, zaczynają działać jak absorber, a nie reflektor – zamiast odbijać światło, pochłaniają je i zamieniają na ciepło. W skrajnych przypadkach rośliny mogą wręcz zacieniać dolną część modułów, powodując lokalne przegrzewanie się ogniw.

Orientacja i kąt nachylenia – nie tylko „na południe”

Klasyczne podejście „panele na południe pod 30–35°” nie zawsze jest optymalne dla bifaciali. W dużych projektach pojawiają się konfiguracje wschód–zachód, pionowe ogrodzenia czy instalacje z mniejszym kątem nachylenia, szczególnie gdy liczy się równomierniejsza produkcja w ciągu dnia.

Dla paneli dwustronnych:

• mniejszy kąt nachylenia może zwiększać ilość światła rozproszonego docierającego do tylnej strony,
• układ wschód–zachód na płaskich dachach, z odpowiednim prześwitem i jasną membraną, potrafi całkiem dobrze wykorzystać bifacialność,
• pionowy montaż (ogrodzenia PV) sprzyja produkcji porannej i wieczornej, a tył modułu jest mocniej „oświetlany” przy niskim Słońcu nad horyzontem.

Dobór orientacji powinien wynikać z realnych profili zużycia energii w obiekcie oraz lokalnych warunków nasłonecznienia, a nie z samego faktu, że moduł jest dwustronny. Bifacial jest tylko narzędziem; resztę robi prawidłowy projekt.

Projekt elektryczny i dobór inwertera

Panele bifacjalne, w sprzyjających warunkach, mogą generować nieco wyższe prądy robocze niż ich monofacjalne odpowiedniki o tym samym znamionowym momencie STC. Ma to kilka konsekwencji projektowych:

• należy sprawdzić, czy maksymalny prąd wejściowy MPPT w inwerterze nie będzie przekraczany przy zakładanym uzysku z tylnej strony,
• dobór liczby modułów w stringu powinien uwzględniać nie tylko napięcie (jak zwykle), ale i możliwe skoki prądu,
• w niektórych przypadkach warto zastosować więcej stringów równolegle zamiast „przeładowywać” pojedyncze wejścia MPPT.

Więksi producenci modułów bifacjalnych często udostępniają specjalne arkusze kalkulacyjne lub aplikacje do modelowania uzysków i prądów w różnych scenariuszach albedo i ustawień. W polskich realiach, przy umiarkowanych zyskach z tylnej strony, problem przekroczenia parametrów inwertera nie jest częsty, ale przy projektach na jasnych dachach czy śnieżnych terenach górskich warto go wprost policzyć.

Współpraca z systemami śledzenia (trackery jedno- i dwuosiowe)

Bifaciale bardzo dobrze „dogadują się” z trackerami, czyli konstrukcjami nadążnymi za Słońcem. W Polsce wciąż jest to nisza, ale przy większych farmach PV temat stopniowo wraca na stół.

Połączenie modułów dwustronnych z trackerem daje kilka efektów naraz:

• większy uzysk z przedniej strony dzięki lepszemu ustawieniu względem Słońca,
• zmienny kąt padania światła na podłoże, a więc w części godzin – lepsze „doświetlenie” tylnej strony,
• bardziej równomierną produkcję w ciągu dnia, co może być korzystne przy rozliczeniach z siecią lub sprzedaży energii na rynku hurtowym.

Takie rozwiązania są opłacalne głównie w dużych projektach powyżej kilku megawatów, gdzie dodatkowy CAPEX na trackery i droższe moduły rozkłada się na dużą moc. W Polsce pojawiają się pojedyncze realizacje tego typu, zwykle w lokalizacjach o korzystnym nasłonecznieniu (północna Małopolska, Podkarpacie, południe Lubelszczyzny). Dla typowego prosumenta indywidualnego jest to jednak egzotyka.

Ekonomia i opłacalność paneli bifacjalnych w polskich realiach

Różnica kosztów między modułami bifacjalnymi a monofacjalnymi

Jeszcze kilka lat temu moduły dwustronne były wyraźnie droższe. Dziś różnice się zmniejszyły, bo większość dużych producentów masowo przeszła na konstrukcje szkło–szkło, często właśnie w wersji bifacial.

