Wie funktionieren bifaziale PV Module?
Im Grunde genommen handelt es sich bei bifazialen Modulen um gewöhnliche Module, die sich aber zum Vorteil machen, dass diese auch durch Einstrahlung auf die Rückseite den Strom erhöhen können. Dabei ist aber wichtig zu verstehen, dass Vorder- und Rückseite nicht getrennt voneinander arbeiten. Anders ist nur, dass das bifaziale Modul von beiden Seiten die Einstrahlung aufnehmen kann. Durch die erhöhte Lichtabsorption können so höhere Wirkungsgrade erzielt werden.
Die Vorderseite bleibt dabei weiterhin die dominante und kann mehr Einstrahlung aufnehmen als die Rückseite. Zusätzlich trägt die Rückseite aber dazu bei, dass der erzeugte Strom verstärkt wird. Wie stark dieser erhöht werden kann, wird vom Bifazialfaktor bestimmt. Dieser gibt an wieviel Leistung die Rückseite bei exakt selber Einstrahlung im Vergleich zur Vorderseite erzeugen kann. Dieser Wert liegt bei den gängigsten bifazialen Modulen zwischen 60-90%
Das bedeutet aber nicht gleich, dass bei vollen Sonnenschein die Module immer zwischen 60-90% Mehrertrag bringen. Dafür müsste es sowohl auf der Vorderseite, als auch auf der Rückseite eine volle Einstrahlung geben, was in der Praxis nicht möglich ist.
Man kann sich jetzt denken was bringt die Rückseite dann eigentlich, die Sonnen kommt ja immer nur von einer Seite. Das ist zwar richtig, allerdings wird hier sehr stark die Lichtreflektierung von anderen Gegenständen genutzt. Dies ist auch bekannt unter „Albedo“. Die Albedo ist das Maß für das Rückstrahlvermögen von diffus reflektierenden, also nicht selbstleuchtenden Oberflächen. Sie entspricht dem Verhältnis von rückgestrahltem zu eingefallenem Licht.
Wenn man bifaziale Module somit am Dach montiert und die Rückseite aufliegt, würde es auf diese natürlich keine Einstrahlung geben und der Bifazialfaktor würde dementsprechend bei 0 liegen.
Sind die Module allerdings so montiert, dass beide Seite frei sind, kann je nach Albedo-Wert auch der Bizafialfaktor deutlich steigen.
Im Diagramm ist der Zusammenhang zwischen dem Mehrertrag (Bifazialfaktor) und der Albedo beschrieben. Die Rückstrahlung frei stehender Wiesen in etwa können den Mehrertrag bereits bis über 20% erhöhen. Neuschnee mit einer Albedo von 0,7 sogar bis zu 55%.
Beispiele für Moduldatenblätter
Die Auswirkungen der bifazielen Technik muss natürlich auch im Moduldatenblatt festgehalten werden. Da diese Module noch nicht so verbreitet sind, gibt es nach wie vor noch keine Vereinheitlichung wie die zusätzliche bifaziale Leistung im Datenblatt genau beschrieben wird.
Meist findet man im Datenblatt aber den Zusatz, welchen Leistungszuwachs man hat.
In diesem Datenblatt sind beispielsweise Werte für 5%, 15% und 25% angegeben.
Einsatz von bifazialen Modulen
Wie wir nun wissen haben diese Module ganz spezielle Eigenschaften. Durch die Aufnahme der Einstrahlung auf der Rückseite, muss natürlich die Planung dementsprechend ausgelegt sein.
Die direkte Montage auf Schrägdächern fällt hier also schonmal weg. Generell eignen sich die bifazialen Module nicht bei allen Montagen, wo die Module mit flachem Gerüst direkt auf einer Oberfläche aufgelegt werden. So fallen schonmal einige Anwendungen weg, doch welche sind zu empfehlen?
Montage auf Flachdächern
Immer öfters sieht man, dass diese auf Flachdächer montiert werden. Dabei ist aber einiges zu beachten. Eine sehr flache Modulaufstellung würde wieder verhindern, dass die Module auf der Rückseite Licht aufnehmen können, daher werden diese oft sehr etwas höher montiert als gewöhnlich. Dazu dienen spezielle Tragkonstruktionen, die sicherstellen, dass diese weit genug über der Oberfläche sind, damit ausreichend Licht reflektieren werden kann.
Zudem muss sichergestellt werden, dass die Module sich nicht selbst verschatten oder den Effekt der Albedo verhindern. Um das einhalten zu können, müssen die Modulreihen mit ausreichend Abstand zueinander montiert werden. Je nach Untergrund hat man bei dieser Aufstellungsart mit einer Albeda bis 30% rechnen.
Freiflächenanlagen
Auch hier eignen sich bifaziale Module ausgezeichnet. Eine freistehende Wiese weist einen guten Albedo-Effekt auf, weshalb hier die Rückseite besonders ausgenützt werden kann. Wichtig ist wieder die passende Montage und Ausrichtung. Die wichtigsten Punkte sind erneut die optimale Höhe der Modulaufstellung und der ausreichende Abstand zwischen den Modulreihen.
Was man auch immer häufiger sieht, sind senkrecht aufgestellte Module. Vor allem Ost/West ausgerichtete Anlagen können hier ausgezeichnete Erträge bringen. Hier ist zu empfehlen Module mit einem hohen Bifazialfaktor von 90% zu verwenden, da ein großer Teil der Einstrahlung auf die Rückseite trifft.
Bifaziale Module als Carport
Hier dienen die Module als Dach des Carports. Um die Module auf beiden Seiten nützen zu können, ist eine spezielle Montagestruktur notwendig. Die Platzierung der Module ist für den Effekt der Albedo besonders vorteilhaft, da sich diese relativ weit oben befinden und die diffuse Strahlung ungehindert auf die Rückseite auftrifft.
Die Möglichkeiten zur Aufstellung von bifazialen Modulen sind beinahe unbegrenzt. Es gibt viele weitere Anwendungen wo man diese auftrifft. Sie dienen mittlerweile als Terassengeländer oder als Lärmschutzwand an den Autobahnen entlang. Auch an Glasfassaden von Bürogebäuden kann man sie beobachten. Besonders auch in hoch gelegenen Regionen, wo mit viel Schnee zu rechnen ist, können die bifazialen Module aufgrund des starken Albode-Effekts bei Schnee, sehr gut eingesetzt werden.
Es gibt also genügend Anwendungen wo diese eingesetzt werden können. Auf die wichtigsten Punkte muss dabei aber immer geachtet werden. Zum einen ist das wie erwähnt die richtige Platzierung und Aufstellung der Module. Es muss darauf geachtet werden, dass genügend Licht reflektiert werden kann und sich die Module nicht selbst verschatten oder Licht wegnehmen.
Hier ist bei der Planung oft Geschick gefragt.
Zudem spielt die Oberfläche hinter den Modulen eine ganz entscheidende Rolle. Jede Oberfläche weist ein anderes Reflexionsverhalten auf, deshalb sollte man sich im Vorhinein schon Gedanken darüber machen ob der Hintergrund bzw. Die Unterfläche auch dazu geeignet ist.
Was dann noch dazu kommt, ist die sorgfältige Verkabelung und und die Auswahl eines geeigneten Befestigungssystems.
Es ist anzunehmen, dass die Verwendung auch in Zukunft weiter zunehmen wird. Oft eignen sich diese für gewerbliche Zwecke sehr gut, doch auch im privaten Bereich kann sich jeder Gedanken dazu machen ob bifaziale Module eine gute Idee wären. Möglichkeiten gäbe es jedenfalls auch hier genug.
