Bifaziale Solarmodule revolutionieren die Photovoltaik-Branche. Mit der Fähigkeit, Sonnenlicht von beiden Seiten zu absorbieren, bieten sie eine erhöhte Energieausbeute und sind somit eine effiziente Lösung für nachhaltige Energieerzeugung. Erfahren Sie mehr über die Vorteile, Funktionsweise und Anwendungsbereiche dieser innovativen Technologie
Ein bifaziales Solarmodul ist eine innovative Technologie in der Photovoltaik-Branche. Dieses Solarmodul zeichnet sich durch seine beidseitig aktiven Solarzellen aus. Es kann sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite Sonnenenergie aufnehmen und in Solarstrom umwandeln.
Dank dieser doppelten Funktionsweise steigert das bifaziales Solarmodul den Wirkungsgrad Ihrer Photovoltaikanlage und erzielt so einen höheren Stromertrag.
Wofür steht bifacial?
„Bifacial“ ist ein Wort mit lateinischem Ursprung und bedeutet „zweigesichtig„. Das Präfix „bi-“ steht für „zwei“ und „facies“ bedeutet „Gesicht“.
In der Photovoltaik bezieht sich „bifacial“ auf Solarmodule, die auf beiden Seiten – also „zweigesichtig“ – Sonnenenergie aufnehmen und in Strom umwandeln können.
Wie funktioniert ein bifaciales Solarmodul?
Ein bifaziales Solarmodul arbeitet ähnlich wie ein Standardmodul, weist jedoch einen speziellen Designunterschied auf. Dieses besondere Design ermöglicht es den Modulen, auf beiden Seiten Photonen – also Sonnenlicht – einzufangen.
Es gelingt durch Modifizierungen der Rückseitenkontakte der Solarzellen. Diese Anpassungen erlauben den Photonen, in die Zelle einzudringen und zusätzliche Energie zu liefern. Selbst wenn die Photonen, die die Rückseite erreichen, weniger effizient genutzt werden, erhöhen sie doch den Gesamtwirkungsgrad des Moduls.
Welche Arten von bifazialen Solarmodulen gibt es?
Glas/Glas-Module: Diese Module haben eine Glasoberfläche auf beiden Seiten des Panels. Sie sind strukturell stärker und können höhere Belastungen aushalten als andere bifaciale oder monofaciale Solarmodule.
Glas/transparente Rückseitenfolie: Bei diesen Modulen ist die Vorderseite mit Glas versehen, während die Rückseite durch eine transparente Rückseitenfolie geschützt wird. Diese sind in der Regel preisgünstiger als die Glas/Glas-Varianten.
Glas/nicht transparente Rückseitenfolie: Ähnlich wie die anderen bifazialen Module, aber mit einer Glasvorderseite und einer nicht transparenten Rückseitenfolie.
Zusätzlich können bifaciale Module entweder monokristallin oder polykristallin sein, wobei die monokristalline Variante aufgrund ihrer höheren Effizienz häufiger anzutreffen ist.
Welche Vor- und Nachteile haben bifaziale Solarmodule?
Vorteile
- Höhere Energieerträge: Bifaziale Solarmodule können sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite Licht einfangen, was zu einem höheren Energieertrag führt. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn sie über reflektierende Oberflächen wie weiße Dächer oder helle Böden installiert werden.
- Flexibilität bei der Installation: Sie können in verschiedenen Konfigurationen installiert werden, z. B. auf erhöhten Strukturen, um das reflektierte Licht von unten optimal zu nutzen.
- Längere Lebensdauer: Da sie oft aus hochwertigeren Materialien hergestellt werden, können sie eine längere Lebensdauer haben als herkömmliche Module.
- Weniger Verschmutzung: Die Rückseite des Moduls kann durch den Wind gereinigt werden, was zu weniger Verschmutzung und einem höheren Ertrag führt.
Nachteile
- Höhere Kosten: Die Herstellung bifazialer Module kann teurer sein als die von monofazialen Modulen, was sich in höheren Anschaffungskosten niederschlägt.
- Installationsanforderungen: Um den maximalen Nutzen aus bifazialen Modulen zu ziehen, müssen sie in einer bestimmten Höhe und mit einem bestimmten Abstand installiert werden, um das reflektierte Licht optimal zu nutzen. Dies kann zusätzliche Installationskosten verursachen.
- Potenzielle Ertragsunsicherheit: Die tatsächlichen Erträge können je nach Standort und den spezifischen reflektierenden Eigenschaften der Umgebung variieren.
Wie werden bifaziale Solarmodule hergestellt?
Die Herstellung bifazialer Solarmodule startet mit der Polierung der Rückseite der Solarzellen. Durch Passivierung wird die Rückseite photoaktiv gemacht, sodass sie Photonen aufnehmen kann. Diese bearbeitete Rückseite wird dann für die Kontaktierung geöffnet.
