Solarmodule werden immer effizienter und durch den technologischen Fortschritt wird die Performance Ratio von Photovoltaikanlagen ständig gesteigert. Zurzeit sind bifaziale PV-Module in aller Munde und werden zunehmend in privaten PV-Anlagen eingesetzt. Aber sind sie auch immer für gewerbliche PV-Anlagern die beste Wahl? In diesem Artikel werden die Funktionsweisen, Vor- und Nachteilen sowie die Anwendungen von bifazialen PV-Modulen beschrieben. Außerdem wird ihr Einsatz im gewerblichen Bereich mit konventionellen PV-Modulen verglichen und die Faktoren benannt, die bei der Auswahl von bifazialen PV-Modulen berücksichtigt werden sollten.
Wie funktionieren bifaziale PV-Module?
Bifaziale PV-Module unterscheiden sich von konventionellen PV-Modulen dadurch, dass sie Licht sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite aufnehmen können. Dies wird durch den Einsatz von transparentem oder halbtransparentem Material auf der Rückseite des Moduls erreicht, das das reflektierte Licht einfängt und zur Stromerzeugung nutzt. Die Vorderseite des Moduls arbeitet wie bei herkömmlichen PV-Modulen meist aus monokristallinen Solarzellen und absorbiert das direkte Sonnenlicht. Die untere Schicht besteht in der Regel aus günstigeren polykristallinen Solarzellen und generiert Energie aus der reflektierten und durchgelassenen Strahlung. Es gibt sie als Glas-Glas- oder auch als Glas-Folien-Module.
Der Hauptvorteil der bifazialen PV-Module besteht darin, dass sie zusätzlichen Strom aus dem reflektierten Licht erzeugen können. Dies führt zu einer höheren Energieerzeugung im Vergleich zu konventionellen Modulen, insbesondere in Umgebungen mit hohem Reflexionsgrad wie Schnee, Wasser oder Sand. Die Leistung von bifazialen PV-Modulen kann je nach Standort um 5 – 30 % höher sein als die von konventionellen Modulen.
Bifaziale PV-Module – ihre Vorteile
Die Verwendung von bifazialen PV-Modulen bietet mehrere Vorteile für PV-Anlagen. Erstens können sie die Energieerzeugung bei korrekter Installation erhöhen und somit den Ertrag der Anlage steigern. Besonders vorteilhaft sind sie an Standorten mit flachem Sonneneinfall, reflektierenden Oberflächen oder wenn die Sonne die Vorder- und Rückseite der Module bestrahlen kann. Dies trifft zwar bei einer Schrägdach- oder Fassadeninstallation nicht zu, eröffnet aber neue Einsatzbereiche wie beispielsweise als vertikale PV-Zäune oder in der Landwirtschaft.
Darüber hinaus sind bifaziale PV-Module aufgrund ihrer höheren Leistung pro Fläche effizienter in der Raumausnutzung. Dies ist besonders wichtig für kleinere private PV-Anlagen, bei denen der verfügbare Platz oft begrenzt ist. Der Einsatz von bifazialen Modulen ermöglicht nämlich eine größere Stromerzeugung auf einer kleineren Fläche.
Weitere Vorteile von bifazialen PV-Modulen sind ihr besseres Schwachlichtverhalten bei diffusem Licht, ihre Leistungsfähigkeit bei hohen Temperaturen sowie ihre erhöhte Zuverlässigkeit. Da sie sowohl das direkte Sonnenlicht als auch das reflektierte Licht nutzen, sind sie weniger anfällig für Leistungsverluste durch Verschmutzung oder Verschattung. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer und einer verbesserten Gesamtleistung der Anlage.
Nachteile von bifazialen PV-Modulen
Obwohl bifaziale PV-Module viele Vorteile bieten, gibt es auch einige Nachteile. Zunächst liegt der Preis für bifaziale PV-Module um etwa 15 % höher als konventionelle monokristalline Module der im privaten Sektor verbreiteten High-Efficiency-Modulklasse. Dies liegt zum Teil an der komplexeren Konstruktion und der Verwendung spezieller Materialien auf der Rückseite des Moduls. Für Eigenheimbesitzer, die Strom zum Regeltarif beziehen, sind diese zusätzlichen Ausgaben vielleicht noch eine überschaubare Investition. Aber bei gewerblichen Photovoltaikanlagen im Megawattbereich werden in der Regel mehrere tausend Module aus der Mainstream- oder Low-Cost-Klasse verbaut. Im Vergleich dazu sind bifaziale PV-Module sogar bis zu 50 % teurer. Bereits bei der Anlagenplanung und Kalkulation sollten die verschiedenen Solarmodul-Typen auf ihre Wirtschaftlichkeit geprüft werden.
Ein weiterer Nachteil von bifazialen PV-Modulen ist ihre höhere Empfindlichkeit gegenüber Schmutz und Verschattung auf der Rückseite. Da das reflektierte Licht von der Rückseite des Moduls absorbiert wird, kann es dazu kommen, dass Schmutzpartikel oder Verschattung die Leistung der Module beeinträchtigen. Daher erfordern bifaziale PV-Module eine regelmäßige Reinigung auf beiden Seiten und eine sorgfältige Platzierung, um optimale Leistung zu gewährleisten. Auch die Montagesysteme sind meist aufwendiger, da sie einen größeren Abstand zum reflektierenden Untergrund benötigen. Gerade bei perfekten Schrägdächern in Süd- oder Ost-West-Ausrichtung auf denen konventionelle Solarmodule optimal installiert werden können, rechnet sich selbst der Mehrertrag der bifaziale PV-Module meist nicht.
