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Bifaziale Photovoltaik-Module: Wie funktionieren sie

Bifaziale Photovoltaik-Module sind PV-Module, die Energie von beiden Seiten der Photovoltaikzelle erzeugen. Erfahren Sie, wie sie funktionieren, ihre Vorteile und Kosten

Bifaziale Module nutzen, wie der Name schon sagt, die Sonnenstrahlung durch eine doppelte Glasschicht auf der Vorderseite und Rückseite der Solarzelle.

Diese Fähigkeit, Sonnenstrahlen von beiden Seiten zu absorbieren, wird durch den sogenannten Albedo-Koeffizienten ermöglicht, ein Parameter, der die Reflexionsfähigkeit eines Objekts misst.

Der Albedo-Wert der Oberfläche hat einen direkten Einfluss auf die Leistung der bifazialen Solarmodule, deren Produktionssteigerung von der Möglichkeit abhängt, auch den reflektierten Lichtanteil zu nutzen. Neben diesem Schlüsselfaktor ist es auch entscheidend, dass die Struktur, auf der das Modul installiert ist, dem reflektierten Licht ermöglicht, die Rückseite des Moduls zu erreichen, um Schattierungen durch das Trägersystem zu minimieren.

Um zu verstehen, wie stark die Sonneneinstrahlung an einem bestimmten Punkt ist, empfehlen wir Ihnen, neben astronomischen und Umweltdaten zur direkten oder diffusen Strahlung auch die Verwendung einer Photovoltaik Planungssoftware in Betracht zu ziehen, die es Ihnen ermöglicht, die Albedo-Werte in die Analyse der Leistung der Solarmodule einzubeziehen.

Was sind bifaziale Photovoltaik-Module

Bifaziale Photovoltaikmodule sind eine Art von Modulen, die es ermöglichen, Sonnenenergie zu erfassen und somit elektrische Energie sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite der Photovoltaikzelle zu erzeugen.

In der Vergangenheit wurde es aufgrund seiner hohen Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Modulen hauptsächlich in Nischenbereichen eingesetzt. Dank der technologischen Entwicklung und der Standardisierung der Produktion sind die Kosten jedoch gesunken, so dass sich doppelseitige Paneele auch für weiter verbreitete Anwendungen als wettbewerbsfähige Wahl erweisen.

Konstruktiv gesehen weisen diese Module keine großen Unterschiede zu monofazialen Modulen auf, abgesehen von einem entscheidenden Element: dem Fehlen der Kunststoffschicht, die normalerweise das Licht am Durchgang zur Unterseite des Moduls hindert. In diesem Fall ist die Photovoltaikzelle zwischen zwei Glasplatten eingeschlossen, die es dem Licht ermöglichen, von beiden Seiten einzudringen.

Bifaziale Module: Funktionsweise

Die Funktionsweise eines bifazialen Photovoltaiksystems basiert auf dem Konzept des Albedo-Faktors der Oberfläche, auf der die Module installiert sind.

Die Albedo misst die Reflexionsfähigkeit des Lichts einer Oberfläche oder eines Objekts und wird als Verhältnis zwischen der einfallenden Sonnenstrahlung und der von einer Oberfläche reflektierten Strahlung definiert. Sie hängt von den Eigenschaften der Oberfläche selbst ab (zum Beispiel der Farbe) und von der Wellenlänge der betrachteten Strahlung.

Radiation-reflection

Sonneneinstrahlung

Im Grunde ist die Albedo das Reflexionsvermögen einer Oberfläche und wird als Prozentsatz oder reine Zahl ausgedrückt.

Bei Sonnenstrahlung kann die Albedo zwischen folgenden Werten variieren:

  • 0 = minimaler Wert, perfekt schwarze Oberfläche (in der Natur nicht existent), die die gesamte Sonnenstrahlung absorbiert (und daher kein Licht reflektiert);
  • 1 = maximaler Wert, entspricht einer perfekt weißen Oberfläche (in der Natur nicht existent), die die gesamte Sonnenstrahlung reflektiert.

