Bifaziale zweiseitige Module haben auf beiden Seiten aktive Zellen, aber das bedeutet nicht automatisch die doppelte Produktion. Die Rückseite nutzt das vom Untergrund reflektierte Licht, daher hängt ihr Einfluss vom Installationsort und der Montagemethode ab.
Ja, bifaziale Module können auf beiden Seiten Energie erzeugen, aber der zusätzliche Energieertrag beträgt in der Regel nur einige bis mehrere Prozent, nicht 100 %. Sie erfahren, welche Bedeutung eine helle Oberfläche, die Konstruktionshöhe, die Abstände zwischen den Modulen und der Lichteinfall auf die Rückseite haben.
Sie erfahren auch, wann Photovoltaik mit zweiseitigen Modulen wirtschaftlich sinnvoll ist und wann es besser ist, Standardmodule zu wählen. Sie lernen deren Aufbau, Haltbarkeit und Einschränkungen kennen, die die Rentabilität der Investition beeinflussen.
Wichtige Informationen
- Bifaziale Module nutzen Licht, das auf die Vorder- und Rückseite fällt.
- Der tatsächliche Zusatzertrag hängt hauptsächlich vom Untergrund und dem Montageprojekt ab.
- Die höchste Rentabilität bieten in der Regel Freiflächenanlagen und Flachdächer mit heller Oberfläche.
Wie zweiseitige Module Strom erzeugen
Zweiseitige Photovoltaikmodule nutzen die Sonneneinstrahlung, die auf die Vorder- und Rückseite der Zellen trifft. Der Ertrag wird unter anderem durch die Lichtmenge, die Art des Untergrunds, die Montagehöhe und den Bifazialitätskoeffizienten des Moduls beeinflusst.
Direkte, diffuse und reflektierte Strahlung
Die Vorderseite eines bifazialen Moduls absorbiert hauptsächlich direkte Strahlung, d.h. Licht, das direkt von der Sonne auf das Modul fällt. Es nutzt auch diffuse Strahlung, die entsteht, wenn Licht durch die Atmosphäre und Wolken dringt. Dadurch kann das Modul auch bei bewölktem Himmel Energie erzeugen.
Die Rückseite nutzt hauptsächlich reflektiertes Licht. Die Sonneneinstrahlung wird vom Dach, Boden, Schnee oder einer anderen Oberfläche reflektiert und trifft auf die Rückseite des PV-Moduls. Helle Untergründe wie weißer Kies oder Schnee reflektieren mehr Licht als Gras oder dunkler Bitumen.
Die Energiemenge wird auch beeinflusst durch:
- den Abstand des Moduls zum Untergrund,
- den Neigungswinkel,
- die Verschattung der Rückseite,
- den Abstand zwischen den Reihen,
- die Sauberkeit der lichtreflektierenden Oberfläche.
Was ist der Bifazialitätskoeffizient?
Der Bifazialitätskoeffizient gibt an, welche Leistung die Rückseite einer Zelle im Vergleich zu ihrer Vorderseite bei gleicher Lichtintensität erzielen kann. Beispielsweise bedeutet ein Wert von 80 %, dass die Rückseite der Zelle 80 % der Leistung der Vorderseite unter identischen Testbedingungen erreichen kann.
Dies bedeutet jedoch nicht automatisch eine um 80 % höhere Energieproduktion. Die Rückseite erhält in der Regel weniger Licht, da sie reflektierte und diffuse Strahlung nutzt. Der tatsächliche zusätzliche Ertrag liegt oft bei etwa 5–15 % und kann bei hoher Albedo, guter Montage und geringer Verschattung höher sein.
Prüfen Sie beim Kauf von Modulen das Produktdatenblatt. Vergleichen Sie den Bifazialitätskoeffizienten, die Nennleistung, die Garantie und die Montagemethode. Ein hoher Wert dieses Parameters allein garantiert keine hohen Gewinne, wenn das Modul tief über einem dunklen Untergrund platziert wird.
Bifaziale Paneele vs. Monofaziale Module
Monofaziale Module, auch als Mono- oder einseitige Paneele bezeichnet, erzeugen Strom hauptsächlich von der Vorderseite. Ihre Rückseite wird in der Regel durch eine undurchsichtige Rückseitenfolie geschützt, sodass reflektiertes Licht die aktiven Zellen nicht erreicht.
