I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   2 0 5 8 ~ 2 0 6 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 3 . p p 2 0 5 8 - 2 0 6 9           2058     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Energ y  ana ly sis  o bifacia l p ho tov o ltaic sy stems o n d iff ere nt  so ils a nd orienta ti o ns in a co a sta l low - la tit u de area       Ay o ng   H iendro 1, 2 ,   Sy a if urra hm a n 2 ,   F it ria h 2 ,   K ho   H ie  K hwee 2   1 D e p a r t me n t   o f   M e c h a n i c a l   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   T a n j u n g p u r a   U n i v e r s i t y ,   P o n t i a n a k ,   I n d o n e s i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   Ta n j u n g p u r a   U n i v e r s i t y ,   P o n t i a n a k ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   2 5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u n   4 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 8 ,   2 0 2 6       Co a sta lo w - latit u d e   re g io n e x h ib it   c o n siste n a n n u a so lar  ir ra d ian c e ,   o ffe rin g   sta b le  so lar  re so u rc e   a v a il a b il it y   th a e n h a n c e th e ir  su it a b il it y   fo r   y e a r - ro u n d   p h o t o v o lt a ic  e n e rg y   g e n e ra ti o n .   T h is  st u d y   a n a ly z e th e   a n n u a e n e rg y   p r o d u c ti o n   o b ifac ial   p h o t o v o lt a ic  ( PV )   sy ste m u n d e r   v a ry i n g   g r o u n d   a lb e d o   c o n d it i o n s   a n d   i n sta ll a ti o n   o rien tati o n s,   a c c o u n ti n g   f o r   th e   e ffe c ts  o f   ti lt   a n g le,  g ro u n d   c lea ra n c e   h e ig h t,   g r o u n d   c o v e ra g e   ra ti o   (G CR) ,   a n d   ro w   sp a c in g .   M e teo ro l o g ica p a ra m e ters   we re   d e riv e d   fr o m   Ja p a n ' s Him a wa ri - 8 /9   sa telli te  d a ta,  wh ich   we re   in teg ra ted   in to   t h e   S y ste m   Ad v is o M o d e a n d   th e   Na ti o n a Re n e wa b le  En e rg y   Lab o ra to r y   d a tab a se   to   c o m p u te  fro n t‑  a n d   re a r‑sid e   so lar  irrad ian c e .   El e c tri c a m e a su re m e n ts  fro m   b ifac ial  P sy ste m s   we re   u se d   to   e v a l u a te  a n n u a e n e rg y   o u t p u t   a n d   b ifac ial  g a i n .   Re su lt s   d e m o n stra te  th a lan d sc a p e - o ri e n ted   b ifac ial  P sy ste m c o n siste n tl y   o u t p e rfo rm e d   p o rtrait - o r ien ted   c o n fig u ra ti o n in   b o t h   e n e rg y   p ro d u c ti o n   a n d   b ifac ial  g a i n .   F o r   sy ste m with   o p ti m ize d   p a ra m e ters ,   lan d sc a p e   o rien tatio n s   a c h iev e d   a n n u a e n e r g y   o u tp u ts  0 . 7 0 % ,   0 . 5 1 % ,   a n d   0 . 4 2 %   h i g h e t h a n   p o rtrait  o rien tati o n s   fo r   wh it e   d r y   sa n d s,   wh it e   sa n d wit h   g ra n it e   ro c k s,  a n d   w h it e   we t   sa n d   su b stra tes ,   re sp e c ti v e l y .   S i m il a rly ,   b ifac ial  g a i n   v a lu e f o lan d sc a p e - o ri e n ted   sy ste m re a c h e d   1 8 . 6 4 % ,   1 5 . 4 7 % ,   a n d   1 2 . 4 3 %   a c r o ss   th e se   su b stra tes ,   su r p a ss in g   p o rtrait - o ri e n ted   sy ste m s.  Th e   f in d in g h ig h li g h t   th e   c ru c ial  in flu e n c e   o g r o u n d   a l b e d o   a n d   p a n e l   o rie n tatio n   o n   o p ti m izin g   th e   p e rfo rm a n c e   o b ifac ial  p h o t o v o lt a ic sy ste m s in   c o a sta lo w‑la ti t u d e   re g io n s.   K ey w o r d s :   An n u al  en er g y   B if ac ial  g ain   Gr o u n d   co v er a g r atio   Plan o f   ar r a y   ir r ad ia n ce   San d   alb ed o   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ay o n g   Hien d r o   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   T an ju n g p u r Un iv e r s ity   Pro f .   Dr .   H.   Had ar i N awa wi   Stre et ,   Po n tian ak   7 8 1 2 4 ,   I n d o n esia   E m ail:  ay o n g . h ien d r o @ ee . u n t an . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   B if ac ial  p h o to v o ltaic  ( PV )   tech n o lo g y   h as  r ec eiv ed   g r o wi n g   atten tio n   in   r ec e n y ea r s   o win g   to   its   ca p ac ity   to   g e n er ate  h ig h er   en er g y   y ield s   th an   c o n v e n tio n al  m o n o f ac ial  s y s tem s .   B y   ca p t u r in g   d ir ec ir r ad ian ce   o n   th e   f r o n t   s u r f ac e   an d   r ef lect ed   lig h t   o n   th e   r ea r ,   b if ac ial   p a n els   ca n   ac h iev u p   to   3 0 g r ea ter   en er g y   o u tp u th an   th eir   m o n o f ac ial  co u n ter p ar ts   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   As  b if ac ial  PV  tech n o lo g y   m atu r es  an d   co s ts   co n tin u to   d ec lin e,   th d ep lo y m e n o f   th ese  s y s tem s   is   p r o jecte d   to   ac ce ler ate ,   p o s itio n in g   th em   as  m ain   co n t r ib u to r s   to   th g lo b al  tr an s itio n   to   r en ewa b le  e n er g y .   T h p er f o r m an ce   o f   b if ac ial  PV  s y s tem s   v ar ies  s ig n if ican tly   d ep en d i n g   o n   g e o g r a p h ic   lo ca tio n s ,   en v ir o n m en tal  co n d itio n s ,   an d   in s tallatio n   p ar am eter s .   Key   f ac to r s   in f lu en ci n g   th eir   en er g y   o u tp u in clu d e   s u r f ac r ef lectiv ity   ( alb ed o ) ,   s o lar   ir r ad ian ce ,   am b ie n tem p e r atu r e,   tilt   an g le,   o r ien tatio n ,   an d   m o u n tin g   h eig h t   ab o v t h g r o u n d .   An   a n aly tical  m o d el  c o n s id er in g   alb e d o ,   tilt   an g le,   o r ien tatio n ,   p a n el  h eig h t,  an d   r o w   s p ac in g   was d ev elo p ed   to   e v alu ate  b i f ac ial  PV sy s tem   in   Detr o it,  U n ited   S tates   [ 3 ] .   T h s tu d y   f o u n d   th at  th b if ac ial  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       E n erg a n a lysi s   o f b ifa cia p h o to vo lta ic  s ystems   o n   d iffer en t so ils   a n d   o r ien ta tio n s     ( A y o n g   Hien d r o )   2059   s y s tem   p r o d u ce d   a p p r o x im atel y   3 1 m o r en e r g y   th a n   its   m o n o f ac ial  co u n ter p a r t,  h ig h lig h tin g   th b en e f its   o f   o p tim izin g   th ese  p ar am eter s .   An o th er   s tu d y   at  Vello r I n s titu te  o f   T ec h n o l o g y   ex am in e d   a   r o o f t o p   b if ac ial  PV  s y s tem   an d   f o u n d   th at  3 0   ti lt  an g le  o p tim ized   en e r g y   g en er atio n   b y   ca p tu r in g   d ir ec s u n lig h an d   r e f lecte d   lig h f r o m   a   wh ite  s u r f ac e,   y iel d in g   th e   h ig h est  av er a g d aily   p o wer   o u tp u t   [ 4 ] .   T h is   c o n f ig u r atio n   s u cc ess f u lly   lev er ag ed   alb e d o   e f f ec ts   an d   i d ea l tilt to   m ax im ize  b if ac ial   g ain s   in   Ve llo r co n d itio n s .   