W praktyce, przy zakupie całych palet lub dostawie na farmę:

• różnica w cenie modułu o podobnej mocy potrafi zamknąć się w kilku–kilkunastu procentach,
• w ujęciu kosztu całej instalacji (moduły, konstrukcja, inwertery, okablowanie, robocizna) zwykle mówimy o kilku procentach różnicy CAPEX.

Jeśli instalacja jest mała (np. 10 kWp na domu), ten procentowy wzrost bywa wyraźnie odczuwalny w absolutnej kwocie i trudniej go zrekompensować zyskiem z tylnej strony. Przy farmach megawatowych ten sam procent wygląda znacznie łagodniej, a dodatkowy uzysk jest łatwiej przekuć na realny zwrot.

Progowe wartości dodatkowego uzysku, które mają sens

W dużym uproszczeniu, aby przejście na bifaciale zaczęło mieć ekonomicznie rację bytu, łączny roczny uzysk energii powinien wzrosnąć przynajmniej o kilka–kilkanaście procent względem analogicznego układu monofacjalnego.

Orientacyjne punkty odniesienia dla polskich warunków:

• < 5% zysku – zwykle ekonomicznie wątpliwe, dodatkowa produkcja często nie pokryje różnicy w cenie modułów i ewentualnej bardziej rozbudowanej konstrukcji,
• 5–10% zysku – strefa „na granicy”, opłacalność zależy od skali projektu, cen energii i modelu rozliczeń (autokonsumpcja vs sprzedaż),
• > 10% zysku – w większości projektów komercyjnych taka różnica zaczyna realnie poprawiać wskaźniki finansowe (IRR, okres zwrotu).

Właśnie dlatego bifaciale coraz częściej wybierane są na dużych dachach płaskich i gruntach, gdzie osiągnięcie 8–15% dodatkowego uzysku jest realne, a koszt modułów stanowi tylko część całego budżetu inwestycji.

Bifaciale a system rozliczeń prosumentów i taryfy

W Polsce istotne jest nie tylko to, ile energii rocznie wyprodukujemy, ale również jak ta produkcja pokrywa się z profilem zużycia i systemem rozliczeń (net-billing, sprzedaż do OSD lub na rynek). Bifaciale mogą pośrednio poprawiać ekonomię dzięki:

• większej produkcji w godzinach porannych i popołudniowych (np. przy pionowych instalacjach ogrodzeniowych),
• delikatnemu „rozłożeniu” generacji w ciągu dnia w instalacjach wschód–zachód na jasnym dachu,
• dodatkowemu uzyskowi zimą, kiedy ceny energii hurtowej bywają wyższe, a efekt śniegu wzmacnia produkcję.

W domowych instalacjach na dachach skośnych, przy klasycznym układzie południowym, ten efekt jest mniejszy – nadwyżki i tak trafiają do sieci w godzinach szczytowej produkcji. Dlatego bifaciale rzadko zmieniają tu radykalnie ekonomię całego projektu.

Ryzyko przewymiarowania i nadprodukcji

Niektóre projekty, szczególnie w autokonsumpcji przemysłowej, są projektowane „pod” określony profil zużycia, aby nie generować zbyt dużej ilości nadwyżek sprzedawanych po niekorzystnych cenach. Zastosowanie bifaciali może w takich przypadkach:

• spowodować niezamierzone zwiększenie nadprodukcji w określonych miesiącach lub godzinach,
• utrudnić optymalne dobranie mocy przy słabo oszacowanym efekcie z tylnej strony,
• wymagać dodatkowego modelowania produkcji, szczególnie jeśli zakład korzysta z dynamicznych taryf.

Rozsądne podejście to wykonanie dodatkowego scenariusza obliczeń – wariant monofacjalny i bifacialny, z różnymi założeniami albedo i prześwitu. Jeśli wyniki są zbliżone, a nie ma przestrzeni na sprzedaż nadwyżek po sensownej cenie, prostszy i tańszy układ monofacjalny może okazać się rozsądniejszy.

Praktyczne wskazówki dla inwestora rozważającego panele bifacjalne

Kiedy warto zlecić szczegółowe symulacje?

Symulacje komputerowe (PVsyst, Helioscope, narzędzia producentów) są szczególnie przydatne, gdy:

• mówimy o instalacji powyżej kilkudziesięciu kWp, a najlepiej powyżej 100 kWp,
• podłoże można świadomie ukształtować (żwir, beton, membrana),
• w grę wchodzi kilka wariantów konstrukcji (różne wysokości, rozstawy rzędów, orientacje),

Jakie dane przekazać projektantowi przy bifacialach?

