雙面太陽能隨著時(shí)間和太陽的推移而發(fā)展

傳統(tǒng)的太陽能組件使用太陽能電池板頂部的光伏電池將光轉(zhuǎn)換為電。 現(xiàn)在，國家可再生能源實(shí)驗(yàn)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(gè)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了一項(xiàng)為期三年的研究，以評估在面板兩側(cè)收集光線的雙面模塊，同時(shí)也在全天跟蹤太陽。 雙面面板的關(guān)鍵好處是獲得更多的電力生產(chǎn)，而不擴(kuò)大系統(tǒng)足跡或重新配置過多的面板。

早期的結(jié)果表明，雙面板有顯著的促進(jìn)作用。 從2019年6月到11月的數(shù)據(jù)顯示，與他們的單邊表親相比，使用雙面面板的能源生產(chǎn)增加了9%。

該研究的主要研究者、NREL研究員克里斯？德琳說：“細(xì)胞本身的價(jià)格差不多。” “你要買一個(gè)稍微貴一點(diǎn)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(chǎn)生多大的功率，團(tuán)隊(duì)需要數(shù)據(jù)，所以他們正在收集數(shù)據(jù)。 他們的一些數(shù)據(jù)已經(jīng)公開了-這是一個(gè)行業(yè)的第一個(gè)研究這個(gè)規(guī)模。 NREL研究人員預(yù)計(jì)，新的數(shù)據(jù)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(jìn)尖端技術(shù)的障礙。 到目前為止，結(jié)果并沒有令人失望。

黛琳說：“每個(gè)人都很興奮，因?yàn)樗麄兊某煽兌挤项A(yù)期?！?“與初始模擬相比，我們實(shí)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(jì)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(qiáng)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(qiáng)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(jīng)發(fā)生在工業(yè)領(lǐng)域，但這將是第一個(gè)開放數(shù)據(jù)的多年研究。”

在這項(xiàng)研究的第一年，Deline的團(tuán)隊(duì)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(jìn)行第三次比較。

“我們看到，當(dāng)草變成棕色時(shí)，它會(huì)變得更有反射性?！?“雪蓋很好。”

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

太陽能和儲(chǔ)存-更好的結(jié)合

該團(tuán)隊(duì)在NREL的Golden，科羅拉多，研究網(wǎng)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(gè)供應(yīng)商，總部設(shè)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(guān)系，實(shí)驗(yàn)室將在多年內(nèi)對同一品牌的單面和雙面面板進(jìn)行基準(zhǔn)測試和比較。

這項(xiàng)研究的10排光伏陣列采用了NEXTracker的單軸跟蹤器技術(shù)，增加了可以捕捉到的直接陽光的能量。 每個(gè)模塊的更高能量生產(chǎn)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(tǒng)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(shù)，從而更有效地使用逆變器、機(jī)架、跟蹤系統(tǒng)、互連線和其他硬件。

迪琳和他的團(tuán)隊(duì)還將PV陣列與兩個(gè)Avalon電池釩氧化還原流動(dòng)電池配對。 電池儲(chǔ)存白天產(chǎn)生的能量，并使其可用于更高的晚間需求。

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

迪琳說：“我們正在進(jìn)行一個(gè)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(gè)小時(shí)?！?“否則，雙面增益在峰值時(shí)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?！?/p>

該研究還通過能源部的耐用模塊材料聯(lián)合會(huì)(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(dāng)安裝在單軸跟蹤器上時(shí)，在裝運(yùn)過程中損壞的模塊是否仍然可用或進(jìn)一步惡化。

雙贏的高性能計(jì)算

隨著最先進(jìn)的計(jì)算建模和預(yù)測模擬能力，NREL的高性能計(jì)算(HPC)資源減少了風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，這往往限制了新技術(shù)和創(chuàng)新技術(shù)的進(jìn)展。

黛琳說：“我們最近經(jīng)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(shí)間在筆記本電腦上-在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)在鷹。”

因此，團(tuán)隊(duì)可以最大限度地輸出不同的配置場景，包括機(jī)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(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上進(jìn)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?shù)牡胤健欠聪蛏渚€追蹤，并評估模塊的輻照度?！?“各種幾何形狀都是可能的?！?/p>

這意味著復(fù)雜的地形和結(jié)構(gòu)，包括汽車端口，珀戈拉峽谷，和不同的機(jī)架系統(tǒng)，可以評估之前，建設(shè)。 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(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)光伏開發(fā)人員正在設(shè)計(jì)一個(gè)新的系統(tǒng)時(shí)，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(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)可以依賴這種直截了當(dāng)?shù)募僭O(shè)。

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

光伏系統(tǒng)的財(cái)務(wù)合同是基于產(chǎn)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(chǎn)生了多少電力，以公平地將額外生產(chǎn)的雙面技術(shù)貨幣化。 迪琳的團(tuán)隊(duì)正在創(chuàng)建能力測試，以確定新的輸出，并將幫助相應(yīng)地更新標(biāo)準(zhǔn)。

他補(bǔ)充說：“所有這些都需要一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)、性能建模工具和儀器最佳實(shí)踐的生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

安全標(biāo)準(zhǔn)是NREL研究的另一個(gè)重要成果。 安裝人員需要知道當(dāng)安裝雙面而不是單面模塊時(shí)，電流將如何增加。 導(dǎo)線，如電纜和熔斷器，需要適當(dāng)?shù)某叽纭?在這里，需要精確的標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算，以有效和安全的安裝。

投資于能源的未來

作為一個(gè)與工業(yè)有著密切聯(lián)系的國家實(shí)驗(yàn)室，NREL具有獨(dú)特的地位，能夠提供這些技術(shù)所需的數(shù)據(jù)、分析、標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐。

德琳說：“通過公布這些數(shù)據(jù)，太陽能安裝公司將會(huì)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(fù)擔(dān)得起的能源納入其發(fā)電組合。