T h o r i en t at io n   an d   t il an g l e s   o f   b if a ci al   P V   s y s te m s   s ig n i f ic an t ly   in f lu en ce   th eir   en er g y   y i eld .   I n   d es er t   e n v ir o n m en t s   ( ch ar ac te r iz ed   b y   h ig h   s o il in g   r a te s   an d   e lev a ted   g r o u n d   alb ed o ) ,   t il te d   in s ta ll at io n s   w it h   s o lar   tr ac k in g   an d   v er ti ca lly   m o u n te d   b if a ci al   PV   s y s te m s   o p t im ize   en er g y   ca p tu r an d   im p r o v e   r e tu r n   o n   in v e s tm en [ 5 ] ,   [ 6 ] .   I n   th i s   ca s e,   s o lar   t r ac k in g   en h an c e s   en er g y   g en er a ti o n   b y   m ax im iz in g   i r r ad i an c ex p o s u r e   o n   b o th   p an e l   s u r f ac e s .   M ea n wh i le,   v er ti ca in s ta l la tio n s   o f f er   d i s tin ct   ad v an t ag e s   f o r   m i t i g at in g   s o i l in g   l o s s e s   wh i le   s u s t ain in g   en er g y   o u tp u t .   An o th er   r el at ed   s tu d y   [ 7 ]   a l s o   d em o n s tr a te d   th a v er ti ca b if a ci al   co n f ig u r a tio n s   r ed u c ed   s o il in g - in d u c ed   p e r f o r m an c d eg r ad a tio n   b y   9 . 2 a n d   s u r p a s s ed   in cl in ed   in s t al la tio n s   u n d er   s p e ci f i co n d i tio n s .   B i f a c i a l   P V   s y s t e m s   a r e   b e t te r   t h an   m o n o f a c i a l   c o n f ig u r at i o n s   i n   s n o w y   e n v i r o n m en t s   o w i n g   to   e n h an c ed   s n o w - s h ed d in g   c a p a b i l i t i e s   [ 8 ] .   A   s t u d y   u n d e r   C a n a d i an   c l i m a t i c   co n d i t i o n s   [ 9 ]   r ev e a l ed   th a f r o n t - s u r f ac e   s n o c o v e r a g r e d u c e d   en e r g y   y i e ld   b y   u p   to   8 0 % ,   r en d er i n g   th r e ar   s u r f a c t h e   ex c lu s i v e   c o n tr i b u t o r   t o   p o w er   g en e r a ti o n   d u r in g   s u c h   e v en t s .   V e r ti c a l   i n s t a l l a t io n s   f u r th e r   im p r o v e   r e s i l i en c e   b y   m i n i m i z in g   s n o w   a c c u m u l a t io n   a n d   r ed u c in g   s t r u c t u r a r i s k s   f r o m   s u b s t a n t ia l   s n o l o ad s .   Ad d i t io n a l ly ,   an   o p t i m iz e d   in s t a l l a t i o n   s t r a te g y   a d d r e s s i n g   s n o w   s h ad i n g   e f f e c t s   [ 1 0 ]   r e s u l te d   in   a n   in cr ea s e   i n   b if a c i a l   P e n e r g y   g en e r a t i o n   o f   u p   to   4 . 3 % .   I n   ag r icu ltu r al  s ettin g s ,   b if ac ial  PV  s y s tem s   in teg r ated   with   ag r iv o ltaic  p r ac tices  en ab le  s y n er g is tic   d u al  lan d   u s f o r   co n cu r r en e n er g y   g en er atio n   an d   c r o p   p r o d u ctio n ,   e n h an cin g   r eso u r ce   ef f icien cy   [ 1 1 ] .   T h ese  s y s tem s   in cr ea s en er g y   y ield s   wh ile  p r o m o t in g   s u s tain ab le  ag r icu ltu r e.   s tu d y   o n   UK  p o tato   f ar m lan d s   [ 1 2 ]   f o u n d   th at  s y s tem   co n f ig u r atio n s   an d   g eo g r ap h ic  lo ca tio n s   s ig n if ican tly   in f lu en ce d   th ag r iv o ltaic   p er f o r m an ce .   Similar ly ,   an o th er   s tu d y   in   B o s to n ,   U n ited   S tates   [ 1 3 ] ,   s h o wed   th at  b i f ac ial  PV  ar r ay s   in   ag r iv o ltaic  ap p licatio n s   b o o s ted   elec tr icity   g en er atio n   an d   lan d   p r o d u ctiv ity .   Simi lar   to   ag r icu ltu r al   en v ir o n m en ts ,   g r ass lan d s   ( ch a r ac ter ized   as  o p en - ca n o p y   ec o s y s tem s   with   h er b ac eo u s   v eg e tatio n ,   m in im al   tr ee   co v er ,   an d   h ig h   s o lar   ex p o s u r e)   also   o f f er   f av o r ab le  co n d itio n s   f o r   b if ac ial  PV  d ep lo y m en d u to   h ig h   ir r ad ian ce   a v ailab ilit y   an d   m o d er ate  g r o u n d   a lb ed o .   Ho w ev er ,   o p tim al  en e r g y   y ield   is   ty p ically   ac h iev ed   th r o u g h   tilt ed   in s tallatio n s   o r   e lev ated   m o u n tin g   to   m ax im ize   r ea r - s id ir r a d ian ce   ca p tu r [ 1 4 ] .   C o astal  en v ir o n m en ts   e x h ib it  d is tin ct  alb ed o   c h ar ac ter is tics   r elativ to   h ig h - r ef lectiv ity   z o n es  s u ch   as   d eser ts   o r   s n o w - co v e r ed   ar ea s .   Alth o u g h   co astal  alb ed o   v alu es  ar g en er ally   lo we r ,   th ese  r eg io n s   p r esen t   u n iq u e   co n d itio n s   d u e   to   t h d y n am ic   in ter p lay   b etwe en   s a n d   a n d   wate r   s u b s tr ates.  San d y   s u r f ac es   g en e r ally   h av m o d e r ate  alb ed o   ( 0 . 3 - 0 . 4 ) ,   ex ce ed i n g   g r ass lan d   r ef le ctan ce   b u r em ain in g   s u b s tan tially   b elo s n o alb ed o   [ 1 5 ] .   No tab ly ,   d r y   s an d   alb ed o   r em ain s   s tab le  ac r o s s   s o lar   elev atio n   an g les  b u is   s e n s itiv to   m o is tu r e   co n ten [ 1 6 ] .   C o n v e r s ely ,   wate r   r ef lecta n ce   v ar ies  s ig n i f ican tly   with   s o lar   altitu d e:  lo an g les  ( e. g . ,   s u n r is e/su n s et)   in ten s if y   s p ec u lar   r ef lectio n   [ 1 7 ] ,   p o ten tial ly   en h an cin g   r ea r - s id ir r ad ia n ce   in   b if ac ial  PV  s y s tem s .   C o as tal  r eg io n s   f u r th er   b en ef it  f r o m   elev ated   win d   s p ee d s ,   wh ich   en h an ce   c o n v ec tiv p an el   co o lin g .   T h is   g iv es  cr itical  f ac to r   f o r   PV  o p er atin g   tem p e r atu r e.   Fu r th er m o r e ,   in s tallatio n   p ar am e ter s   r eq u ir ca r ef u l   o p tim izatio n .   T h elev ate d   m o u n tin g   m itig ates  s an d   ac c u m u l atio n   an d   f ac ilit ates  p ass iv co o lin g   v ia  air f l o w,   wh ile  tilt   an g le  ad ju s tm en ts   ex p lo it  wate r - s u r f ac r ef lec tio n s   to   m ax im ize  en er g y   y ield   in   n ea r - s h o r e   d ep lo y m e n ts .   Ad d itio n ally ,   b if ac ial  PV  s y s tem s   in   h u m id   c o astal  zo n es  ca p italize  o n   d if f u s ir r ad ian ce   f r o m   atm o s p h er ic  m o is tu r s ca tter in g .   T h is   p h en o m en o n   en a b les  co n s is ten lig h ca p tu r o n   b o th   p an el   s u r f ac es   u n d er   o v er ca s co n d itio n s ,   a n d   h e n ce   p r o m o tin g   m o r e   s tab l en er g y   o u tp u co m p ar ed   to   clea r - s k y - d o m in ated   ar id   r eg io n s .   E x is tin g   s tu d ies  o n   b if ac ial  PV  s y s tem s   p r ed o m in a n tly   f o c u s ed   o n   m id - latitu d e   r eg io n s   ( 1 5 - 40   N/S),   with   lim ited   in v esti g atio n s   ad d r ess in g   in s tallatio n s   b elo 5   latitu d e.   I n   a d d itio n ,   p r e v io u s   s tu d ies  h av n o co n d u cte d   a   s y s tem atic  ev alu a tio n   o f   th e   ef f ec t   o f   p a n el  o r ien tatio n   o n   th e   p er f o r m a n ce   o f   b i f ac ial  PV  s y s tem s .   