Bifaziale Module

Die Albedo gibt an, welcher Anteil der einfallenden Strahlung reflektiert wird: je höher das Rückstrahlvermögen, desto größer die reflektierte Einstrahlung und somit auch der Wirkungsgrad. Die Albedo wird entweder mit einem Wert zwischen 0 und 1 oder aber zwischen 0 und 100 Prozent angegeben. Unterschieden wird zwischen der bondschen Albedo für Kugeloberflächen und die geometrische Albedo für ebene Flächen. Für Solarmodule sind beide Werte relevant. 

Ist ein hoher oder niedriger Albedo-Wert besser?

Die Albedo gibt den Anteil des Lichts an, der reflektiert wird. Ein hoher Albedo-Wert von 1,0 oder 100 Prozent würde bedeuten, dass das Licht vollständig reflektiert wird – ein Traum-Wert für PV-Anlagen-Betreiber, der aber in der Realität nicht erreicht wird.

Ein weiterer Faktor ist die sogenannte Bifazialität. Sie gibt an, in welchem Maß die Rückseite der Solarzelle im Vergleich zur Vorderseite Strom erzeugen kann. Bifaziale Module haben normalerweise eine Bifazialität zwischen 70% und 95%. Eine Bifazialität von 95% bedeutet, dass bei gleichen Bedingungen die Rückseite 95% der Vorderseitenleistung generiert.

Auch der Abstand des Moduls zum Untergrund sowie der Neigungswinkel haben maßgeblichen Einfluss darauf, wie hoch der zusätzliche Ertrag, der durch die Rückseite des Solarmoduls generiert wird, ausfällt. Generell leistet die Rückseite des Moduls vor allem morgens und abends den größten Beitrag, wenn die Sonne flach steht und somit die einfallende Strahlung auf der Rückseite höher ist. Die senkrechte Aufstellung der bifazialen Solarmodule hat außerdem den Vorteil, dass durch die Einstrahlung auf beide Seiten ein höherer Solarertrag entsteht. In diesem Fall spielt die Albedo allerdings kaum eine Rolle. So kommt es letztendlich immer auf die Gegebenheiten der Installation an und wie viel Strahlung mit der Rückseite eines Moduls eingefangen werden kann.

Verschattung spielt bei bifazialen Modulen eine größere Rolle als bei herkömmlichen PV-Modulen. Ist der Ertrag durch die Bifazialität höher, ist auch der Verlust durch Verschattung höher. Gleichzeitig haben bifaziale Module eine höhere Chance, Verschattung zumindest teilweise auszugleichen, weil durch diffuses und reflektiertes Licht Module auch dann noch Strom produzieren können, wenn ihre Vorderseite im Schatten liegt. 

Ertragsverluste durch Verschattung können auf verschiedene Weisen reduziert werden:

• Optimierung durch Wechselrichter mit Schattenmanagement
• Leistungsoptimierer
• Module mit Bypass-Dioden 
• einachsige Trackingsysteme

Mit den optimalen Voraussetzungen und dem richtigen Abstand zum Untergrund ist ein Mehrertrag von bis zu 30% im Vergleich zu herkömmlichen monofazialen PV-Modulen realisierbar.

Wer bei der Planung von Großprojekten auf bifaziale Module zurückgreift, muss sichergehen, dass sich der finanzielle Mehraufwand lohnt. Während der Abstand zum Boden sowie der Neigungswinkel der Module berechnet werden können und die Bifazialität von Modulen herstellerseitig bekannt ist, ist die exakte Albedo nicht ohne weiteres zu ermitteln. Ein Problem: „Ein geringfügig fehlerhafter Albedo-Wert kann eine Auswirkung von 0,5 % auf die Ertragsbewertung haben, was sich auf die Projektbewertung in erheblichem Umfang auswirken kann,“ sagt Stefan Mau in einem Beitrag für das pv magazine. Er ist Elektroingenieur und zuständig für gewerbliche Projekte bei Everoze, einer Beratungsfirma.

Zur Berechnung der Albedo sind drei Methoden möglich: Daten einer lokalen und extra eingerichteten Wetterstation, „die für ein Jahr zwischen 40.000 und 60.000 Euro kostet“ oder die Daten von Satellitendiensten, die schlicht zu ungenau sind: „Satellitendaten haben eine Auflösung von im besten Fall einem Quadratkilometer“, so Mau – zu ungenau für Projektberechnungen. 

Diese Satellitendaten können allerdings mithilfe von Vor-Ort-Messungen kalibriert werden. Diese Messungen liefern schon nach wenigen Tagen genauere Daten. Everoze verglich die Ergebnisse solcher Daten mit den Daten von Wetterstationen. Das Ergebnis: Je länger die Messdauer, desto besser die Daten. Letztendlich empfiehlt Mau allerdings dennoch, ein ganzes Jahr lang eigene Daten zu erheben.

Eine andere Möglichkeit ist, für die passende Albedo selbst zu sorgen, und zwar durch den Einsatz sogenannter Albedo-Enhancer. Das können beispielsweise Textilien sein, mit denen der Boden bedeckt wird. Die Albedo kann auf diese Weise auf bis zu 75% angehoben werden. Darüber berichtet die International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme (IEA PPSP) in ihrem Bericht zur Optimierung von bifazialen PV-Systemen.

Bifaziale Module sind nur dann sinnvoll, wenn sie auch auf der Rückseite ausreichend Sonnenstrahlen – direkt oder reflektiert – ausgesetzt sind. Bei privaten Projekten kann der Wunsch, den Ertrag einer begrenzten Fläche zu maximieren, im Vordergrund stehen. Bei Großprojekten werden die Mehrkosten der Module mit dem erwartbaren Mehrertrag verrechnet.

Bifaziale Module können in folgenden Fällen sinnvoll sein:

• Modul-Aufständerungen auf Flachdächern, bei günstiger Albedo und/oder um Strahlen der tiefstehenden Sonne zu nutzen
• Vertikal aufgestellte Module, z.B. in Freilandanlagen oder als Schallschutzwände
• Balkonkraftwerke oder als Terrassengeländer, wenn ausreichend Sonnenlicht reflektiert wird
• Glas-Überdachungen auf Terrassen

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