Hajo Simons
Energiekonzerne und viele Haushalte erkannten bereits die Besonderheiten und Vorteile bifazialer Solarmodule. Sie sparen wertvollen Platz und bringen bei fachkundiger Anbringung höhere Erträge ein.
Was sind bifaziale Solarmodule?
Solarenergie ist nachhaltig und erneuerbar. Damit sie nutzbar ist, bedarf es eines Solarmoduls, mit dessen Hilfe durch den fotoelektrischen Effekt elektrische Spannung entsteht. Diese gelangt über Stromkabel direkt ins Stromnetz, oder ein Gerät nutzt die erzeugte Energie sofort.
Die Solarmodule unterscheiden sich. Herkömmliche monofaziale Module nutzen lediglich ihre Vorderseite, um das Sonnenlicht einzufangen. Bifaziale Solarmodule verwenden zusätzlich die Rückseite.
Besonderheiten und Vorteile im Überblick
Bifaziale Solarmodule sind effizienter als monofaziale, da sie beidseitig Licht einfangen. Dadurch ist ein höherer Stromertrag zu erwarten, was wiederum den Vorteil einer größeren Unabhängigkeit vom Stromlieferanten bewirkt. Bei gleicher Leistung braucht eine bifaziale Anlage weniger Platz als die Standardvariante. Verglichen mit monofazialen Standardmodulen sind bifaziale Solarmodule bei diffusem Licht leistungsfähiger.
| 💡 Trifft das Sonnenlicht als diffuse Strahlung auf die Solarzelle, wurde es zuvor gestreut, reflektiert, gebrochen oder gebeugt. Dagegen trifft direkte Strahlung ohne Ablenkung auf die Erdoberfläche. Diffuse und direkte Strahlung als Gesamtheit bezeichnen Fachleute als Globalstrahlung. In Deutschland beträgt der Anteil der diffusen Strahlung mehr als 50 Prozent. |
Ein weiterer Vorteil von bifazialen Solarmodulen (PV-Molulen): Sie halten länger als monofaziale Photovoltaik-Module, deren Lebensdauer bei 25 bis dreißig Jahren liegt. Dagegen beträgt die Lebensdauer bifazialer Module dreißig bis vierzig Jahre – insbesondere, wenn es sich um eine robuste Glas-Glas-Konstruktion handelt. Deshalb gewähren Händler darauf eine längere Garantiezeit.
| 💡 Einen hohen Effizienzwert haben bifaziale Solarmodule bei aufgeständerten Anlagen sowie bei Tracker-Systemen. Diese optimieren die Ausrichtung der PV-Modul zu Sonne und auf diese Weise auch den Stromertrag. |
Auch sind bifaziale Solarmodule bei der Standortwahl flexibler als Standardmodule. Zu finden sind sie beispielsweise an Hausfassaden, wo sie keine Freiflächen benötigen. Einen mehrfachen Nutzen haben sie als Floating-PV-Anlagen auf ungenutzten Flächen wie Braunkohle- und Sandgruben und Stauseen.
Sie benötigen keine Landfläche und minimieren durch Bedeckung der Wasserfläche die Wasserverdunstung. Die größte schwimmende Photovoltaikanlage Deutschlands befindet sich auf dem Phillippsee in Bad Schönborn. Sie setzt sich aus Solarmodulen eines chinesischen Herstellers in Heterounction-Bifacial-Technik zusammen.
Bringen Hauseigentümer sie auf Carports an oder nutzen Sie als Teil von Zäunen, erhöht sich der Ertrag, da zur direkten Sonneneinstrahlung die reflektierte Strahlung des Bodens hinzukommt.
Durch ihre Flexibilität lassen sich bifazial aufgebaute Agrophotovoltaikanlagen an die Bedürfnisse der Landwirtschaft anpassen. Traktoren können aufgrund der Ständerbauweise darunter hindurchfahren. Tracker-Systeme passen sich dem Sonnenstand und den Bedürfnissen der Pflanzen an.
In welcher Höhe der Ertrag steigt, hängt vom Rückstrahlungsvermögen der Fläche und dem Abstand zwischen dem Untergrund und dem Modul ab.