T h is   s tu d y   i n v esti g ated   t h en er g y   y ield   p o ten tial  o f   b if ac ial  PV  s y s tem s   u n d er   v a r y in g   g r o u n d   alb ed o   co n d itio n s   at  lo w - latitu d co astal  s ite.   T h s elec ted   lo ca tio n   was  co astal  ar ea   in   T em aju k ,   I n d o n esia   ( 2 . 0 5 5 8   N,   1 0 9 . 6 2 5 1   E ) .   C r itical  p ar am eter s ,   in cl u d in g   az i m u th ,   s o lar   ir r a d ian ce ,   am b ie n tem p er at u r e,   an d   b if ac iality   co ef f icien t,  wer t ak en   in to   ac c o u n to   e n s u r p r ec is io n .   T h r ee   c o astal  s ites   r ep r esen tin g   d is tin ct   alb ed o   co n d itio n s   wer e   ev alu ated i )   d r y   wh ite  s an d s ,   ii )   wet  wh ite  s an d s ,   an d   iii )   w h ite  s an d s   d o tted   with   g r an ite  r o c k s .   An n u al  e n er g y   o u tp u a n d   b i f ac ial  g ain   we r co m p r e h en s iv ely   a n aly ze d   ac r o s s   b o th   p a n el   o r ien tatio n s ,   ex am in i n g   th e f f ec ts   o f   tilt   an g le  ( 0 - 30 ) ,   g r o u n d   clea r an ce   ( 0 . 1 - 3 . 0   m ) ,   a n d   g r o u n d   co v e r ag e   r atio   ( GC R ; v ar ied   v ia  r o s p ac in g   an d   p itch )   u n d e r   s ite - s p ec if ic  alb ed o   co n d itio n s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2058 - 2 0 6 9   2060   2.   M E T H O D   2 . 1 .     So la r   ra dia t io n   Fig u r 1   s h o ws  th e   m o n t h ly   av er ag e   d aily   s o lar   r ad iatio n   co m p o n e n ts   o b tain e d   f r o m   th J ap an   Me teo r o lo g ical  Ag e n cy s   Hi m awa r s atellite.   T h ese  d atas ets,  ch ar ac ter ized   b y   h ig h   s p atial  an d   tem p o r al  r eso lu tio n   ( 6 0 - m i n u te  in ter v al s ) ,   wer v alid ated   ag ain s g r o u nd - b ased   m ea s u r em e n ts   to   e n s u r ac cu r ac y .   T h v alid ated   d ata  wer s u b s eq u en tly   in teg r ated   in to   th s y s tem   ad v is o r   m o d el  ( SAM)   f o r   s im u l atin g   an d   an aly zin g   r en ewa b le  e n er g y   s y s tem s .   I n   t h is   s tu d y ,   t h ese  s o lar   r ad iatio n   p ar am eter s   ar e   u s ed   to   ass ess   s y s tem   p er f o r m an ce   an d   en er g y   o u tp u f o r   b if ac ial  PV in s tallatio n s .   As  s h o wn   in   Fig u r 1 ,   th e   d ir ec n o r m al   ir r ad ia n ce   ( DNI )   p ea k s   d u r in g   Ap r il - J u ly ,   with   m ax im u m   in ten s ity   o b s er v e d   in   J u n e   d u to   th e   s o lar   ze n ith   a n g le  r ea ch in g   its   an n u al  m in im u m .   T h d if f u s h o r izo n tal   ir r ad ian ce   ( DHI )   ex h i b its   its   h i g h est  v alu es  d u r in g   Feb r u a r y   a n d   Ma r ch   u n d er   o v e r ca s s k ies,   wh er clo u d   co v er   en h an ce s   lig h d is p er s io n .   C o n v er s ely ,   t h DHI   d im in is h es  u n d er   clea r - s k y   co n d itio n s   d u to   r e d u ce d   s ca tter in g .   n o tab le  i n v er s r elatio n s h ip   ex is ts   b etwe en   th DNI   an d   th e   DHI .   Du r in g   s o lar   n o o n   i n   J u n e     an d   J u ly ,   wh en   th DNI   is   m ax im al,   th DHI   r ea c h es  its   n ad ir   as  m in im al   s ca tter in g   o cc u r s .     T h g lo b al  h o r iz o n tal  ir r ad ian ce   ( GHI ) ,   r ep r esen tin g   th to t al  in cid en s o lar   r ad iatio n ,   ac h iev es  its   m ax im u m   in   Ma r ch   an d   Ap r il  u n d e r   cl ea r   s k ies.  T h e   lo west  GHI   v alu es  o cc u r   f r o m   No v em b er   to   Feb r u a r y   d u e   to   p er s is ten clo u d   co v e r   atten u a tin g   in co m in g   s o l ar   r ad iatio n .   Fin ally ,   th an n u al  av er ag e   ir r ad ian ce s   f o r   DNI ,   DHI ,   an d   GHI   ar 2 . 8 7 ,   2 . 8 2 ,   a n d   4 . 8 0   k W h /m 2 /d ay ,   r esp ec tiv ely ,   with   an   ac co m p an y i n g   a n n u al  m ea n   am b ien t   tem p er atu r o f   2 7 . 4   C .   T h ese  p atter n s   u n d e r s co r th in ter d e p en d en ce   o f   s o lar   r ad iatio n   c o m p o n e n ts   an d   lo ca clim atic  co n d itio n s .     2 . 2 .     Sy s t e m   co nfig ura t io n   T h b if ac ial  PV  s y s tem   co m p r is es  two   b if ac ial  p an els  in s tall ed   as  illu s tr ated   in   Fig u r 2 .   E ac h   p an e l   m ea s u r es  2 . 0 9 6   m   in   le n g th   a n d   1 . 2 1 2   m   in   wid th ,   with   d etailed   p ar am eter s   p r o v i d ed   in   T ab le  1 .   T h PV  p a n els  ar m o u n ted   at  a   tilt   an g le  ( β )   an d   o r ien ted   s o u th war d   to   m ax im ize  s o lar   r a d iatio n   ex p o s u r e.   T h e   s y s tem   is   d ef in ed   b y   g r o u n d   clea r an ce   h eig h ( H ) ,   r o s p ac in g   ( D ) ,   an d   r o w - to - r o p itch   ( R ) .   T h p an el  len g t h   p er p en d icu lar   to   t h r o d ir ec tio n   is   d en o ted   as  L .     2 . 3 .     M a t hema t ica m o del   b if ac ial  PV  m o d el  s im u lates  th en er g y   p r o d u ctio n   o f   b if ac ial  s o lar   p an els   b y   co n s id er in g   f r o n t -   a n d   r e a r - s i d i r r a d i a n c a n d   b y   i n t e g r a ti n g   e n v i r o n m e n t a l p a r a m e t e r s   t o   p r e d i ct   s y s t e m   p e r f o r m a n c e .   T h e   m o d e c o m p u t e s   t h e   t o t a l   s o l a r   i r r a d ia n c e   o n   e a c h   s i d e :   f r o n t - s i d e   ir r a d i a n c e   c o m p r i s es   d i r e c t ,   d i f f u s e ,   a n d   r e f l e c t e d   co m p o n en ts ,   wh ile  r ea r - s id ir r ad ian ce   co n s is ts   o f   d if f u s an d   g r o u n d - r ef lecte d   lig h t,  as seen   in   Fig u r 2 .         Fig u r 1 .   So lar   r ad iatio n   d ata       T ab le  1 .   B if ac ial  PV d ata   P a r a me t e r s   V a l u e   M a x i m u m   p o w e r   ( P MP )   5 2 0   W   Te mp e r a t u r e   c o e f f i c i e n t   o f   p o w e r   ( )   - 0 . 3 7 4 % / C   P a n e l   e f f i c i e n c y   ( MP P )   2 0 . 4 7 %   N o mi n a l   o p e r a t i n g   c e l l   t e mp e r a t u r e   ( T c , NO CT )   4 5 . 9   C   B i f a c i a l i t y   f a c t o r   ( )   0 . 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       E n erg a n a lysi s   o f b ifa cia p h o to vo lta ic  s ystems   o n   d iffer en t so ils   a n d   o r ien ta tio n s     ( A y o n g   Hien d r o )   2061       Fig u r 2 .   B if ac ial  PV sy s tem   co n f ig u r atio n       T h f r o n t - s id ir r ad ian ce   ( G f ront ) ,   in clu d in g   d i r ec t,  d if f u s e ,   an d   g r o u n d - r ef lecte d   c o m p o n en ts ,   is   ca lcu lated   b y   ( 1 ) .      =  +   ,  + ,    ( 1 )     T h d ir ec t b ea m   ir r ad ia n ce   ( G direct )   ca n   b ca lcu lated   with   ( 2 ) .      =  . c os ( )   ( 2 )     Her e,       r ep r esen ts   th s o lar   ze n ith   an g le  an d   DN I   is   th d ir ec n o r m al  ir r a d ian ce ,   i.e . ,   th s o l ar   r ad iatio n   ar r iv in g   d ir ec tly   f r o m   th s u n th e   co n d itio n     <   9 0   m u s b s atis f ied   [ 1 8 ] .   