Bifaziale Solarmodule: Wann lohnt sich die doppelseitige Stromerzeugung wirklich?

Bifaziale Solarmodule können Strom über Vorder- und Rückseite erzeugen, bringen jedoch nicht in jedem Projekt automatisch Mehrertrag.

Ob sich die doppelseitige Stromerzeugung lohnt, hängt maßgeblich von Installation, Umgebung und Systemdesign ab. Dieser Artikel zeigt, wann bifaziale Module sinnvoll sind – und wann monofaziale Lösungen die bessere Wahl darstellen.

Inhaltsverzeichnis

1. Wann funktioniert bifaziale Stromerzeugung überhaupt?
2. Was bedeutet Bifazialität bei Solarmodulen?
3. Bifaziale vs. monofaziale Solarmodule: Wo liegen die Unterschiede?
4. Bifaziale Modultechnologien im Praxisvergleich
5. Anwendungsgebiete für bifaziale Solarmodule
6. Einsatzbereiche, in denen bifaziale Solarmodule nicht empfohlen werden
7. Fazit

Wann funktioniert bifaziale Stromerzeugung überhaupt?

Bifaziale Stromerzeugung liefert nur dann Mehrertrag, wenn bestimmte grundlegende Voraussetzungen erfüllt sind.

Bodenreflexion als Grundvoraussetzung

Der Mehrertrag bifazialer Solarmodule entsteht ausschließlich durch nutzbare Rückseitenstrahlung. Besonders hohe Zusatzgewinne sind auf hellen, stark reflektierenden Flächen wie Schnee oder Beton möglich, während dunkle Untergründe kaum Mehrertrag liefern.

Die Reflexionseigenschaften in abnehmender Reihenfolge sind: Schnee > sandiger/Zementboden > Erde > Gras > Wasser.

Installationshöhe und freie Rückseite

Damit reflektiertes Licht die Modulrückseite erreicht, ist ein ausreichender Abstand zur Oberfläche erforderlich. In der Praxis gelten Montagehöhen von etwa 0,7 bis 1,2 m als sinnvoll. Bei zu geringer Höhe fällt der Rückseitenertrag nahezu weg, bei deutlich größeren Höhen steigt er nicht proportional weiter an.

Verschattungsarmes Systemdesign

Auch bei geeigneter Umgebung kann der bifaziale Effekt durch ungünstige Gestell- oder Systemkonstruktionen deutlich reduziert werden. Tragprofile und Bauteile auf der Rückseite sollten möglichst wenig Abschattung verursachen, da selbst partielle Verschattung den zusätzlichen Ertrag merklich mindert.

Neigung und Reihenabstand als Optimierungsfaktoren

Sind die grundlegenden Voraussetzungen erfüllt, beeinflussen Modulneigung und Reihenabstand die Höhe des Mehrertrags. Größere Abstände und eine geeignete Neigung verbessern die Lichtverteilung auf der Rückseite, dienen jedoch primär der Optimierung und nicht als Grundbedingung für bifaziale Stromerzeugung.

Was bedeutet Bifazialität bei Solarmodulen?

Bifaziale Solarmodule sind Photovoltaikmodule, die Strom sowohl über die Vorder- als auch über die Rückseite erzeugen können. Während die Frontseite direktes Sonnenlicht nutzt, kann die Rückseite zusätzlich reflektierte und diffuse Strahlung aus der Umgebung in elektrische Energie umwandeln. Möglich wird dies durch bifaziale Solarzellen in Kombination mit einer transparenten oder teiltransparenten Rückseite, die den Lichteinfall auf beide Zellseiten erlaubt.

Die Bifazialität – auch als Bifazialfaktor bezeichnet – beschreibt das Verhältnis zwischen der Stromerzeugungsfähigkeit der Rückseite und der Vorderseite eines Moduls unter definierten Testbedingungen. Sie dient als technischer Kennwert zum Vergleich bifazialer Module untereinander, sagt jedoch wenig über den tatsächlichen Mehrertrag im Betrieb aus. Wie stark die Rückseite tatsächlich zur Gesamtstromerzeugung beiträgt, hängt maßgeblich von den Installations- und Umgebungsbedingungen ab.

Bifaziale vs. monofaziale Solarmodule: Wo liegen die Unterschiede?

Bifaziale und monofaziale Solarmodule unterscheiden sich nicht nur im Aufbau, sondern auch in ihren Anforderungen an Installation und Einsatzumgebung. Ein direkter Leistungsvergleich greift daher oft zu kurz.