Przy modułach dwustronnych projektant potrzebuje nieco pełniejszego zestawu informacji niż przy standardowych instalacjach. Im dokładniejsze dane na wejściu, tym mniejsze ryzyko przestrzelenia efektu z tylnej strony.

W praktyce inwestor powinien przygotować co najmniej:

• dokładny opis i zdjęcia podłoża (rodzaj materiału, kolor, ewentualne planowane zmiany – np. biała membrana zamiast ciemnej papy),
• rzuty i przekroje dachu lub terenu z wysokościami attyk, okolicznych budynków, drzew oraz planowanych elementów infrastruktury (balustrady, klimatyzatory dachowe, świetliki),
• realistyczny profil zużycia energii – z faktur lub z odczytów z licznika (dobowych, godzinowych, jeśli są dostępne),
• założenia eksploatacyjne: czy teren będzie odśnieżany, czy dach bywa zasypany liśćmi, jak często będzie wykonywane mycie modułów,
• preferencje inwestora co do estetyki, wysokości konstrukcji, dopuszczalnego zakresu zacienienia i odległości od krawędzi dachu.

W wielu firmach wystarczy kilka sensownych zdjęć z różnych pór dnia i roku, aby już na etapie wstępnej koncepcji odsiać pomysły, w których bifacial nie ma większego sensu.

Typowe błędy przy projektach z modułami dwustronnymi

Bifaciale pomagają „wycisnąć” trochę więcej z tej samej powierzchni, ale przy złych założeniach efekt bywa odwrotny. W codziennej praktyce pojawia się kilka powtarzalnych potknięć.

• Przeszacowanie albedo – przyjęcie, że szara kostka brukowa lub zabrudzona papa będą zachowywały się jak świeży śnieg czy biała membrana. To prosty sposób na papierowy uzysk, którego realnie nie będzie.
• Zbyt niski montaż – konstrukcje „przyklejone” do dachu, z modułami praktycznie dotykającymi podłoża. W takich warunkach tył modułu widzi głównie cień i własną konstrukcję, a nie otwartą przestrzeń.
• Brak analizy zacienień od tyłu – skupianie się tylko na zacienieniu frontu, a pomijanie elementów położonych nisko (murki, barierki, niskie urządzenia), które bardzo skutecznie „odcinają” światło odbite.
• Niewłaściwy dobór inwertera – przewymiarowanie po stronie DC przy założeniu, że bifacial „i tak nie da dużo więcej”. Później okazuje się, że przy śniegu lub jasnym podłożu pojawiają się częste ścięcia mocy.
• Ignorowanie kwestii serwisu – brak dostępu pod konstrukcją lub między rzędami przy wysokich stołach, co utrudnia inspekcje i ewentualne naprawy przewodów czy konstrukcji.

Większości z tych błędów da się uniknąć, jeśli projektant ma za sobą choć kilka zrealizowanych instalacji bifacialnych i nie opiera się wyłącznie na folderach producenta.

Aspekty formalne i konstrukcyjne przy wyższych stołach

Podniesienie modułów wyżej nad grunt często poprawia uzysk z tylnej strony, ale w polskich warunkach dochodzą wtedy kwestie konstrukcyjne i formalne, zwłaszcza przy farmach.

Kilka najważniejszych zagadnień:

• obciążenia wiatrem i śniegiem – wyższe stoły są bardziej „łapczywe” na wiatr, co musi być odzwierciedlone w obliczeniach statycznych; czasem różnica między 0,8 m a 1,5 m prześwitu przekłada się na zupełnie inny przekrój słupów i fundamentów,
• fundamentowanie – przy większych wysokościach częściej stosuje się dłuższe słupy, mikropale lub fundamenty punktowe; rośnie koszt stali i robocizny,
• wpływ na krajobraz – w niektórych gminach instalacje o wyższej konstrukcji mogą wzbudzać opór mieszkańców lub wymagać dodatkowych uzgodnień (widoczność z drogi, z sąsiednich działek),
• dostęp serwisowy – paradoksalnie stoły wyższe o 10–20 cm potrafią znacząco ułatwić prace pod instalacją (okablowanie, koszenie, przeglądy),
• bezpieczeństwo – przy instalacjach ogrodzeniowych lub przy drogach trzeba brać pod uwagę możliwe skutki uderzeń pojazdów; wyższe konstrukcje są bardziej narażone.

