ELECTRICAL PERFORMANCE STUDY OF BIFACIAL PV MODULE

Abstract

The research studied the power generation performance of bipolar photovoltaic modules by testing the surface effect on power generation efficiency of Bifacial PV Monocrystalline haft cut cell type, rated power 430 W installed the height from the floor to the bottom edge of the panel was 1.00 m. by installing an 18° angled panel facing south. The experimental data were recorded from 9:00 a.m. to 4:00 p.m. at the Renewable Energy School Maejo University. The surfaces used in the study consisted of 4 surfaces: concrete surfaces; White painted concrete surfaces, soil surfaces and grass surfaces, Albedo is 0.22, 0.53, 0.26 and 0.30 respectively The study found that the Albedo of the surface has a significant effect on the power generation efficiency of the solar panel. The White painted concrete surface had the highest reflectance rate and resulted in the solar panel producing the highest power on average and the highest efficiency in electricity generation. Furthermore, the study found that the height from the surface of the panel and the installation angle also affect the power generation efficiency of the solar panel. The most effective height and installation angle were 1.50 m and 15°, respectively, which were the optimum light-receiving conditions in the test. The study created an equation to predict the electric energy value and used a mathematical model to calculate the annual energy cost for economic analysis. Using the research results, the study simulated the system installation on the roof of the Kanchanaphisek Rama 9 Sports Center Building, Zone A, Maejo University, with an area of 534 m2 and 124 Bifacial photovoltaic modules with a maximum power of 430 W. The simulation resulted in an electricity generation of 115,502.33 kWh/year, with a performance ratio (PR) between 1.12 and 1.20, calculated as an annual average of 1.17, an investment cost of 1,890,699.50 baht, payback period (PB) of 4.47 years, Net Present Value (NPV) of 1,035,092.81 baht, and the Internal Rate of Return (IRR) of 12.90%.

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาสมรรถนะการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบรับแสงสองด้านโดยการทดสอบหาพื้นผิวที่มีผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบรับแสงสองด้าน รวมทั้งความสูง และมุมมติดตั้ง ซึ่งแผงที่ใช้ในการทดสอบเป็นชนิด Monocrystalline แบบ Haft Cut Cell ขนาดกำลังไฟฟ้าสูงสุด 430 W ในส่วนแรกทำการทดสอบพื้นผิวที่มีอัตราการสะท้อนแสงสูงสุด โดยทำการติดตั้งแผงมุมเอียง 18° หันไปทางทิศใต้ และมีความสูงจากพื้นถึงขอบล่างของแผงเท่ากับ 1.00 m ข้อมูลในการทดลองถูกบันทึกตั้งแต่ 9.00 น. – 16.00 น. ณ วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ พื้นผิวที่ใช้ในการศึกษาประกอบด้วย 4 พื้นผิว ได้แก่ พื้นผิวคอนกรีต พื้นผิวคอนกรีตทาสีขาว พื้นผิวดิน และพื้นผิวหญ้า ตามลำดับ จากการทดสอบพบว่า ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกัน ที่อุณหภูมิแวดล้อมเฉลี่ย 31-37°C อัตราการสะท้อนแสงหรือ Albedo ของ พื้นผิวคอนกรีต พื้นผิวคอนกรีตทาสีขาว พื้นผิวดิน และพื้นผิวหญ้า มีค่าเท่ากับ 0.22 0.53, 0.26, และ 0.30 ตามลำดับ พื้นผิวคอนกรีตทาสีขาวมีอัตราการสะท้อนแสงสูงสุดส่งผลทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้สูงสุดเฉลี่ยเท่ากับ 354.67 W และมีค่าประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 20.51% สำหรับพื้นผิวคอนกรีต พื้นผิวหญ้า และพื้นผิวดิน แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยได้ 319.08 W, 308.75 W, และ 304.00 W ตามลำดับ โดยประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีค่าเท่ากับ 18.12%, 18.35%, 18.57% ตามลำดับ จากนั้นในส่วนที่ 2 ทำการทดสอบหาความสูงจากพื้นผิว และมุมในการติดตั้งของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบรับแสงสองด้าน โดยติดตั้งบนพื้นผิวคอนกรีตทาสีขาว จากศึกษาพบว่า ที่ความสูงจากพื้นผิว 1.50 m มุม 15° ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยอยู่ที่ 361.29 W ค่าประสิทธิภาพอยู่ที่ 21.82% มุม ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ค่ารังสีอาทิตย์เฉลี่ยอยู่ระหว่าง 723.79 – 831.05 W/m2 และ ค่ารังสีสะท้อนเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 383.74 – 498.65 W/m2 อุณหภูมิสภาพแวดล้อมเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 26.9 – 29.1°C โดยความสูง มุมในการติดตั้ง ที่ให้ประสิทธิภาพสูงที่สุดคือ มุม 15° ที่ความสูง 1.50 m ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่สามารถรับแสงได้ดีที่สุดในการทดสอบ ซึ่งเมื่อพิจารณาแล้วปัจจัยที่มีผลต่อสมรรถนะผลต่อการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบรับแสงสองด้านมากที่สุดคือรังสีสะท้อนจากพื้นผิวที่มีอัตราการสะท้อนแสง (Albedo) สูง และความสูงจากพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีผลต่อปริมาณการรับรังสีแสงสะท้อน จากนั้นนำผลการทดสอบดังกล่าวมาสร้างสมการทำนายค่าพลังงานไฟฟ้า ในการคำนวณหาค่าพลังงานไฟฟ้ารายปีโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางด้านเศรษฐศาสตร์ ซึ่งจำลองการติดตั้งระบบบนหลังคาอาคารศูนย์กีฬากาญจนาภิเษกรัชการที่ 9 โซน A มหาวิทยาลัยแม่โจ้ โดยใช้พื้นที่ 534 m2 ติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบรับแสงสองด้านขนาดกำลังไฟฟ้าสูงสุด 430 W จำนวน 124 แผง ทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 115,502.33 kWh/year โดยสมรรถนะของระบบ (Performance Ratio: PR) มีค่าอยู่ระหว่าง1.12 ถึง 1.20 คิดเป็นค่าเฉลี่ยรายปี 1.17 ใช้เงินลงทุน 1,890,699.50 บาท ระยะเวลาคืนทุนอยู่ที่ (PB) 4.47 ปี มีมูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) 1,035,092.81 บาท และ อัตราผลตอบแทนภายในโครงการ (IRR) อยู่ที่ 12.90%