PERFORMANCE ANALYSIS OF MONOFACIAL AND BIFACIAL PHOTOVOLTAIC PANELS

Öz

With the increase in energy demand, it is important to increase the performance of photovoltaic panels. Therefore, comparing and evaluating the performances of monofacial and bifacial photovoltaic panels (PV) is an important research topic. In this study, the performances of monofacial and bifacial PV panels were compared using the PVsyst software. In the study, two different solar power plants were designed with the same model of monofacial and bifacial PV panels in Ankara to ensure that the calculations were made under the same conditions for both monofacial and bifacial PV panels. The efficiencies of these two designs were compared, the albedo effect was examined, and CO2 emission analysis and technical analysis were made. The results of the study show that monofacial panels have a production potential of 1537 kWh/year with an average performance rate of 82.21%, and bifacial panels have a production potential of 1740 kWh/year with an average performance of 93.06%. It has been determined that bifacial panels perform higher than monofacial panels and the annual average energy production is 13% higher. These results, making double-sided solar panel systems more common than single-sided systems due to their efficiency and environmental benefits could be an important step for sustainable energy production.

Anahtar Kelimeler

• Photovoltaic (PV)
• Monofacial PV
• Bifacial PV
• PVsyst
• Albedo

TEK YÜZEYLİ VE ÇİFT YÜZEYLİ FOTOVOLTAİK PANELLERİN PERFORMANS ANALİZİ

Öz

Günümüzde enerji talebinin artmasıyla birlikte, fotovoltaik panellerin performansının artırılması önem kazanmaktadır. Bu nedenle, tek yüzeyli ve çift yüzeyli fotovoltaik panellerin (FV) performanslarının karşılaştırılması ve değerlendirilmesi önemli bir araştırma konusudur. Bu çalışmada, PVsyst yazılımı kullanılarak tek yüzeyli ve çift yüzeyli panellerin performansları karşılaştırılmıştır. Çalışma, hesaplamaların hem tek taraflı hem de çift taraflı paneller için aynı koşullar altında yapılmasını sağlamak için Ankara ilinde aynı model tek yüzeyli ve çift yüzeyli FV paneller ile iki farklı güneş enerji santrali tasarlanmıştır. Bu iki tasarımın verimlilikleri kıyaslanmış, albedo etkisi incelenmiş, CO2 emisyon analizi ve teknik analizleri yapılmıştır. Çalışmanın sonuçları, tek yüzeyli panellerin ortalama %82,21 performans oranıyla 1537 kWh/yıl ve çift yüzeyli panellerin ortalama %93,06 performans oranıyla 1740 kWh/yıl üretim potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Çift yüzeyli panellerin tek yüzeyli panellere göre daha yüksek performans gösterdiği ve yıllık ortalama enerji üretiminin %13 daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, çift yüzeyli güneş paneli sistemlerinin verimliliği ve çevresel faydaları nedeniyle tek yüzeyli sistemlere göre daha yaygın hale getirilmesi, sürdürülebilir enerji üretimi için önemli bir adım olabilir.

Anahtar Kelimeler

• Fotovoltaik (FV)
• Çift yüzeyli FV
• Tek yüzeyli FV
• PVsyst
• Albedo

Kaynakça

1. [1] İnternet: Yeşil Mutabakat. Web: https://ticaret.gov.tr/dis-iliskiler/yesil-mutabakat adresinden 4 Mart 2023’te alınmıştır.
2. [2] Aksoy M. H. ve Çalık M. K. (2022) Performance Investıgatıon Of Bıfacıal Photovoltaıc Panels At Dıfferent Ground Condıtıons. Konya Journal of Engineering Sciences, 10(3), 704–718.
3. [3] Morales Pedraza J. Solar energy for electricity generation. (2022). Elsevier, Non-Conventional Energy in North America. 137–174.
4. [4] Yük tevzı̇ dairesi başkanlığı. (2023). Kurulu Güç Raporları -Mart 2023. https://www.teias.gov.tr/kurulu-guc-raporlari adresinden erişildi.
5. [5] Varış, Ç. (2017). Çift eksenli güneş takip sisteminin pilot uygulaması, üretim değerlendirmesi ve ekonomik analizi, Yüksek lisans tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 13-40
6. [6] Baqir M. ve Channi H. K. (2022). Analysis and design of solar PV system using Pvsyst software. Mater Today Proc, 48(5). 1332–1338.
7. [7] Khatib T. Mohamed A. ve Sopian K. (2012). A software tool for optimal sizing of PV systems in Malaysia. Modelling and Simulation in Engineering, 11.
8. [8] Muthu V. ve Ramadas G. (2023) Performance studies of Bifacial solar photovoltaic module installed at different orientations: Energy, Exergy, Enviroeconomic, and Exergo-Enviroeconomic analysis. Environmental Science and Pollution Research, 30, 62704–62715.