Na etapie wczesnej koncepcji warto policzyć dwie–trzy wysokości montażu: poniżej, w okolicach i powyżej „optymalnego” prześwitu pod kątem uzysku. Czasem minimalne pogorszenie bifacial gain pozwala znacząco uprościć fundamenty i montaż, co końcowo poprawia ekonomię całej inwestycji.

Instalacje ogrodzeniowe i agrofotowoltaika

Dwa typy projektów, w których bifaciale szczególnie dobrze się sprawdzają w Polsce, to ogrodzenia PV i pierwsze próby agrofotowoltaiki.

Ogrodzenia fotowoltaiczne

Pionowy montaż modułów na granicach działek lub wzdłuż dróg wewnętrznych ma kilka ciekawych konsekwencji:

• lepsze wykorzystanie poranka i wieczoru – jedna strona pracuje mocniej rano, druga po południu,
• naturalne „prześwity” pod modułami – tył widzi dużo otwartej przestrzeni i światła rozproszonego,
• łatwiejszy serwis – dostęp do przewodów i konstrukcji z obu stron jest zwykle prosty.

W takim układzie moduły dwustronne mają dużo większy sens niż jednostronne. Produkcja nie będzie rekordowa w przeliczeniu na 1 kWp w skali roku, ale profil generacji jest znacznie bardziej dopasowany do pracy obiektów użytkowych, które startują rano i kończą wieczorem.

Agrofotowoltaika

Przy uprawach wymagających częściowego cieniowania lub ochrony przed gradem systemy PV montowane wyżej nad gruntem zaczynają pełnić podwójną rolę. Bifaciale, dzięki pracy obu stron,:

• lepiej wykorzystują światło rozproszone między rzędami roślin,
• umożliwiają większe rozproszenie światła nad uprawami (mniej ostrych cieni),
• w połączeniu z odpowiednią geometrią stołów pozwalają na przejazd maszyn rolniczych.

W Polsce jest to wciąż etap pilotaży, ale pierwsze projekty pokazują, że w tego typu zastosowaniach bez bifaciali trudno byłoby uzyskać sensowne wolumeny energii przy konieczności pozostawienia szerokich korytarzy między rzędami.

Serwis, mycie i eksploatacja modułów dwustronnych

Od strony codziennej obsługi bifaciale nie są znacząco bardziej wymagające niż moduły monofacjalne. Kilka szczegółów ma jednak większe znaczenie dla utrzymania zakładanego uzysku.

• Czystość tylnej strony – wszelkie osady (kurz, pyły z pól, aerozole solne w pobliżu morza) wpływają na produkcję tylnej strony mocniej, niż intuicyjnie się zakłada. Przy instalacjach blisko silnych źródeł zabrudzeń warto wprowadzić okresowe inspekcje i ewentualne mycie także od tyłu.
• Roślinność pod modułami – wysokie trawy i krzewy potrafią zainteresować zarówno inwertery (nadmierne zacienienia), jak i ubezpieczycieli (ryzyko pożaru). Regularne koszenie pod stołami jest tu prostym i skutecznym środkiem zaradczym.
• Kontrola przewodów i złącz – przy montażu wyżej nad gruntem przewody są bardziej eksponowane na uszkodzenia mechaniczne i UV. Dobrze zaprojektowane korytowanie lub rury ochronne redukują to ryzyko.
• Monitoring stringów – w instalacjach bifacialnych sensowne jest monitorowanie na poziomie stringów, nie tylko całej sekcji DC. Ułatwia to szybką identyfikację problemów z wybranymi obszarami (np. miejscowe zabrudzenia podłoża, zacienienia od nowej infrastruktury).

Przy domowych dachach skośnych większość z powyższych kwestii sprowadza się do tego samego, co w klasycznych instalacjach: okresowe przeglądy i reagowanie na wyraźne spadki produkcji względem oczekiwań.

Różnice w trwałości i gwarancjach

Znaczna część modułów bifacjalnych to konstrukcje szkło–szkło. To nie tylko kwestia estetyki czy „modnego” wyglądu, ale również parametrów użytkowych.