Bifaziale Paneele haben auf beiden Seiten aktive Zellen und eine transparente Rückschicht. Am häufigsten wird eine Glas-Glas-Konstruktion verwendet, die Licht von hinten durchlässt und den Schutz vor Feuchtigkeit verbessern kann. Ein solches Modul erfordert jedoch eine geeignete Unterkonstruktion, um die Rückseite nicht zu verdecken.
| Merkmal | Bifazial | Monofazial |
|---|---|---|
| Aktive Seiten | Vorder- und Rückseite | Hauptsächlich Vorderseite |
| Nutzung der Lichtreflexion | Ja | Unerheblich oder keine |
| Bedeutung des Untergrunds | Groß | Kleiner |
| Montageanforderungen | Höher | Standard |
Die zusätzlichen Kosten für bifaziale Module sind vor allem dann sinnvoll, wenn Sie einen hellen Untergrund, freien Platz hinter dem Modul und eine geringe Verschattung gewährleisten können.
Albedo des Untergrunds und der tatsächliche Zusatzertrag
Das Albedo des Untergrunds gibt an, wie viel Licht eine Oberfläche zur Rückseite eines bifazialen Moduls reflektiert. Ein heller Untergrund, ausreichender Abstand und keine Verschattung können die Energieproduktion erhöhen, doch der tatsächliche Zusatzertrag bleibt in der Regel unter den in der Werbung angegebenen Werten.
Wie der Reflexionsfaktor die Produktion beeinflusst
Der Albedo-Koeffizient nimmt Werte von 0 bis 1 an. Eine Oberfläche mit einem Albedo von 0,30 reflektiert etwa 30 % des einfallenden Lichts und absorbiert den Rest. Je höher der Reflexionsfaktor, desto mehr Strahlung kann die Rückseite des Moduls erreichen.
Auf den zusätzlichen Ertrag wirken sich auch aus:
- die Höhe des Moduls über dem Untergrund,
- der Neigungswinkel der Paneele,
- die Abstände zwischen den Reihen,
- die Verschattung des hinteren Teils,
- der Bifazialitätskoeffizient des Moduls.
Befindet sich die Rückseite des Moduls nur wenige Zentimeter über dunklen Dachziegeln, ist der Albedo-Effekt gering. Steht das Modul höher und befindet sich darunter eine helle Oberfläche, empfängt die Rückseite mehr diffuses und reflektiertes Licht.
In gut geplanten Freiflächenanlagen beträgt der zusätzliche Energieertrag oft einige bis mehrere Prozent. Das bedeutet nicht, dass die Rückseite des Moduls genauso viel Energie liefert wie die Vorderseite. Der Bifazialitätskoeffizient, beispielsweise 80 %, beschreibt die Fähigkeit der Rückseite, bei Beleuchtung zu arbeiten, und nicht einen automatischen Anstieg der Gesamtproduktion um 80 %.
Schnee, weißer Kies und helle Dachmembran
Schnee hat ein sehr hohes Albedo, oft zwischen 0,60 und 0,90. Wenn er um erhöhte Paneele herum liegt, kann er deren Rückseite stark beleuchten. Der Gewinn tritt jedoch nur auf, wenn der Schnee die Vorderseite nicht verdeckt und lange genug liegen bleibt, um die Produktion zu beeinflussen.
Weißer Kies und heller Kies reflektieren mehr Licht als Erde oder dunkler Schotter. Sie können diese in einer Freiflächenanlage verwenden, aber die Farbe des Untergrunds allein reicht nicht aus. Sie benötigen auch einen ausreichenden Abstand und eine solche Anordnung der Reihen, die gegenseitige Verschattung begrenzt.
Auf einem Flachdach bieten weiße Dachmembranen, z.B. aus PVC oder TPO, günstige Bedingungen. Ihr hoher Reflexionskoeffizient kann die Funktion der Rückseite der Module verbessern, insbesondere bei einer Konstruktion mit Abstand. Vor der Wahl der Paneele lohnt es sich, die Kosten für bifaziale Paneele mit dem erwarteten zusätzlichen Energieertrag zu vergleichen.
Gras, Sand und Beton – wann der Effekt geringer ist
Gras hat in der Regel ein Albedo von etwa 0,15–0,25. Sein Einfluss hängt von Farbe, Feuchtigkeit und Höhe ab. Grüne, dichte Vegetation reflektiert eine moderate Lichtmenge, aber die Verschattung durch die Paneele kann die Bedingungen unter den Modulen zusätzlich verändern.
Sand reflektiert Licht unterschiedlich. Heller, trockener Sand kann einen moderaten Albedo-Effekt erzielen, während nasser oder dunkler Sand deutlich weniger reflektiert. Beton führt auch nicht immer zu einem großen zusätzlichen Ertrag. Eine helle, saubere Oberfläche reflektiert mehr Licht als verschmutzter oder dunkler Beton, aber ihr Einfluss wird durch den Winkel der Paneele und die Montagehöhe begrenzt.