Ad o p tin g   th is o tr o p i s k y   d if f u s e   m o d el   [ 1 9 ] ,   t h f r o n t - s id d if f u s s k y   ir r ad ian ce   G diffuse, front    is   g iv en   b y   ( 3 ) .       ,  =  . 1 + co s ( ) 2   ( 3 )     W h er β   r ep r esen ts   th tilt   an g le  o f   th PV  p a n el  m ea s u r ed   f r o m   th h o r iz o n tal,   an d   DHI   d en o tes  th d if f u s h o r izo n tal  ir r ad ian ce ,   d ef in e d   as  th s o lar   r ad iatio n   s ca tter ed   b y   th atm o s p h er th at  is   in ci d en o n   a   h o r iz o n tal  s u r f ac f r o m   all  d ir ec tio n s .   T h f r o n t - s id g r o u n d - r ef lecte d   i r r ad ian ce   is   ca lcu lated   as   ( 4 ) .     ,  = . . 1 co s ( ) 2   ( 4 )     W h er ρ g   d en o tes  th g r o u n d   alb ed o ,   an d   GHI   is   th g lo b al   h o r izo n tal  ir r ad ia n ce ,   d ef in e d   as  th to tal  s o lar   r ad iatio n   f r o m   b o th   d ir ec a n d   d if f u s co m p o n e n ts ,   r ec eiv ed   o n   h o r izo n tal  s u r f ac e.   T h r ea r - s id ir r ad ian ce   G rear   co n s is ts   o f   d if f u s an d   g r o u n d - r ef lecte d   co m p o n e n ts   t h at  d ep e n d   p r im ar il y   o n   lig h r ef lecte d   f r o m   th e   g r o u n d   an d   s u r r o u n d in g   s u r f a ce s ,   as  ( 5 ) .     =   , + ,   ( 5 )     T h r ea r   d if f u s s k y   i r r ad ian ce   ( G diffuse, rear )   is   ( 6 ) .       , = . 1 co s ( ) 2   ( 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2058 - 2 0 6 9   2062   T h r ea r   g r o u n d - r ef lecte d   ir r a d ian ce   is   g iv en   b y   ( 7 ) .     , = . . 1 + co s ( ) 2 .   ( 7 )     T h v iew  f ac to r   ( F view )   is   th f r ac tio n   o f   g r o u n d   v is ib le  to   th r ea r   s id [ 2 0 ] ,   as  ( 8 ) .     = 1 2 . ( 1 +  ( ) ) . ( 1 2 + 2 )   ( 8 )     W h er β H   an d   is   th PV  p an el  tilt   an g le,   g r o u n d   clea r a n ce   h eig h an d   r o s p ac in g ,   r esp ec tiv ely .   Fin ally ,   th to tal  ef f ec tiv ir r a d ian ce   ( G total )   co n tr ib u ted   b y   f r o n t - s id an d   r ea r - s id ir r ad ia n ce s   is   wr itten   as  ( 9 ) .      =  + .   ( 9 )     W h er   is   th b if ac iality   f ac t o r ,   a   m etr ic   th at  q u an tifie s   th e   p o wer   g en er atio n   ca p ac ity   o f   t h r ea r   s u r f ac e   o f   a   b if ac ial  PV  p a n el  r elativ e   to   its   f r o n s id e   u n d er   i d en tical  ir r ad ian ce .   T h e   p o wer   o u tp u o f   th e   b if ac ial  PV  s y s tem   is   th en   ca lcu lated   u s in g   th e   f o l lo win g   r elatio n   [ 2 1 ] :      =  .  .  . ( 1 + . ( ,  ) ) . ( 1 + )   ( 1 0 )     Her e,   P MP   is   th m ax im u m   p o wer   at  s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( STC);  η MPP   i s   th p an el   ef f icie n cy   at  th m a x im u m   p o wer   p o i n t u n d e r   STC;   G STC   1 0 0 0 W /m 2   is   th r ef er en ce   i r r ad ian ce   at  STC;     is   th tem p er atu r co e f f icien t   o f   p o wer   ( e x p r ess ed   in   %/ C ) T c, STC  2 5   C   is   th ce ll  tem p er atu r at   STC;   T c    is   th ce ll   tem p er atu r e   u n d er   o p er atin g   co n d itio n s   ( C ) an d   D f   is   th d im e n s io n less   d er ati n g   f ac t o r ,   w h ich   ac co u n ts   f o r   r ea r - s id ir r a d ian ce   lo s s es c au s ed   b y   r ac k in g   o r   o b s tr u ctio n s .   T h T c   is   ty p ically   h ig h er   th a n   th T a   an d   ca n   b esti m ated   as   ( 1 1 ) .     = +  . ( ,   ,   )   ( 1 1 )     W h er T a   is   th am b ien tem p er atu r u n d er   o p er atin g   c o n d it io n s   ( C ) T c, NOCT     is   th ce ll  tem p er atu r at  wh ich   th n o m in al  o p er atin g   ce ll  te m p er atu r e   ( NOCT)   is   s p ec if ie d   ( C ) T a, NOCT   2 0   C   is   th e   am b ien tem p e r atu r u n d er   NOCT;  an d   G NOCT  =   8 0 0   W /m 2   is   th e   ir r ad ian ce   at  NOCT.   T h p ar a m eter s   MPP ,   an d   T c, NOCT   ar e   ty p ically   p r o v id ed   b y   th e   m an u f ac tu r er   i n   th p a n el  d atash ee t.       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s tu d y   ev alu ates  th p er f o r m an ce   o f   b if ac ial  PV  s y s t em s   at  th r ee   co astal   s ite s   in   T em aju k ,   I n d o n esia,  ea ch   d is tin g u is h ed   b y   u n iq u s u r f ac alb ed o   co n d itio n s wh ite  d r y   s an d s ,   wh ite  wet  s an d s ,   an d   wh ite  s an d s   in ter s p er s ed   with   g r an it r o ck   in cl u s io n s .   T h m ea s u r ed   alb ed o   v alu es  f o r   th ese  s u r f ac es  ar 0. 3 6   f o r   wh ite  d r y   s an d s ,   0. 3 0   f o r   wh ite   s an d s   with   g r an ite   r o c k   i n clu s io n s ,   an d   0. 2 4   f o r   wh ite  wet  s an d s .   T h e   o r ie n tatio n   o f   PV  p a n e l s   s i g n i f i c a n tl y   i n f lu e n c e s   e n e r g y   p r o d u c t i o n   [ 2 2 ] t h e r e f o r e ,   t h i n s t a l l a t i o n   o r i e n t a t i o n s   ( p o r t r a i a n d   l a n d s c a p e )   a r e   c o n s i d e r e d .   I n   th e   p o r t r a i t   o r ie n t a t i o n ,   t h e   p a n e l s   a r e   m o u n t e d   wi t h   t h e i r   s h o r t   s i d e   p a r a ll e l   t o   t h g r o u n d ,   w h e r e a s   i n   t h e   l a n d s c ap e   o r i e n t a t i o n ,   t h e   l o n g   s i d e   is   a l i g n e d   p a r a l l el   t o   t h e   g r o u n d   ( a s   s e e n   i n   F i g u r e   3 ) .           Fig u r 3 .   PV p a n el  o r ien tatio n s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       E n erg a n a lysi s   o f b ifa cia p h o to vo lta ic  s ystems   o n   d iffer en t so ils   a n d   o r ien ta tio n s     ( A y o n g   Hien d r o )   2063   3 . 1 .     I nfluence   o f   t ilt  a ng le   Fig u r e   4   d em o n s tr a te s   th e   in f lu en ce   o f   t il t   an g le   o n   th an n u al   e le ctr ic al   e n er g y   o f   th e   b if a ci al   PV   s y s t em ,   ac co u n t in g   f o r   s i te - s p ec i f i a lb ed o   an d   p an e o r ien t at io n .   Op t im al  s y s tem   p er f o r m an c i s   ac h iev ed   a l o w   t il an g le  w ith   a   s o u th - f ac in g   o r ie n t at i o n ,   co n f ig u r at io n   th a m ax im i ze s   s o l ar   ir r ad ia n ce   c ap tu r in   lo w - la t itu d r eg io n s   o f   th e   n o r th er n   h em i s p h er e   [ 2 3 ] .   A s   d ep ic ted   in   Fi g u r e   4 ,   t h e   l an d s ca p e - o r i en t ed   b if ac ia l   PV   s y s t em   ac h iev es   h i g h er   en er g y   p r o d u c tio n s   co m p ar e d   to   th p o r t r a it - o r i en t ed   c o n f ig u r a tio n   u n d e r   id en ti ca l   ti lt   an g le   an d   al b ed o   co n d it io n s .   