Un gruppo di ricercatori dell’Università Nazionale Australiana (ANU) e del produttore di sistemi fotovoltaici Sundrive con sede a Sydney hanno utilizzato tecniche Monte Carlo Ray Trace (MCRT) e modelli elettrici per valutare i guadagni di prestazione energetica offerti dai sistemi fotovoltaici sul tetto bifacciali rispetto alle controparti monofacciali.
Gli scienziati hanno spiegato che la loro struttura di modellazione abbina l’MCRT a un modello elettrico dettagliato dei moduli fotovoltaici bifacciali ad alta efficienza, affrontando così i limiti tipici associati alla modellazione tradizionale del fattore di vista (VF).
“In particolare, l’approccio risolve le complessità dei fattori del mondo reale, compresi i fenomeni di disallineamento a livello di cella-cellula e di array derivanti da effetti di illuminazione non uniformi e da effetti di bordo”, hanno dichiarato. “Inoltre, tiene meticolosamente conto degli effetti di illuminazione non uniforme derivanti dalle cornici dei moduli e dai componenti di montaggio, un aspetto spesso trascurato nei modelli precedenti”.
L’approccio proposto si articola in quattro fasi: modellazione ottica, modellazione termica, modellazione elettrica e integrazione. Il modello MCRT valuta separatamente la luce diretta e diffusa e combina i risultati in base ai valori di irraggiamento diretto e diffuso misurati a ogni passo temporale.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato il framework MCRT per analizzare le prestazioni di due file di otto moduli solari, ciascuna con una distanza costante tra le file di 5 m. I moduli sono montati su rack inclinati a diverse angolazioni a oltre 20 cm dalla superficie del tetto. “È importante notare che la nostra esplorazione della progettazione del sistema non si estende alle considerazioni sulla spaziatura dei moduli o su altri fattori di progettazione che influenzano le prestazioni ottimali del sistema”, ha dichiarato, riferendosi ai limiti della tecnica.
L’analisi ha dimostrato che la riflettività del tetto è un fattore chiave per aumentare le prestazioni di un sistema fotovoltaico bifacciale su tetto. Gli studiosi hanno scoperto che gli array bifacciali possono fornire guadagni energetici fino al 22,6% superiori a quelli delle controparti monofacciali. “Inoltre, l’indagine ha rivelato che la riflettività del tetto influenza anche l’angolo di inclinazione ottimale per i moduli bifacciali”, hanno sottolineato. “Rispetto ai moduli monofacciali, i moduli bifacciali presentano angoli di inclinazione ottimali più elevati per la massima produzione di energia”.
Inoltre, l’analisi ha dimostrato che anche il design del sistema e del modulo giocano un ruolo decisivo nell’aumentare la resa energetica, con interconnessioni parallele delle sottostringhe superiori e inferiori particolarmente vantaggiose. “Senza substringhe parallele, il guadagno bifacciale si riduceva dello 0,9% per un sistema con componenti montati su un tetto riflettente al 75%”, hanno osservato gli scienziati.
I risultati sono stati presentati nello studio “Accurate modeling of the bifacial gain potential of rooftop solar photovoltaic systems”, pubblicato di recente su Energy Conversion and Management.
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