Während dieses Prozesses integrieren Hersteller häufig eine technische Innovation: die Halbzellen. Diese erzeugen mehr Solarertrag, da sie das Licht besser aufnehmen. Trotz zusätzlicher Produktionsschritte passen bifaziale Solarmodule gut in bestehende Fertigungslinien.
Wegen ihres höheren Ertrags und der damit verbundenen höheren Verkaufspreise setzen immer mehr Hersteller auf diese Technologie. Mit steigenden Produktionsmengen sinken die Kosten, sodass bifaziale Solarmodule eine starke Alternative zu herkömmlichen Modulen darstellen.
Wo können bifaziale Solarmodule eingesetzt werden?
Bifaziale Solarmodule entfalten ihr volles Potenzial, wenn sie genügend Licht auf ihre Rückseite erhalten. Daher sind Aufdach-Anlagen nicht optimal, da die Rückseite des Moduls wenig Licht bekommt.
Bei aufgeständerten Modulen oder solchen mit hellem Hintergrund ist der bifaziale Vorteil größer. Solarcarports, Solarterrassen und aufgeständerte Installationen für Agri-Photovoltaik nutzen die Bifazialität besonders effektiv. Ebenfalls profitieren Fassadenanlagen vor weißen Wänden.
Neuerdings wird der Einsatz von bifazialen Modulen für senkrecht aufgestellte, in Ost-West-Richtung ausgerichtete Module (PV-Zaun, Agri-Photovoltaik) intensiv diskutiert. Diese Anwendung entfaltet mit bifazialen Modulen ihr volles Potenzial.
Was bedeutet "bifacial gain" bei PV-Modulen?
„Bifacial Gain“ bezeichnet die zusätzliche Leistung, die ein bifaziales Solarmodul durch seine rückseitige photoaktive Fläche generiert. Dieser Wert wird auf die Leistung der Vorderseite bezogen. Der „Bifacial Gain“ ist von der spezifischen Installationslage des Moduls abhängig.
Ein Beispiel: Wenn die Vorderseite eines Moduls eine Leistung von 400 Wp liefert und der „Bifacial Gain“ bei 10 % liegt, werden zusätzlich 40 Wp durch die Rückseite erzeugt. Daher beträgt die Gesamtleistung des Moduls in diesem Fall 440 Wp.
Welche Faktoren beeinflussen den Bifazialfaktor?
Albedo-Wert (Rückstrahlvermögen): Dieser Wert zeigt an, welcher Anteil der einfallenden Sonnenstrahlung vom Boden oder einer anderen Oberfläche reflektiert wird. Je höher das Rückstrahlvermögen, desto mehr Licht wird zur Rückseite der bifazialen Solarmodule reflektiert, was zu einem höheren Stromertrag führt. Verschiedene Oberflächen wie Schnee, Beton oder Wiesen haben unterschiedliche Albedo-Werte.
Bifazialität: Dieser Wert beschreibt die Qualität der Rückseite der Solarzelle im Vergleich zur Vorderseite hinsichtlich der Stromerzeugung. Bifaziale Module haben typischerweise eine Bifazialität zwischen 70 % und 95 %. Ein Wert von 95 % bedeutet beispielsweise, dass die Rückseite unter gleichen Bedingungen 95 % der Leistung der Vorderseite generiert.
Abstand des Moduls zum Untergrund: Der Abstand des Moduls zum Boden beeinflusst ebenfalls, wie viel reflektiertes Licht die Rückseite der Solarzellen erreichen kann. Ein optimaler Abstand kann den Ertrag erhöhen.
Ausrichtung des Moduls: Die Ausrichtung des bifazialen Moduls hat einen Einfluss auf den Solarertrag. Besonders in den Morgen- und Abendstunden, wenn die Sonne flach steht, kann die Rückseite einen bedeutenden Beitrag leisten.
Installationsart des Moduls: Die Art und Weise, wie das Modul installiert wird, beeinflusst ebenfalls den Bifazialfaktor. Verschiedene Installationsarten wie Dach-, Freiland- oder Fassadenmontage bieten unterschiedliche Bedingungen für die Nutzung der Rückseitenleistung.
Transparentes, leitfähiges Oxid: Dieses Material wird für den Kontakt auf beiden Seiten der Zelle verwendet und ermöglicht eine effektivere Nutzung des von der Rückseite kommenden Lichts.
Sind bifaziale Solarmodule teurer als herkömmliche Module?
Ja, ursprünglich waren bifaziale Solarmodule teurer als herkömmliche Module. Der höhere Preis resultierte aus dem komplexeren Herstellungsprozess, der zusätzliche Produktionsschritte erforderte.
Allerdings hat der höhere Energieertrag dieser Module zu einer steigenden Nachfrage und damit zu einer Erhöhung der Produktionsmengen geführt. Durch diesen Skaleneffekt sind die Stückkosten der bifazialen Module gesunken.
Inzwischen ist der Preisunterschied zu herkömmlichen Modulen nicht mehr so deutlich und kann durch den höheren Energieertrag oft ausgeglichen oder sogar übertroffen werden.