• Lepsza ochrona ogniw – brak tylnej folii (backsheet) ogranicza ryzyko mikropęknięć i degradacji pod wpływem wilgoci, szczególnie w agresywnych środowiskach (chemia przemysłowa, morska mgła).
• Wolniejsza degradacja mocy – wielu producentów oferuje łagodniejszą krzywą spadku mocy w czasie, co w długim horyzoncie przekłada się na wyższy uzysk energii.
• Dłuższe gwarancje produktowe – 15–25 lat gwarancji na produkt i 25–30 lat na moc stało się nowym standardem w segmencie bifacial/szkło–szkło.

Z drugiej strony moduły szkło–szkło są zwykle cięższe, co niekiedy bywa wyzwaniem przy starszych dachach z ograniczoną nośnością. Wtedy zysk z bifaciali może zostać „zjedzony” przez koszty wzmacniania konstrukcji lub ograniczenia liczby modułów, jakie można bezpiecznie zamontować.

W jakich sytuacjach bifaciale w Polsce prawie na pewno mają sens?

Patrząc na obecne ceny sprzętu, warunki nasłonecznienia i dostępne technologie, można wskazać kilka scenariuszy, w których moduły dwustronne są zwykle uzasadnioną opcją.

• Duże dachy płaskie z jasną membraną – centra logistyczne, hale produkcyjne, chłodnie. Układ wschód–zachód na stołach z prześwitem pozwala wykorzystać zarówno światło odbite, jak i rozsądnie rozłożyć produkcję w ciągu dnia.
• Farmy gruntowe na jasnym, suchym podłożu – grunty o wysokim współczynniku odbicia (jasny żwir, sucha glina, piaski). Przy odpowiednio dobranej wysokości stołów i rozstawie rzędów efekt bifacial gain bywa wyraźny.
• Instalacje w rejonach ze stabilną pokrywą śnieżną – południe i wschód Polski, zwłaszcza gdy moduły montowane są wyżej nad gruntem i odśnieżanie jest prowadzone z głową. Odbicia od śniegu mogą znacząco poprawić wyniki sezonu zimowego.
• Systemy fotowoltaicznych ogrodzeń – zakłady przemysłowe, gospodarstwa rolne, obiekty logistyczne. Pionowy montaż naturalnie premiuje moduły dwustronne.
• Projekty z wykorzystaniem trackerów – większe farmy, gdzie dodatkowy koszt trackera spina się w modelu finansowym. Bifaciale pomagają wtedy lepiej wykorzystać zmienne kąty padania i światło rozproszone.

W tych grupach projektów decyzja często sprowadza się nie do pytania „czy bifaciale w ogóle?”, tylko „jak dobrze je zaprojektować, żeby wykorzystać potencjał tylnej strony, nie przeszacowując go na papierze”.

Gdzie standardowe moduły monofacjalne nadal będą rozsądniejszym wyborem?

Nie ma technologii uniwersalnej i bifaciale nie są wyjątkiem. Są sytuacje, w których proste moduły jednostronne lepiej wpisują się w realia inwestycji:

• małe dachy skośne domów jednorodzinnych, szczególnie z ciemnym pokryciem (dachówka ceramiczna, gont bitumiczny) i bez szans na wyraźny efekt albedo,
• mocno zacienione lokalizacje, gdzie kluczowe jest radzenie sobie z cieniem (mikrofalowniki, optymalizatory), a nie dołożenie kilku procent uzysku z tylnej strony,
• bardzo ograniczona nośność dachu, gdy każdy dodatkowy kilogram ma znaczenie i wymusza stosowanie lżejszych konstrukcji i modułów,
• projekty o bardzo małej mocy (np. kilka kWp), gdzie dodatkowy koszt modułów bifacialnych jest wyraźny, a zysk z tylnej strony trudny do wyraźnego odczucia w rachunkach.

W tych przypadkach sensowniej skupić się na jak najlepszej jakości montażu, optymalnej orientacji i redukcji strat cieplnych czy kablowych, niż dokładać komplikacje związane z bifacialami.