T h is   p er f o r m a n ce   d i s p ar i t y   ar is e s   p r im ar i ly   f r o m   g eo m etr ic  an d   ir r ad i an c e   d i s tr ib u tio n   e f f e ct s .   T h r e d u ce d   v er t ica l   p r o f il o f   la n d s c ap e - o r i en t ed   p an el s   m i t ig a te s   s el f - s h ad in g   p h en o m en o n   th r ea r   s u r f a ce ,   wh e r ea s   th t al le r   a s p ec t   r at io   o f   p o r tr a i co n f ig u r at i o n   in d u ce s   m u tu al     s h ad in g   b e tw ee n   ad j ac en p an el s ,   p ar ti cu l ar ly   a lo t il a n g le s .   Su ch   s h ad in g   d im in is h e s   in c id en ir r ad ia n ce   o n   r ea r - s id c el l s ,   h e n ce   r e d u cin g   ef f ec tiv en er g y   g en er a t io n .   I n   co n tr a s t ,   th l an d s c ap o r i en t at io n     p r e s er v es   u n if o r m   r ea r - s id il l u m in a t io n   b y   m in im i zin g   in te r - p an e o b s tr u c tio n .   Fu r t h er m o r e,   th ti lt - in d u ce d   v er t ic al  h e ig h r ed u ct io n   in   th e   lan d s ca p co n f ig u r at io n   p o s i t io n s   th r ea r   s u r f a ce   clo s er   to   t h g r o u n d ,   th er e b y   au g m en ti n g   th v ie f a cto r   [ 2 0 ] .   T h i s   p r o x im it y   en h a n ce s   t h P p an el s   to   h ar n es s   r ef lec ted   l ig h t.  C o ll ec tiv ely ,   th e s g eo m etr ic   ad v an t ag e s   in   s h ad in g   a v o id an ce   a n d   o p t im i ze d   a n g u l ar   r ec ep ti o n   o f   d if f u s e   an d   r ef l ec ted   l ig h co n tr ib u te   to   th o b s er v e d   en er g y   o u tp u t   s u p er io r ity   o f   th e   l an d s ca p e - o r ien ted     b if a ci al  P s y s t em .           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   Var iatio n s   o f   an n u al  en er g y   with   tilt   an g le:  ( a)   p o r t r ait  o r ien tatio n   a n d   ( b )   lan d s ca p o r ien tatio n       W h ile  b o th   o r ien tatio n s   ac h ie v o p tim al  p er f o r m an ce   at  lo tilt   an g les,  th lan d s ca p co n f ig u r atio n   attain s   lo wer   o p tim al  t ilt  an g le  th an   th p o r tr ait  co n f ig u r atio n .   Hig h er   tilt   an g les  o r ien th p an els   awa y   f r o m   th s o lar   ze n ith ,   th er e b y   r ed u c in g   f r o n t‑ s id ir r ad ian ce   ca p tu r e.   At  lo latitu d es,  t h s m all  s o lar   ze n ith   an g l e   ca u s es  g r o u n d r ef lecte d   ir r ad ian ce   to   s tr ik th e   r ea r   s u r f ac at  s h allo in cid en ce   an g les;   th lan d s ca p e   ar r an g em e n is   th er ef o r m o r f av o r a b ly   alig n ed   to   in te r ce p th ese  r ef lectio n s .   C o n v er s ely ,   th p o r tr ait   o r ien tatio n   ex h i b its   lim ited   r e ar s id ex p o s u r at  lo tilt s   b ec au s th r ea r   ce lls   ar p o s it io n ed   clo s er   to   th e   g r o u n d   an d   m ay   b s h ad e d   b y   ad jace n t r o ws.   Alb ed o   p la y s   a   cr iti ca l   r o le   i n   en h a n ci n g   t h to tal   i r r a d i an ce   in c id e n t   o n   t ilt ed   s u r f ac es .   As   ill u s tr at ed   in   F ig u r e   4 ,   th an n u a o p ti m al  t ilt   a n g le   e x h ib its   p o s it iv c o r r ela ti o n   wi th   al b ed o   f o r   b o t h   l an d s ca p e -   an d   p o r t r ait - o r i e n te d   b i f ac ial   P s y s te m s .   Fo r   t h e   l a n d s ca p e - o r ie n te d   co n f i g u r ati o n ,   t h e   o p ti m a t ilt   an g l e   i n c r e ases   f r o m   2 . 5   t o   3 . 5   as   al b ed o   r is e s   f r o m   0 . 2 4   t o   0 . 3 6 .   Si m i la r l y ,   f o r   t h p o r tr ait - o r ie n t ed   c o n f ig u r ati o n ,   t h e   o p tim al   tilt   an g l i n c r e ases   f r o m   4 . 5   to   6 . 5   o v er   th s a m al b ed o   r a n g e .   F u r t h er m o r e,   c o m p u tat io n al  a n al y s is   d e m o n s tr ates   t h a t   t h e   la n d s c a p e - o r ie n te d   b i f ac ial   PV   s y s t e m   ac h i ev es   a n n u al   e n e r g y   o u t p u t   e n h a n ce m e n ts   o f   2 . 3 % ,   2 . 9 % ,   a n d   3 . 3 %   r ela ti v e   to   t h p o r tr ait - o r ie n t ed   c o n f ig u r ati o n   u n d er   al b ed o   c o n d i ti o n s   o f   0 . 2 4 ,   0 . 3 0 ,   a n 0 . 3 6 ,   r es p e cti v e ly ,   wh e n   t ilt   a n g les   a r e   i n d e p e n d e n tl y   o p tim iz ed   f o r   ea ch   o r i e n ta ti o n .   T h is   tr en d   a r is es   b ec au s e   ele v a te d   a lb ed o   am p l if ies  an n u al   g r o u n d - r ef le cte d   i r r a d i an c e,   t h er eb y   in cr ea s in g   t o t al  in ci d e n s o l ar   r ad iat io n   [ 2 4 ] .   Ad d i ti o n all y ,   t h e   b i f a c ia l   PV  s y s t em   r e ce iv es   g r ea t er   to t al   i n ci d en t   s o la r   r a d iat io n   i n   th la n d s ca p e - o r ie n t e d   co n f i g u r a ti o n   c o m p a r e d   to   t h e   p o r t r ait - o r i e n te d   o n e   u n d er   o p t im a l t ilt   a n g les   a n d   id e n ti ca l   a l b e d o   co n d it io n s .     3 . 2 .     I nfluence   o f   g r o un d c lea ra nce  heig ht   T h ef f ec t   o f   g r o u n d   clea r a n ce   h eig h t   o n   th e   p er f o r m a n ce   o f   b if ac ial  PV sy s tem s   was in v esti g ated   b y   v ar y in g   t h h eig h an d   g r o u n d   alb ed o   wh ile  k ee p in g   all  o th e r   p ar am eter s   at  th eir   o p tim ized   v alu es.  T h r ea r - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2058 - 2 0 6 9   2064   s id en er g y   y ield   e x h ib its   s t r o n g   d ep e n d en ce   o n   b o th   clea r an ce   h eig h an d   alb ed o ,   with   m ax im u m   o u t p u ac h iev ed   u n d er   h ig h - al b ed o   s u r f ac es  co m b in e d   with   el ev ated   m o u n tin g   [ 2 5 ] .   Fig u r 5   illu s tr ates  th r elatio n s h ip   b etwe en   clea r an ce   h eig h an d   an n u al  en er g y   y iel d   f o r   th e   s ite - s p ec if ic  alb ed o   c o n d itio n s   an d   p an el  o r ien tatio n s   co n s id er e d .   E n e r g y   o u tp u in itially   in cr ea s es  with   h eig h d u to   e n h an c ed   v ie f ac to r   ex p a n s io n ,   wh ich   en lar g es  th e   ef f ec tiv e   g r o u n d   ar ea   co n tr ib u tin g   to   r ef l ec ted   ir r ad ia n ce   ca p tu r e.   B ey o n d   a   cr itical  h ei g h t   th r esh o ld ,   h o wev er ,   en e r g y   g ain   p latea u s ,   in d icatin g   s atu r atio n   wh er f u r t h er   elev atio n   y ield s   d im in is h in g   r etu r n s .   T h is   tr e n d   alig n s   with   th m ax im ized   r ea r - s id f ield   o f   v iew  f o r   ir r ad ian ce   c o llectio n   at  g r ea ter   h eig h ts .           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   Var iatio n s   o f   an n u al  en er g y   with   g r o u n d   clea r an ce   h eig h t:   ( a)   p o r tr ait  o r ien tatio n   an d     ( b )   lan d s ca p o r ien tatio n       T h o p tim al  g r o u n d   clea r a n ce   h eig h f o r   th b if ac ial  PV  s y s te m   co r r esp o n d s   to   th p o in b ey o n d   wh ich   n o   s ig n if ica n e n er g y   g ai n   is   o b s er v ed ,   as  illu s tr ated   in   Fi g u r e   5 .   