Die „zweigesichtigen“ Solarmodule sind verglichen mit den Standardmodulen widerstandsfähiger gegen extreme Temperaturen. Auch halten sie der Feuchtigkeit sowie mechanischen Belastungen besser Stand. Dank ihrer Robustheit sind während ihrer Lebensdauer weniger Reparaturen und daher geringere Wartungskosten zu erwarten als bei den monofazialen Solarmodulen in ebenso langer Zeit.
Energiegewinnung von beiden Seiten
Bifaziale Solarmodule sind im Gegensatz zu monofazialen Varianten zweigesichtig. Denn sie nutzen zur Energiegewinnung beide Seiten. Das gilt ebenso für die bifazialen Solarzellen. Diese haben auf den polierten und passivierten Zellrückseiten aufgedruckte Kontakte. Monofaziale Zellen besitzen stattdessen durchgängige lichtundurchlässige Flächen.
Bifaziale Solarmodule bestehen aus Glas-Folie-Konstruktionen oder aus Glas-Glas-Konstruktionen als innovative Varianten. Bei Letzteren liegen die Solarzellen zwischen Einbettungsfolien, die jeweils eine Glasscheibe aus gehärtetem Solarglas abdeckt.
Durch diese Konstruktionen sind die bifazialen Solarmodule in der Lage, beidseitig Sonnenlicht aufzunehmen und in Strom umzuwandeln. Dazu braucht die Solaranlage einen Wechselrichter, der den Strom ins Netz einspeist. Dieser verwandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dagegen sichert ein Hybridwechselrichter die Energie in einem Batteriespeicher, um sie bei Bedarf nutzbar zu machen.
Höherer Wirkungsgrad und bessere Kosten-Nutzen-Effizienz als monofaziale Module
Bifaziale Solarmodule arbeiten durch die beidseitige Nutzung effektiver als monofaziale Module. Sie produzieren bis zu dreißig Prozent mehr an Energie. Die Effizienz richtet sich jedoch nach dem Rückstrahlvermögen des Untergrunds am Aufstellort, den Fachleute als Albedo bezeichnen. Zudem beeinflusst der Wirkungsgrad der Zellrückseite die Höhe des Ertrags. Durch die beidseitige Nutzung ist die Kosten-Nutzen-Effizienz bei bifazialen Solarmodulen oft besser als bei monofazialen Photovoltaikanlagen.
| 💡 Bifaziale Solarmodule können Verschattungen zumindest teilweise ausgleichen. Die sind in der Lage auch dann noch Stro zu produzieren, wenn ihre Vorderseite im Schatten liegt. |
Nutzung von reflektiertem Licht (Albedo-Effekt)
Je heller die Oberfläche beschaffen ist, desto größer ist die Albedo und umso höher ist der Ertrag.
Dazu einige Beispiele:
Ein hell gestrichenes Dach hat einen Albedowert von 0,6 bis 0,7. Dies macht sich insbesondere bei Installationen auf Industriedächern bezahlt. Der Effekt lässt sich ebenso mit einer weißen Dachfolie erzielen. Beides bewirkt, dass durch Reflexion mehr Licht auf die Rückseiten der bifazialen Solarmodule fällt.
Bei Ackerböden sowie Rasenflächen liegt die Albedo bei 0,2 bis 0,4. Schnee bringt im Vergleich mit anderen Oberflächen mit einem Wert von 0,8 bis 0,9 die höchste Albedo hervor. Am wenigstens effektiv sind Untergründe wie Asphalt (Albedowert = 0,05 bis 0,15) sowie die Ziegeleindeckung bei Schrägdächern (Albedowert = 0,1 bis 0,035).
Fazit
Bifaziale Solarmodule sind ertragreicher als monofaziale Standardmodule. Liegt die Vorderseite im Schatten, gleichen sie diesen Nachteil durch ihre Rückseite wieder aus. Besonders effizient sind sie bei stark reflektierenden Flächen mit hohem Albedowert.
Sie sparen Platz und lassen sich auf sonst ungenutzten Flächen anbringen. Beispiele dafür sind Hausfassaden, Carports sowie Industriedächer. In der Landwirtschaft haben sie mehrfachen Nutzen.