Jak podejść do decyzji: bifacial czy monofacial – krok po kroku

Dla inwestora, który nie zajmuje się PV zawodowo, pomocne bywa proste podejście etapowe. Schemat może wyglądać następująco:

1. Ocena warunków lokalnych – typ dachu/gruntu, kolor i rodzaj podłoża, możliwa wysokość konstrukcji, ewentualna obecność śniegu przez część roku.
2. Wstępne porównanie kosztów – oferty na moduły mono- i bifacialne oraz wpływ na całościowy CAPEX (konstrukcja, fundamenty, ewentualne wzmocnienia).
3. Symulacja dwóch wariantów – nawet uproszczona, ale z różnymi założeniami albedo i prześwitu. Dobrze, jeśli wykonuje ją ktoś, kto ma doświadczenie w pracy z narzędziami do modelowania bifaciali.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Czym są panele bifacjalne i jak działają?

Panele bifacjalne to moduły fotowoltaiczne, które produkują energię zarówno z przedniej, jak i z tylnej strony. Z przodu pracują jak klasyczne panele – wykorzystują bezpośrednie promieniowanie słoneczne. Tył modułu „zbiera” natomiast światło odbite od podłoża oraz rozproszone w atmosferze.

Większość paneli bifacjalnych ma konstrukcję szkło–szkło: ogniwa są zamknięte między dwiema taflami szkła hartowanego. Taki układ poprawia trwałość modułu i pozwala na przechodzenie światła do tylnej strony, dzięki czemu możliwe jest wykorzystanie efektu bifacjalnego.

Ile więcej energii produkują panele bifacjalne w Polsce?

W polskich warunkach typowy roczny zysk z zastosowania paneli bifacjalnych w dobrze zaprojektowanej instalacji gruntowej wynosi około 5–15% w porównaniu z podobną instalacją na panelach monofacjalnych. W bardzo sprzyjających warunkach (jasne podłoże, większa wysokość montażu, odpowiedni rozstaw rzędów) możliwe jest przekroczenie 20% dodatkowej produkcji.

W instalacjach dachowych efekt jest zazwyczaj mniejszy, ponieważ podłoże (dachówka, gont, papa) ma niskie albedo, a światło słabiej dociera pod moduły. W takich przypadkach zysk bywa na tyle ograniczony, że dopłata do paneli bifacjalnych nie zawsze się opłaca.

Kiedy opłaca się montować panele bifacjalne w Polsce?

Panele bifacjalne mają największy sens w instalacjach gruntowych na otwartym terenie, gdzie można zapewnić odpowiednie warunki: większą wysokość dolnej krawędzi modułów nad gruntem, brak wysokiej roślinności oraz jasne, dobrze odbijające światło podłoże (np. jasny żwir, beton, jasna geowłóknina). W takich układach efekt dwustronny jest najlepiej wykorzystany.

W Polsce korzystne są również lokalizacje, gdzie zimą często zalega śnieg – świeży śnieg ma bardzo wysokie albedo i znacząco zwiększa ilość światła docierającego do tylnej strony modułu. W typowej instalacji dachowej na ciemnym pokryciu i niskim prześwicie pod panelami efekt bifacjalny jest zwykle zbyt mały, aby był ekonomicznie uzasadniony.

Jakie podłoże jest najlepsze pod panele bifacjalne?

Najlepsze podłoże to takie, które ma wysokie albedo, czyli dobrze odbija promieniowanie słoneczne. Do najbardziej korzystnych powierzchni należą:

• świeży śnieg (albedo ok. 0,6–0,9),
• białe folie i membrany dachowe (ok. 0,5–0,7),
• jasny beton lub jasny żwir (ok. 0,3–0,5).

Typowe podłoża takie jak zwykła trawa, ciemna gleba czy ciemne dachy mają dużo niższe albedo (zwykle poniżej 0,25), co ogranicza dodatkową produkcję z tylnej strony. Dlatego przy planowaniu instalacji gruntowej z panelami bifacjalnymi warto rozważyć zastosowanie jaśniejszego, dobrze odbijającego pokrycia pod modułami.

Czy panele bifacjalne mają sens na dachu domu jednorodzinnego?

W większości typowych dachowych instalacji domowych zysk z paneli bifacjalnych będzie umiarkowany. Dachy są zazwyczaj ciemne (dachówka, gont, papa), a prześwit między modułem a pokryciem jest niewielki, więc do tylnej strony panelu dochodzi mało światła odbitego. W efekcie różnica w produkcji względem paneli monofacjalnych może nie zrekompensować wyższej ceny zakupu.