Wie kann man bifaziale Solarmodule optimal installieren?
Vermeidung von Blockierungen auf der Rückseite der Module: Da bifaziale Module auch von ihrer Rückseite Licht aufnehmen, sollten alle Blockierungen wie Racking, Wechselrichter oder andere Komponenten vermieden werden. Idealerweise sollte ein Freiraum zwischen der Stütze und der Oberfläche des Panels gelassen werden.
Installation der Module im Hochformat: Dies reduziert die Abdeckung der Rückseite durch Racking und ermöglicht es dem Schnee, schneller abzurutschen, was besonders in schneereichen Regionen von Vorteil ist.
Verwendung eines steileren Winkels oder verstellbarer Racking-Systeme: Ein steilerer Installationswinkel oder verstellbare Racking-Systeme können die Effizienz der bifazialen Module erhöhen.
Ausreichender Abstand zwischen den Reihen: Dies ermöglicht es dem Schnee, durch die Lücke zu fallen und trägt zu zusätzlicher Albedo bei, die die Rückseite des Arrays trifft.
Optimale Höhe der Anlage: Eine empfohlene Höhe von etwa 42,5 Zoll (ca. 108 cm) vom Boden ermöglicht eine gleichmäßigere Bestrahlung auf dem Array und verhindert Selbstbeschattung.
Verwendung von hellen oder reflektierenden Materialien unter dem Array: Dies kann die Leistung der bifazialen Module deutlich verbessern, insbesondere bei flachdachmontierten Anlagen auf weißem EPDM-Dachmaterial.
Berücksichtigung von Umgebungs- und Installationsfaktoren: Faktoren wie der Albedo-Wert der Umgebung, der Typ des Montagesystems und die Ausrichtung der Module sind entscheidend für die optimale Leistung der bifazialen Module.
Was bedeutet "Bifazialfaktor" bei Solarmodulen?
Der Bifazialfaktor, auch als bifaciality factor bekannt, ist ein wichtiger Parameter bei bifazialen Solarmodulen. Er gibt das Verhältnis der Leistung der Rückseite eines bifazialen Moduls zur Leistung der Vorderseite an.
Ein Bifazialfaktor von 0,7 bedeutet beispielsweise, dass die Rückseite des Moduls 70 % der Leistung der Vorderseite erzeugt. Dieser Wert hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Art der Solarzellen, den verwendeten Materialien und der Konstruktion des Moduls.
Der Bifazialfaktor ist ein wichtiger Faktor für die Bestimmung der Gesamtleistung und damit der Wirtschaftlichkeit von bifazialen Solarmodulen.
Wie rentabel sind bifaziale Solarmodule?
Höherer Stromertrag: Bifaziale Module können einen bis zu 30% höheren Ertrag als traditionelle monofaziale Module erzielen, insbesondere in Regionen mit hohen Breitengraden und guten Reflexionseigenschaften des Untergrunds.
Standortabhängigkeit: Der zusätzliche Ertrag ist stark von den Standortbedingungen abhängig, einschließlich Bodenreflexion, Neigung, Ausrichtung und Umgebungsbedingungen.
Höhere Kosten: Bifaziale Module sind in der Anschaffung etwa 15% teurer als nicht bifaziale Module. Dies ist auf den komplexeren Herstellungsprozess und die Anforderungen an spezielle Montagesysteme zurückzuführen.
Wartungsbedarf: Sie erfordern mehr Wartung, da beide Seiten des Moduls sauber bleiben müssen, um optimale Leistung zu gewährleisten.
Optimale Installation: Bifaziale Module sind besonders effizient auf Flachdächern, aufgeständert auf Freiflächen oder als vertikal aufgestellte Trennwände. Die optimale Höhe der Module und der Reihenabstand sind wichtige Faktoren, die je nach Standort variieren können.
Wirtschaftlichkeit: Trotz der höheren Anschaffungskosten können die zusätzlichen Erträge die Mehrkosten übersteigen, besonders in geeigneten Einsatzbereichen mit guten Reflexionseigenschaften. Dies macht sie zu einer potenziell rentablen Investition.
Welche Zukunftsaussichten hat die bifaziale Solartechnologie?
Der Marktanteil dieser Module wächst, unterstützt durch die Anpassungsfähigkeit der Herstellungsprozesse und einen teilweise höheren Wirkungsgrad. Investoren zeigen zunehmendes Interesse an bifazialen PV-Systemen, angezogen durch zuverlässige Leistungsdaten und fortschrittliche Simulationstechniken.
Fazit
Nach eingehender Untersuchung von bifazialen Solarmodulen zeigt sich, dass diese Technologie erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Modulen bietet. Durch die Fähigkeit, Licht von beiden Seiten aufzunehmen, können sie den Energieertrag signifikant steigern.
Zudem profitieren sie von einer längeren Lebensdauer und bieten eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.
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