Fo r   th b if ac ial  PV  s y s tem   in   la n d s ca p e   o r ien tatio n ,   en er g y   o u tp u in cr ea s es  m ea s u r ab ly   with   m o u n tin g   h eig h ts   u p   to   1 . 5 - 2 . 0   m   ac r o s s   all  alb ed o   co n d itio n s .   E lev atin g   th e   s y s tem   f r o m   0 . 5   m   to   2 . 0   m   en h an ce s   en er g y   o u tp u b y   4 . 7 - 6 . 8 %,  co n tin g en t   o n   s u r f ac alb ed o .   E m p ir ical  s tu d ies  [ 1 3 ] ,   [ 2 6 ]   id e n tify   2 . 0   m   as  th o p tim al  h eig h f o r   m ax im izin g   an n u al  p er f o r m an ce   in   lan d s ca p co n f ig u r atio n s ,   b alan cin g   r ea r - s i d ir r ad ian ce   ca p tu r an d   d i m in is h in g   r etu r n s   at   g r ea ter   elev atio n s .   Similar ly ,   f o r   p o r t r ait - o r ien ted   s y s tem s ,   en er g y   o u tp u im p r o v es  with   g r o u n d   clea r a n ce   h ei g h ts   u p   to   2 . 5 - 2 . 9   m ,   ir r esp ec tiv o f   alb e d o .   R aisi n g   th h eig h t f r o m   0 . 5   m   to   2 . 9   m   s im ilar ly   am p lifi es e n er g y   o u tp u t b y   6 . 6 - 9 . 6 %,  with   2 . 9   m   ac h iev in g   o p tim al  an n u a p e r f o r m an ce .   T h is   h eig h t - d e p en d en r esp o n s alig n s   with   f ield   o b s er v atio n s   [ 2 6 ] ,   wh er i n cr ea s ed   elev atio n   ex p an d s   th e   r ea r - s id f ield   o f   v iew  f o r   r e f lecte d   ir r ad ian ce .   Ho wev er ,   it  s h o u ld   b n o ted   t h at  in cr ea s in g   th m o u n tin g   h eig h to   2 . 9   m   wo u l d   r esu lt   in   elev ated   win d   lo ad s   o n   th PV p an els,  n ec ess itatin g   r ein f o r ce d   s u b s tr u ctu r to   en s u r s tab ilit y .   C o n s eq u en tly ,   th d e p lo y m e n o f   p o r tr ait - o r ien ted   b if ac ial  PV  s y s tem s   in   co astal  r eg io n s   i s   n o r ec o m m en d e d   d u to   th ese  h eig h ten ed   s tr u ctu r al   an d   en v ir o n m e n tal  ch allen g es.   T h lan d s ca p o r ien tatio n   d e m o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m an c to   th p o r tr ait  o r ien tatio n   in   th b if ac ial  PV  s y s tem   o p er atin g   at  eq u iv alen g r o u n d   clea r a n ce   h eig h ts .   T h is   p r ef er en ce   ar is es  f r o m   th lan d s ca p e   co n f ig u r atio n ' s   ab ilit y   to   m itig ate  v er tical  ir r ad ian ce   g r a d ien t s   ac r o s s   th p an el  s u r f ac e,   en s u r in g   m o r u n i f o r m   d is tr ib u tio n   o f   g r o u n d - r e f lecte d   lig h alo n g   th p a n el  wid th .   Fu r th er m o r e,   th h o r izo n tal  alig n m en o f   lan d s ca p e - o r ien te d   p an els  en l ar g es  th r ea r - s id f ield   o f   v iew,   en h an cin g   th ef f ec tiv alb ed o   ca p tu r b y   in teg r atin g   g r ea ter   p r o p o r tio n   o f   d i f f u s a n d   s p ec u lar   r ef le ctio n s   f r o m   th e   g r o u n d   a n d   s u r r o u n d in g   s u r f ac es.   Su ch   o p tim izatio n   o f   r ea r - s id e   ir r ad ian ce   u n if o r m ity   an d   alb ed o   u tili za tio n   m a x im izes b if a cia l e n er g y   g ain .   E lev ated   g r o u n d   clea r an ce   h ei g h ex e r ts   m o r p r o n o u n ce d   ef f ec o n   b if ac ial   PV  en er g y   y i eld   in   h ig h - alb ed o   co n f ig u r atio n s .   Sy s tem s   with   h ig h - alb ed o   s u r f ac es  ac h iev s ig n if ican tly   g r ea ter   e n e r g y   p r o d u ctio n   th a n   lo w - alb ed o   co u n ter p a r ts   [ 2 7 ] ,   u n d er s co r i n g   th im p o r tan ce   o f   alb ed o   in   c o n tr ib u tin g   to   h eig h t - d e p en d e n t   p er f o r m an ce   g ain s .   C o m p u tat io n al  s im u latio n s   co n f ir m   th e s f in d in g s lan d s ca p e - o r ien te d   s y s tem s   ex h ib it   an n u al  y ield   en h a n ce m en ts   o f   0 . 3 %,  0 . 4 %,  an d   0 . 5 r elativ to   p o r tr ait  o r ien tatio n   at  alb ed o   v alu es  o f   0 . 2 4 ,   0 . 3 0 ,   a n d   0 . 3 6   r esp ec tiv ely ,   w h en   clea r an ce   h eig h t is in d e p e n d en tly   o p tim ized   p e r   o r ie n tatio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       E n erg a n a lysi s   o f b ifa cia p h o to vo lta ic  s ystems   o n   d iffer en t so ils   a n d   o r ien ta tio n s     ( A y o n g   Hien d r o )   2065   3 . 3 .     I nfluence   o f   g r o un d c o v er a g ra t i o   T h g r o u n d   co v er a g r atio   ( GC R ) ,   v ital  d esig n   p a r am eter   in   b if ac ial  PV  s y s tem .   I r e p r esen ts   th e   r atio   o f   th e   to tal  PV  p an el   a r e to   t h o cc u p ied   g r o u n d   a r ea .   Fo r   t h b if ac ial  PV  s y s tem ,   wh ich   h a r n ess   r ea r - s id ir r ad ian ce   f r o m   r ef lecte d   an d   d if f u s lig h t,  GC R   o p tim izatio n   d ir ec tly   in f lu en ce s   en er g y   o u tp u b y   b alan cin g   in te r - r o s h a d in g   l o s s es  an d   alb ed o - d r iv en   g ain s .   T h GC R   f o r   b if ac ial  PV  s y s tem   is   m ath em atica lly   ex p r ess ed   as  th r atio   o f   th p an el  len g th   ( L )   to   th r o w - to - r o p itch   ( R )   ( i.e . ,   GC R   L / R ) .   lo wer   GC R   co r r esp o n d s   to   g r ea ter   in ter - r o s p ac in g   ( R ) ,   wh ich   r ed u ce s   m u tu al  s h ad in g   b u in c r ea s es  lan d   u s e,   wh ile  a   h ig h er   GC R   in ten s if ies s h ad in g   ef f ec ts ,   th er e b y   lim itin g   r ea r - s id illu m in atio n .   Fig u r 6   illu s tr ates  th e f f ec o f   v ar y in g   t h GC R   o n   th e   an n u al  elec tr ical  en er g y   o u tp u o f   t h b if ac ial   PV  s y s tem ,   ac co u n tin g   f o r   s ite - s p ec if ic  alb ed o   co n d itio n s   an d   PV  p an el  o r ien tatio n s ,   wh i le  h o ld in g   all  o th er   s y s tem   p ar am eter s   co n s tan at   th eir   o p tim ized   v alu es.   T h b if ac ial  PV  s y s tem   with   lo wer   GC R   f ea tu r es  lar g er   r o s p ac in g   ( D )   th an   t h o s with   h ig h er   GC R .   r ed u ce d   GC R   in cr ea s es  th av ailab le  g r o u n d   ar ea ,   th er eb y   en h a n cin g   alb ed o - d r i v en   ir r ad ian ce   r ef lectio n   o n to   th r ea r   s u r f ac es  o f   th e   PV  p an els.  T h is   ef f ec t   is   p ar ticu lar ly   p r o n o u n ce d   u n d er   h ig h er   alb ed o   co n d itio n s ,   wh er in cr ea s ed   g r o u n d   r ef lecta n ce   am p lifie s   r ea r - s id ir r ad ian ce   g ai n s ,   as  d em o n s tr ated   b y   th co m p ar ativ e   d ata  in   Fig u r e   5 .   