Ein Albedo-Faktor des Bodens von 10% bedeutet beispielsweise, dass bei einer empfangenen Sonneneinstrahlung von 1 Kilowatt die reflektierte Menge 100 Watt beträgt.

Beispielsweise:

  • dunkle Oberflächen von Gebäuden haben eine niedrige Albedo, nicht höher als 0,27;
  • helle Oberflächen können Werte von bis zu 0,6 erreichen;
  • Eis und Schnee haben eine Albedo von etwa 0,75.

Wenn die Albedo einer Oberfläche zunimmt, steigt die Menge des reflektierten Lichts. Folglich führt dies zu einer höheren Energieerzeugung durch die bifazialen Photovoltaikmodule.

Bifaziale Module: Installation

Die Leistung eines Photovoltaiksystems hängt nicht nur von der Reflexionsfähigkeit der Oberfläche ab, sondern auch von anderen Faktoren im Zusammenhang mit der Installation der bifazialen Module. Um das volle Potenzial des Moduls auszuschöpfen, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein.

Die Energieerzeugung von der Rückseite der bifazialen Solarzelle ist optimal, wenn folgende Faktoren gegeben sind:

  • die Oberfläche, auf der das Modul installiert ist, reflektierend ist;
  • der Neigungswinkel oder die Höhe über der Oberfläche größer sind;
  • es keine Schattierungen auf der Rückseite des Photovoltaikgenerators sind, die beispielsweise durch strukturelle Komponenten wie Befestigungsschienen verursacht werden.

Ideale Oberflächen für die Installation eines bifazialen Photovoltaiksystems sind helle Betonflächen, weiße Membranen oder Kiesflächen, die bis zu 80% des einfallenden Lichts reflektieren können. Selbst wenn sie auf weniger optimalen Oberflächen wie Gras oder Wellblech installiert sind, bieten bifaziale Module dennoch eine bessere Leistung als ein Standardmodul mit ähnlichen Eigenschaften.

Im Allgemeinen gilt: Je größer der Abstand zwischen dem Modul und dem Boden ist, desto besser ist die bifaziale Ausbeute. Daher ist es ratsam, Installationen auf gleicher Höhe mit der Oberfläche zu vermeiden, wie z.B. Dächer oder Böden, da dies die Lichtreflexion einschränken kann.

Um die Leistung zu maximieren, genügt es, das Modul vom Boden oder Dach zu heben oder den Neigungswinkel zu erhöhen, um eine bessere Lichtreflexion zu ermöglichen. Optimale Anwendungen für die Installation eines bifazialen Photovoltaiksystems umfassen Flachdächer, Böden oder Überdachungen.

Vor- und Nachteile von bifazialen Modulen

Einer der Hauptvorteile dieser Module ist die Fähigkeit, das reflektierte Licht auf der Rückseite zu nutzen, was zu einer Steigerung der Energieproduktion um 10 bis 25% im Vergleich zu monofazialen Modulen führen kann.

Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft für große Freiflächenanlagen, die immer noch lange Amortisationszeiten haben. Daher ist es entscheidend, bifaziale Komponenten zu installieren, die hohe Leistungen und eine zuverlässige Produktion gewährleisten.

Ein weiterer Vorteil ist ihre extreme Vielseitigkeit. Diese Art von Anlage kann auf großen flachen Dächern mit reflektierenden Oberflächen, auf Agrovoltaikanlagen, Photovoltaiküberdachungen zur Aufladung von Elektrofahrzeugen, auf schwimmenden Photovoltaikanlagen oder in die Fassaden von Gebäuden integriert werden.

Es gibt keine bekannten Einschränkungen, abgesehen von den technischen Anforderungen, um das physikalische Prinzip der bifazialen Photovoltaikanlage voll auszuschöpfen.