Auf dunklem Boden, Gras oder einer Fläche nahe dem hinteren Rahmen des Paneels kann die zusätzliche Energieproduktion gering sein. Hindernisse wie Zäune, Mauern oder benachbarte Reihen begrenzen ebenfalls den Lichteinfall auf die Rückseite.
Modulaufbau: Glas-Glas, Zellen und Haltbarkeit
Bei der Wahl eines bifazialen Moduls sollten Sie nicht nur auf die Nennleistung achten, sondern auch auf dessen Schichten, Zelltyp und Montagemethode. Die Glas-Glas-Konstruktion, gehärtetes Glas sowie PERC- und HJT-Technologien beeinflussen den Energieertrag, die Feuchtigkeitsbeständigkeit und die Degradationsrate.
Glas-Glas vs. Glas-Rückseitenfolie
Ein Glas-Glas-Modul hat gehärtetes Glas auf Vorder- und Rückseite. Die hintere Scheibe bleibt transparent, wodurch die Zellen das vom Untergrund reflektierte Licht nutzen können. Diese Bauweise wird häufig bei bifazialen Modulen verwendet, obwohl die Glas-Glas-Konstruktion allein noch keine beidseitige Funktion garantiert. Die Zellen müssen auch eine aktive Rückseite haben.
Bei einem Glas-Rückseitenfolien-Modul schützt Glas die Vorderseite, während die Rückseite durch eine undurchsichtige Rückseitenfolie aus Kunststoff ersetzt wird. Ein solches Modul arbeitet in der Regel nur von der Vorderseite und nutzt daher kein vom Dach oder Boden reflektiertes Licht.
| Merkmal | Glas-Glas | Glas-Rückseitenfolie |
|---|---|---|
| Aktive Rückseite | Üblicherweise ja | Üblicherweise nein |
| Feuchtigkeitsbeständigkeit | Hoch | Abhängig von der Qualität der Folie |
| Modulgewicht | Größer | Kleiner |
| Typische Anwendung | Bifazial, anspruchsvolle Bedingungen | Standardinstallationen |
Die Rolle von gehärtetem Glas, EVA und Rückseitenfolie
Gehärtetes Glas schützt die Zellen vor Hagel, Schnee, Wind und Stößen während des Betriebs. Bei einem Glas-Glas-Modul begrenzt die hintere Scheibe das Eindringen von Feuchtigkeit und hilft, die Stabilität des Laminats zu erhalten. Das höhere Gewicht erfordert jedoch eine Überprüfung der Dachlast und die Übereinstimmung der Montagestruktur mit den Herstelleranweisungen.
Die EVA-Schicht umschließt die Zellen und verbindet sie mit dem Glas. Sie schützt die elektrischen Verbindungen vor Vibrationen und teilweise vor Feuchtigkeit. Ihre Qualität beeinflusst das Risiko von Delamination und optischen Veränderungen wie Vergilbung.
Bei einem Modul mit Rückseitenfolie schützt die Folie die Rückseite vor Wasser, UV-Strahlung und mechanischen Beschädigungen. Sie kann jedoch mit der Zeit schneller altern als Glas, insbesondere bei hoher Feuchtigkeit und großen Temperaturschwankungen. Ein gut gefertigtes Laminat reduziert auch die Entstehung von Mikrorissen, eliminiert aber nicht das Risiko, das sich aus unsachgemäßem Transport oder Montage ergibt.
PERC und HJT in der Bifazial-Technologie
PERC-Zellen haben eine zusätzliche Schicht auf der Rückseite, die die Lichtausnutzung verbessert und elektrische Verluste reduziert. In der bifazialen Version kann ihre Rückseite auf reflektiertes Licht reagieren, doch der Ertrag hängt von der Zellkonstruktion, den Abständen zwischen den Zellen und der von unten eintreffenden Lichtmenge ab.
Die HJT-Technologie kombiniert kristallines Silizium mit dünnen Schichten amorphem Silizium. HJT-Zellen sind von Natur aus gut für den beidseitigen Betrieb geeignet und behalten ihre Effizienz in der Regel auch bei höheren Temperaturen bei. Sie haben oft auch einen niedrigen Temperaturkoeffizienten, was die Produktion an heißen Tagen erhöhen kann.
Das tatsächliche Ergebnis wird jedoch auch beeinflusst durch: die Höhe des Moduls über dem Untergrund, die Farbe der Oberfläche, die Abstände zwischen den Reihen und die Verschattung der Rückseite. Prüfen Sie daher vor dem Kauf im Produktdatenblatt die Bifazialität, d.h. das Verhältnis der Effizienz der Rückseite zur Vorderseite, sowie die Messbedingungen des angegebenen Ertrags.