C o n v er s ely ,   h ig h er   GC R   v alu es  d im in is h   an n u al  en e r g y   o u tp u t   d u to   in ter - r o s h ad in g   lo s s e s ,   as  in ten s if ied   m u tu al  s h ad in g   b etwe en   ad jace n t   PV  ar r ay s   r estricts   in cid en li g h r ea ch in g   th r ea r - s id o f   th p an els  [ 2 8 ] .   Ad d itio n ally ,   GC R   b elo 0 . 5   o p tim izes r ea r - s id e   ex p o s u r t o   d if f u s an d   r ef lecte d   r ad iat io n ,   alig n i n g   with   f in d in g s   f r o m   ex is tin g   s tu d ies o n   b if ac ial  PV p er f o r m an ce   u n d e r   v ar y i n g   g r o u n d   co v er   co n d iti o n s   [ 2 9 ] .           ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   Var iatio n s   o f   an n u al  en er g y   with   GC R : ( a)   p o r tr ait  o r ien tatio n   an d   ( b )   lan d s ca p e   o r ien tatio n       T h is   s tu d y   id en tifie s   an   o p tim al  GC R   o f   0 . 2 2   f o r   th b if a cial  PV  s y s tem ,   ir r esp ec tiv o f   PV  p an el  o r ien tatio n s   ( p o r tr ait  o r   lan d s ca p e) .   T h is   f in d in g   alig n s   clo s ely   with   p r io r   r esear ch   [ 3 0 ] ,   wh ich   p r o p o s ed   GC R   o f   0 . 2   to   m a x im ize  b o th   en er g y   g en e r atio n   a n d   ec o n o m ic  r etu r n s .   No n eth eless ,   ac r o s s   all  alb ed o   c o n d itio n s ,   th lan d s ca p e - o r ien ted   c o n f ig u r atio n   ex h ib its   co n s is ten tly   h ig h e r   en er g y   o u tp u t   th an   t h p o r t r ait - o r ien ted   s y s tem   wh en   b o th   ar o p tim ized   to   th eir   r esp ec tiv GC R   v alu es.  Sp ec if ically ,   th lan d s ca p o r ien tatio n   ac h iev es  o p tim al   p er f o r m a n c with   a   r o w   s p ac in g   o f   4 . 3   m ,   wh er ea s   th p o r tr ait   o r ien tatio n   r eq u ir es    wid er   s p ac in g   o f   7 . 5   m   to   m itig ate  in ter - r o s h ad in g   lo s s es.  T h e   r ed u ce d   s p ac in g   r eq u i r e m en f o r   lan d s ca p e - o r ien ted   p an els  is   attr ib u ted   to   th ei r   s h o r ter   p an el  le n g th ,   wh ic h   m in im izes  r ea r - s id s h ad in g   wh ile    m ain tain in g   lo wer   GC R .   T h an aly s is   r ev ea ls   m ar k ed   p r o g r ess iv d ec lin in   an n u al  en er g y   o u tp u as  th GC R   in c r ea s es  f o r   b if ac ial  PV  s y s tem s .   Sp ec if ically ,   r aisi n g   th GC R   f r o m   0 . 1 0   to   0 . 2 2   r ed u ce s   a n n u al  e n er g y   o u tp u b y   0 . 6 9 %,   wh ile  f u r th er   in cr em en ts   f r o m   0 . 2 2   to   0 . 3 0   an d   0 . 3 0   to   0 . 4 0   r esu lt  in   r ed u ctio n s   o f   1 . 1 0 an d   1 . 7 1 %,   r esp ec tiv ely .   No tab ly ,   in c r ea s in g   th GC R   f r o m   0 . 2 2   to   0 . 5 0   lead s   to   s ig n if ican an n u al  en er g y   lo s s   o f   5 . 4 3 %,   h ig h lig h tin g   n o n lin ea r   r elat io n s h ip   b etwe en   GC R   an d   en er g y   p er f o r m an ce   in   b if ac ia PV  s y s t em s .   T h is   n o n lin ea r ity   s u g g ests   th at  s h a d in g   an d   r ea r - s id ir r ad ia n ce   lo s s es  in ten s if y   d is p r o p o r tio n a tely   at  h ig h er   GC R   v alu es.  s tu d y   o n   th ec o n o m ics  an d   en er g y   o f   b if ac ial  P s y s tem s   [ 3 1 ]   s h o wed   th at  b o th   en er g y   y ield   an d   ec o n o m ic  b en ef its   d ec r ea s wi t h   in cr ea s in g   GC R ,   an d   th e   m a r g in al  r ed u ctio n   b ec o m es  less   p r o n o u n ce d   in   h ig h   GC R   r eg im es ( e. g . ,   GC R   >0 . 3 0 ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2058 - 2 0 6 9   2066   3 . 4 .     B if a cia g a in   B if ac ial  g ain   is   p er f o r m an ce   m etr ic  d ef in ed   as  th p e r ce n t ag in cr ea s in   ef f ec tiv ir r ad i an ce   ( an d   th u s   en er g y   p r o d u ctio n )   o f   b if ac ial  PV  s y s tem s   co m p ar ed   to   m o n o f ac ial  co u n ter p ar ts ,   ac c o u n tin g   b o th   p lan e   o f   ar r ay   ( POA)   f r o n t   ir r ad ia n ce   an d   POA  r ea r   ir r ad ian ce ,   ad ju s ted   b y   b if ac iality   f ac t o r   ( ) .   T h is   g ain   is   attr ib u ted   to   th ca p ac ity   o f   b if ac ial  PV  p an els  to   h ar n ess   ir r ad ian ce   in cid en o n   b o th   th f r o n an d   r ea r   s u r f ac es,   th er eb y   au g m en tin g   to tal  en er g y   y ield .   T h is   m etr ic  is   p iv o ta f o r   ev alu atin g   t h en er g y   ad v an tag es  o f   b if ac ial   tech n o lo g y ,   as  it  q u an tifie s   t h s y n er g is tic  ef f ec ts   o f   alb ed o ,   s y s tem   g eo m etr y ,   an d   s ite - s p ec if ic  ir r ad ian ce   co n d itio n s .   As  d elin ea ted   in   T ab le  2 ,   cr itical  d esig n   p ar am eter s ,   in clu d i n g   s ite  alb ed o ,   GC R ,   tilt   an g l e,   g r o u n d   co v er ag h eig h t,  a n d   r o s p a cin g .   Fo r   co n f ig u r atio n s   o p ti m ized   with   b if ac iality   f ac to r   o f   0 . 7 ,   th p o r tr ait - o r ien ted   PV  b if ac ial  s y s tem   ex h ib its   h ig h er   P OA  f r o n ir r ad ian ce   th an   th lan d s ca p e - o r ien ted   s y s tem ,   as  illu s tr ated   b y   d ata  f r o m   th r ee   r ep r esen tativ d ay s   in   Fig u r 7 .   C o n v er s ely ,   th lan d s ca p e - o r i en ted   co n f ig u r atio n   ac h iev es  g r ea ter   POA  r ea r   ir r ad ian ce .   Desp ite  th ese  tr an s i en d if f er e n ce s ,   th an n u a b i f ac ial  g ain   f o r   th e   lan d s ca p e - o r ien te d   s y s tem   ( 1 8 . 6 4 %)  s lig h tly   ex ce ed s   th at  o f   th p o r tr ait - o r ien ted   s y s tem   ( 1 8 . 2 3 %),   s u g g esti n g   m ar g in al  l o n g - te r m   p e r f o r m an ce   ad v a n tag f o r   t h lan d s ca p o r ien tatio n .   T h is   d is p ar ity   ar is es  f r o m   t h e   lan d s ca p o r ien ta tio n   r e d u ce d   in ter - r o s h ad in g   an d   en h an c ed   r ea r - s id ir r ad ian ce   ca p t u r e ,   attr ib u tab le  to   its   s h o r ter   PV  p an el  len g th   an d   l o wer   r o s p ac in g   r eq u ir em en ts .   T h ese  f in d in g s   alig n   with   p r io r   s tu d ies  in   lo w - latitu d r eg io n s   [ 3 2 ] ,   wh ich   r ep o r b if ac ial  g ai n s   r an g in g   f r o m   1 0 to   3 0 %,  co n tin g en o n   s ite - s p ec if ic   v ar iab les  s u ch   as  g r o u n d   alb e d o ,   in s tallatio n   h eig h t,  an d   s h ad in g   ef f ec ts .   T h o b s er v ed   g ain s   in   th is   s tu d y   f all   with in   th is   r an g e,   f u r th er   v ali d atin g   th in ter p lay   b etwe en   d esig n   o p tim izatio n   an d   en v ir o n m en tal  f ac to r s   in   co astal tr o p ical  en v ir o n m en ts .       T ab le  2 .   Op tim al  co n f ig u r atio n s   P a r a me t e r s   P o r t r a i t - o r i e n t e d   La n d sc a p e - o r i e n t e d   A z i m u t h   S o u t h   ( 1 8 0 )   S o u t h   ( 1 8 0 )   G r o u n d   a l b e d o   ( ρ g )   W h i t e   d r y   sa n d s ( 0. 