Wyjątkiem mogą być dachy płaskie lub lekkie konstrukcje, gdzie da się uzyskać większy dystans od powierzchni oraz zastosować jasną membranę dachową. W takich przypadkach efekt bifacjalny jest wyraźniejszy, ale nadal wymaga indywidualnej analizy opłacalności.

Jak polski klimat i zima wpływają na efektywność paneli bifacjalnych?

Polski klimat charakteryzuje się znacznym udziałem promieniowania rozproszonego – wiele dni jest częściowo zachmurzonych, co sprzyja pracy tylnej strony panelu bifacjalnego. Ogniwa dwustronne potrafią efektywnie wykorzystywać światło dochodzące z różnych kierunków, nie tylko bezpośrednie promienie słońca.

Zimą, mimo ogólnie niższej produkcji energii, istotną rolę odgrywa śnieg. Świeża, jasna pokrywa śnieżna może odbijać ponad połowę docierającego do niej promieniowania, dzięki czemu instalacje gruntowe z panelami bifacjalnymi mogą uzyskiwać wyższe uzyski niż systemy z klasycznymi modułami, nawet jeśli część frontu jest zasypana. W instalacjach dachowych ten efekt jest dużo słabszy.

Czym różnią się panele bifacjalne od monofacjalnych pod względem budowy i montażu?

Panele bifacjalne najczęściej mają konstrukcję szkło–szkło, są więc cięższe, ale bardziej sztywne i odporne na mikropęknięcia niż standardowe moduły monofacjalne z nieprzezroczystym backsheetem. Ich tylna strona jest przezroczysta (szkło lub specjalna folia), a ogniwa są przystosowane do pracy po obu stronach.

Przy montażu bifaciali trzeba uwzględnić inne wymagania: większą wysokość nad podłożem, odpowiedni rozstaw rzędów, aby moduły nie zacieniały się wzajemnie, oraz zadbać o „czyste” otoczenie bez wysokiej roślinności. Samo zastąpienie paneli monofacjalnych bifacialnymi bez zmiany konstrukcji i warunków otoczenia często nie przynosi oczekiwanych zysków.

Co warto zapamiętać

• Panele bifacjalne mają aktywne ogniwa po obu stronach i dzięki przezroczystemu tyłowi (szkło lub folia) mogą wykorzystywać światło odbite i rozproszone, co odróżnia je od klasycznych modułów monofacjalnych.
• W sprzyjających warunkach (odpowiednie podłoże, wysokość montażu, brak zacienienia) panele bifacjalne pozwalają zwiększyć roczny uzysk energii o ok. 5–20% względem podobnie ustawionych paneli monofacjalnych.
• Kluczowe dla opłacalności bifaciali są parametry otoczenia: rodzaj i jasność podłoża (albedo), wysokość konstrukcji, odstępy między rzędami oraz możliwość dopływu światła pod moduł.
• Największe korzyści zapewniają jasne, dobrze odbijające powierzchnie (śnieg, białe membrany dachowe, jasny beton/żwir), natomiast ciemne dachy i podłoża znacząco ograniczają efekt bifacjalny.
• Polski klimat – z dużym udziałem światła rozproszonego i okresową pokrywą śnieżną – sprzyja wykorzystaniu paneli bifacjalnych, szczególnie w instalacjach gruntowych i na jasnych powierzchniach.
• Konstrukcje szkło–szkło stosowane w panelach bifacjalnych są cięższe, ale bardziej odporne mechanicznie, wolniej się degradują i często pracują w nieco niższej temperaturze, co dodatkowo poprawia sprawność.
• Sama wymiana modułów na bifacjalne bez dostosowania projektu (wysokości montażu, podłoża, układu rzędów) zwykle nie ma sensu ekonomicznego, bo tył panelu nie dostaje wtedy wystarczającej ilości światła.

Nie kończ na tym – czytaj dalej:

• 

  Co to są panele bifacjalne i jak działają?

• 

  Technologia bifacial – panele, które działają z dwóch stron

• 

  Czym różni się panel monokrystaliczny od polikrystalicznego?

• 

  Jakie są najnowsze technologie w panelach słonecznych?

• 

  Monokrystaliczne czy polikrystaliczne? Porównanie paneli PV

• 

  Transparentne panele PV – rewolucja dla architektury?