Vergleich: bifaziale PV-Module und konventionelle PV-Module
Der Hauptunterschied zwischen bifazialen PV-Modulen und konventionellen monokristallinen Modulen besteht darin, dass bifaziale Module sowohl das direkte Sonnenlicht als auch das reflektierte Licht nutzen können, während konventionelle Module nur das direkte Sonnenlicht absorbieren. Dies führt zu einer höheren Energieerzeugung und einer verbesserten Raumausnutzung bei bifazialen PV-Modulen.
Im Vergleich zu konventionellen Modulen sind bifaziale PV-Module jedoch teurer und erfordern eine sorgfältige Platzierung und Reinigung auf beiden Seiten, um optimale Leistung zu gewährleisten. Konventionelle Module hingegen sind in der Regel kostengünstiger und weniger empfindlich gegenüber Verschmutzung und Verschattung.
Bei der Auswahl von PV-Modulen müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter der Standort, die verfügbare Fläche, das Budget und die erwartete Energieerzeugung. Bifaziale PV-Module sind eine gute Option für PV-Anlagen, die auf Untergründen mit hohem Reflexionsgrad errichtet werden. Besonders hohe Reflexionswerte entstehen bei Schneedecken. Aber auch helle Folien, Wände oder Sand bieten sich hierzu an. Bei Grünflächen, Beton oder Asphalt sinkt der Effizienz-Vorteil der bifazialen PV-Module.
Anwendungen von bifazialen PV-Modulen
Bifaziale PV-Module finden Anwendung in verschiedenen Bereichen der Photovoltaik. Gerade wo das Platzangebot begrenzt ist, kommen sie oft zum Einsatz und ihre höhere Effizienz entwickeln sie, wenn sie steil vor reflektierendem Untergrund aufgestellt werden. Bifaziale PV-Module benötigen auf jeden Fall immer einen größeren und genau berechneten Abstand zum Boden, um ihre Vorteile gegenüber standard PV-Modulen ausspielen zu können. Daher eignen sie sich im gewerblichen Bereich gut für Freiflächenanlagen wie Solarparks oder bei Agri-Photovoltaikanlagen, sofern sie dabei hoch und steil aufgeständert werden können.
Möglich und sinnvoll ist solch eine Aufständerung auch bei Solar-Carports oder bei senkrechten PV-Wänden oder -Zäunen, wie sie beispielsweise entlang von Autobahnen oder Zugstrecken errichtet werden. Sofern der zu erwartende Mehrertrag der bifazialen PV-Module die Kosten des aufwendigeren Montagesystems überschreiten, rechnen sich solche Module auch in urbanen Umgebungen, wie beispielsweise auf flachen Gewerbe- und Industriedächern. Hier ermöglichen sie eine effiziente Nutzung des begrenzten verfügbaren Raums und tragen zur Förderung erneuerbarer Energien bei.
Bei Anlagen mit geringem Budget oder in weniger anspruchsvollen Umgebungen können jedoch konventionelle Module die bessere Wahl sein. Meistens ist es sinnvoll, vor der Auswahl der Solarmodule verschiedene PV-Belegungsarten von Fachunternehmen kalkulieren zu lassen.
Was ist bei der Auswahl zu beachten?
Bei der Auswahl von bifazialen PV-Modulen sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst muss der Standort der PV-Anlage analysiert und den Grad der Lichtreflexion bestimmt werden. Je höher der Reflexionsgrad, desto vorteilhafter sind bifaziale PV-Module.
Darüber hinaus ist es wichtig, die verfügbare Fläche und das Budget zu berücksichtigen. Bifaziale PV-Module sind in der Regel teurer als konventionelle Module und erfordern möglicherweise eine größere Investition. Es ist wichtig, die langfristigen Auswirkungen auf den Ertrag der Anlage zu bewerten und die Kosten-Nutzen-Analyse sorgfältig durchzuführen.
Schließlich sollten auch die Wartungsanforderungen von bifazialen PV-Modulen nicht unterschätzt werden. Die Reinigung der Rückseite der Module kann zeitaufwendig sein und zusätzliche Ressourcen erfordern. Die Verfügbarkeit von Wartungsdiensten und die Implementierung eines Wartungsplans sind entscheidend, um die optimale Leistung der Module sicherzustellen.
Fazit
Bifaziale PV-Module bieten eine vielversprechende Lösung auch für gewerbliche PV-Anlagen, um die Energieerzeugung zu steigern und den Ertrag zu maximieren. Sie haben den Vorteil, sowohl das direkte Sonnenlicht als auch das reflektierte Licht zu nutzen, was zu einer höheren Leistung und einer verbesserten Raumausnutzung führt.
Allerdings gibt es auch einige Nachteile wie höhere Kosten und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung und Verschattung. Bei der Auswahl von bifazialen PV-Modulen werden daher der Standort, das Budget und die Wartungsanforderungen intensiv berechnet.
Für kleinere private PV-Anlagen können bifaziale PV-Module eine lohnende Investition darstellen. Dennoch ist es ratsam, sich vor dem Kauf eingehend mit der Funktionsweise dieser speziellen Solarmodule vertraut zu machen. Unter den richtigen Bedingungen und bei einer geeigneten Installation können bifaziale Anlagen durchaus effektiv sein.
Gerade bei gewerblichen PV-Anlagen wird im Vorfeld der Modul-Entscheidung eine sorgfältige Planung und eine vergleichende Wirtschaftlichkeitsprüfung vorangestellt, bei der alle Faktoren einfließen. In vielen Fällen ist jedoch der zusätzliche Nutzen von bifazialen PV-Modulen eher begrenzt. Übliche Anwendungen für gewerbliche Solaranlagen, wie zum Beispiel auf großen Schrägdächern oder an Fassaden, sind daher weniger für bifaziale Technologie geeignet. In Zweifelsfällen sind traditionelle einseitige PV-Module die sicherere Wahl und besser geeignet.