36)   W h i t e   d r y   sa n d s ( 0. 36)   Ti l t   a n g l e   ( β )   6 . 5   3 . 5   G r o u n d   c l e a r a n c e   h e i g h t   ( H )   2 . 9   m   2 . 0   m   G C R   0 . 2 2   0 . 2 2   R o w   s p a c i n g   ( D )   7 . 5   m   4 . 3   m           ( a)   ( b )     Fig u r 7 .   POA  ir r ad ia n ce   an d   b if ac ial  g ain : ( a)   p o r t r ait  o r ien tatio n   an d   ( b )   lan d s ca p o r ie n tatio n       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   e v alu ates  th e   p er f o r m an ce   o f   b if ac ial  p h o to v o ltai s y s tem s   u n d er   v a r y in g   s o il  co n d itio n s   an d   in s tallatio n   o r ien tatio n s   in   n ea r - eq u ato r ial  co astal  r eg io n   o f   T em aj u k ,   I n d o n esia.  B y   an aly zin g   an n u al   en er g y   o u tp u an d   b i f ac ial  g ain ,   th is   wo r k   d em o n s tr ates  th p o ten tial  o f   b if ac ial  PV  tec h n o lo g y   to   im p r o v e   s o lar   en er g y   g en er atio n   in   lo w - latitu d co astal  zo n es.  T h f in d in g s   r e v ea th at   o p tim al  b if ac ial  PV  co n f ig u r atio n s   in   s u ch   r e g io n s   ar h ig h l y   s en s itiv to   s o il  co n d itio n s   an d   in s tallatio n   o r ien tat io n s .   C r itical  d esig n   p ar am eter s ,   s u ch   as  tilt   an g le,   g r o u n d   clea r an ce   h ei g h t ,   GC R ,   an d   r o s p ac in g ,   also   af f ec an n u al  e n er g y   p r o d u ctio n   a n d   b if ac ial  g ai n .   Un d er   o p tim ized   p ar am eter s   a n d   th e   h ig h est alb ed o   s u b s tr ates ( wh ite  d r y   s an d s ) ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       E n erg a n a lysi s   o f b ifa cia p h o to vo lta ic  s ystems   o n   d iffer en t so ils   a n d   o r ien ta tio n s     ( A y o n g   Hien d r o )   2067   lan d s ca p e - o r ien te d   b if ac ial  PV  s y s tem s   ex h ib ited   0 . 7 0 h ig h er   an n u al  en er g y   o u tp u an d   an   1 8 . 6 4 b if ac ial   g ain   co m p ar e d   to   p o r tr ait - o r ien ted   s y s tem s .   T h e   d is p ar ity   is   ex p lain ed   b y   th e   lan d s ca p e   o r i en tatio n ' s   im p r o v e d   r ea r - s id ir r ad ia n ce   ca p tu r an d   r ed u ce d   in ter - r o s h ad i n g ,   wh ich   ar d i r ec co n s eq u en ce s   o f   its   s h o r ter   p an e l   len g th   an d   th e   ass o ciate d   d e cr ea s in   r o w   s p ac in g   r eq u ir em en ts .   T h ese  r esu lts   co n f ir m   th s u p e r io r ity   o f   lan d s ca p o r ien tatio n   f o r   b if a cial  PV  in s tallatio n s   in   lo w - la titu d co astal  e n v ir o n m en ts .   T h ese  f in d in g s   alig n   with   g lo b al  tr en d s   in   b if ac i al  PV  o p tim izatio n   b u em p h asize  th cr itical  in f lu en c o f   m icr o clim atic    f ac to r s   in   tr o p ical  co astal  r eg io n s .   Ho wev er ,   th m o d el  u tili ze d   in   th is   in v esti g atio n   p o s s ess e s   in h er en lim itatio n s .   T o   en h an ce   th e   r o b u s tn ess   o f   f u tu r e   f i n d in g s ,   th ap p licatio n   o f   u n ce r tain ty   a n aly s is   is   ess en tial.   T h is   ap p r o ac h   f ac ilit ates  m o r e   r eliab le  p er f o r m an ce   f o r ec asti n g   an d   r ed u ce s   th f in an cial  e x p o s u r o f   b if a cial  PV sy s tem   d esig n .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   ac k n o wled g th s u p p o r t o f   th Facu lty   o f   E n g i n ee r in g ,   T an ju n g p u r Un iv er s ity .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   was f u n d e d   b y   t h DI PA FT - UNT AN  2 0 2 5 .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ay o n g   Hien d r o                               Sy aif u r r ah m a n                               Fit r iah                               Kh o   Hie  Kh wee                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  t h at  s u p p o r th e   f in d in g s   o f   t h is   s tu d y   ar e   av ailab l f r o m   th c o r r esp o n d in g   au t h o r ,   [ AH] ,   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   G h a f i r i ,   M .   D a r n o n ,   A .   D a v i g n y ,   J.  P .   F .   Tr o v ã o ,   a n d   D .   A b b e s,  A   c o m p r e h e n si v e   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n   o f   b i f a c i a l   p h o t o v o l t a i c   m o d u l e s :   i n s i g h t f r o m   a   y e a r - l o n g   e x p e r i me n t a l   st u d y   c o n d u c t e d   i n   t h e   C a n a d i a n   c l i m a t e ,   EP J   P h o t o v o l t a i c s ,   v o l .   1 5 ,   p .   2 8 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 5 1 / e p j p v / 2 0 2 4 0 2 5 .   [ 2 ]   D .   L.   D i a s ,   G .   A .   R a mp i n e l l i ,   G .   N .   G a r r i d o ,   J.  A .   Te j e r o ,   M .   S .   d e   C a r d o n a   O r t í n ,   a n d   L .   E.   B r e merm a n n ,   P e r f o r man c e   a ss e ssm e n t   o f   b i f a c i a l   a n d   mo n o f a c i a l   P V   s y st e m o n   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   so i l s   i n   a   l o w - l a t i t u d e   si t e ,   Re n e w a b l e   En e rg y ,   v o l .   2 4 6 ,   p .   1 2 2 8 6 8 ,   Ju n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r e n e n e . 2 0 2 5 . 1 2 2 8 6 8 .   [ 3 ]   M .   R o u h o l a m i n i ,   L.   C h e n ,   a n d   C .   W a n g ,   M o d e l i n g ,   c o n f i g u r a t i o n ,   a n d   g r i d   i n t e g r a t i o n   a n a l y s i o f     b i f a c i a l   PV   a r r a y s,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   S u st a i n a b l e   En e rg y ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 4 2 1 2 5 5 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TST E. 2 0 2 0 . 3 0 4 0 4 2 7 .   [ 4 ]   A .   B a sa k ,   S .   C h a k r a b o r t y ,   a n d   A .   K .   B e h u r a ,   T i l t   a n g l e   o p t i mi z a t i o n   f o r   b i f a c i a l   PV   mo d u l e :   b a l a n c i n g   d i r e c t   a n d     r e f l e c t e d   i r r a d i a n c e   o n   w h i t e   p a i n t e d   g r o u n d   s u r f a c e s,   Ap p l i e d   En e r g y ,   v o l .   3 7 7 ,   p .   1 2 4 5 2 5 ,   J a n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a p e n e r g y . 2 0 2 4 . 1 2 4 5 2 5 .   [ 5 ]   R .   A .   B .   S a m e r ,   B .   B i n   I smai l ,   A .   Z.   A b d u l l a h ,   a n d   I .   M .   A l i ,   S i mu l a t i o n   a n a l y si s   o f   a   3 . 3 7   M W   P V   s y st e u s i n g   b i f a c i a l   m o d u l e s   i n   d e ser t   e n v i r o n me n t ,   J o u r n a l   o f   Ph y s i c s:   C o n f e re n c e   S e r i e s ,   v o l .   1 8 7 8 ,   n o .   1 ,   p .   0 1 2 0 2 6 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 2 - 6 5 9 6 / 1 8 7 8 / 1 / 0 1 2 0 2 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.