9. [9] Abdalla S. N. M. ve Özcan H. (2021). Design and simulation of a 1-GWp solar photovoltaic power station in Sudan. Clean Energy, 5(1), 57–78.
10. [10] Çalık M. K. (2023). Çift yüzeyli fotovoltaik panellerin farklı zemin koşullarında incelenmesi. https://gcris.ktun.edu.tr/handle/20.500.13091/3519 adresinden erişildi.
11. [11] Prasad M. ve Prasad R. (2023). Bifacial vs monofacial grid-connected solar photovoltaic for small islands: A case study of Fiji. Renew Energy, 203, 686–702.
12. [12] Mohamed N. S. S. Sulaiman S. I. ve Rahim S. R. A. (2022). Design of ground-mounted grid-connected photovoltaic system with bifacial modules using PVsyst software. J Phys Conf Ser, 2312(1), 12058.
13. [13] Türkdoğru E. ve Kutay M. (2022). Analysis of albedo effect in a 30-kW bifacial PV system with different ground surfaces using PVSYST software. Journal of Energy Systems, 6(4), 543–559.
14. [14] Makalesi A. Akcan E. Kuncan M. ve Minaz R. (2020). PVsyst Yazılımı ile 30 kW Şebekeye Bağlı Fotovoltaik Sistemin Modellenmesi ve Simülasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 18, 248–261.
15. [15] İnternet: Meteonorm Version 8. Web: https://meteonorm.com/meteonorm-version-8 adresinden 04 Mayıs 2023’te alınmıştır.
16. [16] Garg T. P. A. Kazunari K. (2006). 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, 2. [17] Roca A. (2018). Design and Modelling of a Large-Scale PV Plant. 95.
17. [18] Batista R. V. F. (2018). The impact of shadowing in photovoltaic systems and how to minimizing it. 1–57.
18. [19] Shoukry, I., Libal, J., Kopecek, R., Wefringhaus, E., & Werner, J. (2016). Modelling of Bifacial Gain for Stand-alone and in-field Installed Bifacial PV Modules. Energy Procedia, 92, 600-608.
19. [20] Janssen, G. J., Van Aken, B. B., Carr, A. J., & Mewe, A. A. (2015). Outdoor Performance of Bifacial Modules by Measurements and Modelling. Energy Procedia, 77, 364-373.
20. [21] S. A. Pelaez, C. Deline, S. M. MacAlpine, B. Marion, J. S. Stein ve R. K. Kostuk (2019). Comparison of Bifacial Solar Irradiance Model Predictions With Field Validation. IEEE Journal of Photovoltaics, 9(1). 82-88.
21. [22] Y. Seo et al. (2019). Effect of Front Irradiance and Albedo on Bifacial Gain in 1.8kW Bifacial Silicon Photovoltaic System. IEEE 46th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Chicago, IL, ABD, 1298-1301.
22. [23] Shoukry, I., Libal, J., Kopecek, R., Wefringhaus, E., & Werner, J. (2016). Modelling of Bifacial Gain for Stand-alone and in-field Installed Bifacial PV Modules. Energy Procedia, 92, 600-608.
23. [24] U. A. Yusufoglu, T. M. Pletzer, L. J. Koduvelikulathu, C. Comparotto, R. Kopecek and H. Kurz. (2015). Analysis of the Annual Performance of Bifacial Modules and Optimization Methods. IEEE Journal of Photovoltaics. 5(1). 320-328.