Welche Anforderungen sind erforderlich, um die Vorteile zu nutzen

Die volle Nutzung der Potenziale von bifazialen Modulen ist bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen. Sie hängt davon ab, wie viel Licht die Unterseite des Moduls erreichen kann. Bei Installationen auf Dächern ist es daher unerlässlich, über klare Abdeckungen zu verfügen, die das Licht so weit wie möglich reflektieren.

Wenn die Module auf dunklen Oberflächen wie dunklem Blech installiert sind, wird der Vorteil der Verwendung von bifazialen Modulen praktisch neutralisiert. In gängigen Wohninstallationen wie Ziegeldächern kann dennoch eine Produktivitätssteigerung erzielt werden, wenn auch minimal.

Heutzutage ist es von entscheidender Bedeutung, bei Renovierungen von Gewerbe- und Industriegebäuden den Einsatz von klaren Isolierabdeckungen vorzusehen. Dies ermöglicht nicht nur die volle Nutzung der Potenziale von bifazialen Modulen, sondern trägt auch dazu bei, die Überhitzung durch Sonneneinstrahlung zu minimieren und somit den Bedarf an Sommerkühlung des Gebäudes zu reduzieren.

Bifaziale Module und Revamping von Anlagen

Die erhöhte Leistung durch den Einsatz von bifazialen Modulen führt zu einer höheren Stromerzeugung. Dies ist besonders wichtig bei industriellen Installationen und erfordert eine sorgfältige Planung jedes Bestandteils der Photovoltaikanlage, insbesondere der Wechselrichter, um mögliche Betriebsprobleme zu vermeiden.

Daher ist es auch bei Revamping- oder Repowering-Maßnahmen wichtig, aufmerksam zu sein. In diesen Situationen, die die Aktualisierung einer bestehenden Photovoltaikanlage zur Verbesserung der Effizienz umfassen, sind bifaziale Module sicherlich eine vorteilhafte Wahl.

Aus rechtlicher Sicht ist es wichtig zu beachten, dass der GSE die Möglichkeit klargestellt hat, bifaziale Module auch in Anlagen zu verwenden, die bereits über das Conto Energia gefördert wurden, wenn Wartungs- und Modernisierungsmaßnahmen erforderlich sind.

Was kostet bifaziale Photovoltaik?

Bis vor kurzem bedeutete die Installation von bifazialen Photovoltaikmodulen eine Kostensteigerung von 50% im Vergleich zu herkömmlichen Modulen. In letzter Zeit hat sich dieser Unterschied jedoch erheblich verringert und ist fast vollständig verschwunden, dank der zunehmenden Großproduktion, die verspricht, die Kosten in Zukunft weiter zu senken.

Auch bei der Installation sind keine speziellen Vorkehrungen oder Komponenten für Anlagen mit bifazialen Modulen erforderlich, und im Allgemeinen werden die gleichen Standards wie bei herkömmlichen Installationen befolgt, mit einigen Ausnahmen.

Neueste Generation von bifazialen Photovoltaikanlagen: der HJT-Typ

Bifaziale Photovoltaikanlagen sind seit vielen Jahren vorhanden und haben eine echte technologische Revolution erlebt. Unter den verschiedenen Innovationen sind sicherlich die HJT-Module hervorzuheben.

Die Abkürzung HJT (Hetero Junction Technology) steht für Hetero-Junction-Solarzellen und, wie der englische Begriff andeutet, erfolgt die Produktion durch die Verwendung einer Hetero-Junction-Technologie aus amorphem und kristallinem Silizium.

Die HJT-Technologie kombiniert daher die besten Vorteile von N-Typ-Kristallsilizium und Dünnschicht und ermöglicht:

  • eine Zelleneffizienz von über 24% und eine Modulleistung von über 22%;
  • einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten (nur -0,24%);
  • eine sehr geringe jährliche Degradationsrate (nur 0,4%);
  • keine LID (Licht-induzierte Degradation) und PID (Potential-induzierte Degradation) Effekte.
solarius-pv
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