Aufbau und Stromerzeugung im Vergleich

Monofaziale Solarmodule erzeugen Strom ausschließlich über die Vorderseite, die direktes Sonnenlicht aufnimmt. Bifaziale Module nutzen zusätzlich die Rückseite zur Stromerzeugung und können neben direkter Einstrahlung auch reflektierte und diffuse Strahlung aus der Umgebung verwerten. Diese strukturelle Differenz erklärt das zusätzliche Ertragspotenzial bifazialer Module, erfordert jedoch passende Installationsbedingungen.

Ertrag und Einsatzgrenzen in der Praxis

Die Bifazialität eines Moduls wird in der Praxis häufig mit dem realen Mehrertrag gleichgesetzt – zu Unrecht. Als technischer Kennwert beschreibt sie lediglich das Verhältnis zwischen Rückseiten- und Vorderseitenleistung unter Standardtestbedingungen. Erreicht die Rückseite eines bifazialen Moduls beispielsweise 350 W gegenüber 500 W auf der Vorderseite, ergibt sich eine Bifazialität von 70 %. Dieser Wert erlaubt jedoch keinen direkten Rückschluss auf den realen Mehrertrag im Betrieb, da dieser stark von Installationshöhe, Systemaufbau und Umgebungsreflexion abhängt.

In Installationsszenarien mit geringer Bodenreflexion, begrenzter Bauhöhe oder flächiger Dachmontage entfällt der zusätzliche Nutzen bifazialer Stromerzeugung weitgehend. In solchen Fällen können monofaziale Module die technisch einfachere und wirtschaftlich sinnvollere Lösung darstellen, da sie weniger abhängig von externen Bedingungen stabile Erträge liefern.

Bifaziale Modultechnologien im Praxisvergleich

Im bifazialen Einsatz unterscheiden sich PERC-, HJT- und TOPCon-Module weniger in der grundsätzlichen Funktionsweise als darin, wie zuverlässig zusätzlicher Rückseitenertrag unter realen Installationsbedingungen erzielt wird.

PERC-Module

Bifaziale PERC-Module gelten als technisch ausgereift, liefern jedoch nur begrenzte zusätzliche Erträge. In der Praxis liegt der Mehrertrag meist im niedrigen bis mittleren Bereich und ist stark von günstigen Installationsbedingungen abhängig. Aufgrund dieser strukturellen Grenzen werden PERC-Module im bifazialen Einsatz zunehmend durch n-Typ-Technologien ersetzt.

HJT-Module

HJT-Module reagieren besonders stark auf Rückseitenstrahlung und zeigen ihr Potenzial vor allem in hoch reflektierenden Umgebungen. Unter optimalen Bedingungen können sie deutlich höhere Zusatzgewinne erzielen als andere Technologien. Gleichzeitig nimmt ihre Vorteilhaftigkeit schnell ab, wenn Reflexion oder Systemfreiheit eingeschränkt sind.

TOPCon-Module

Bei TOPCon-Modulen steht weniger der maximale Rückseitenertrag im Vordergrund als die insgesamt stabile Performance unter praxisnahen Bedingungen. In vielen praxisnahen Installationsszenarien erzielen sie verlässliche Zusatzgewinne, ohne stark von einzelnen Randbedingungen abhängig zu sein. Diese Ausgewogenheit macht TOPCon derzeit zur dominierenden Technologie im bifazialen Markt.

Anwendungen von bifazialen Solarmodulen

Dank der bifazialen Stromerzeugungseigenschaften der bifazialen Module, die auf der Vorderseite direktes Sonnenlicht aufnehmen und auf der Rückseite reflektiertes Licht vom Boden sowie gestreutes Licht aus der Luft erhalten, können beide Seiten Strom erzeugen. Dadurch lassen sich bifaziale Module in unterschiedlichen Aufstellwinkeln und Systemkonfigurationen einsetzen.

Freiflächenanlagen

• Großflächiger Einsatz: Freiflächenanlagen erstrecken sich normalerweise über große Flächen, wodurch das duale Stromerzeugungspotenzial bifazialer Module optimal genutzt und die Flächeneffizienz gesteigert wird.
• Flexible Anordnung: Die Anordnung der Freiflächenanlagen ist flexibel und kann anhand von Faktoren wie Gelände, Sonneneinstrahlung und Windgeschwindigkeit optimiert werden, um die Nutzung der Solarressourcen zu maximieren.
• Integration mit Energiespeichern: Freiflächenanlagen lassen sich mit Energiespeichersystemen kombinieren, um eine gleichmäßige Stromabgabe zu erreichen und die Netzstabilität zu verbessern.

Agrar-Photovoltaik

• Kombination von Landwirtschaft und Solarenergie: Bifaziale Module können in die landwirtschaftliche Produktion integriert werden, um eine Ergänzung zwischen Landwirtschaft und Solarenergie zu schaffen und die Landnutzung zu optimieren.
• Verbesserte Anbaubedingungen: Der Schatten von bifazialen Modulen kann die Oberflächentemperaturen senken, was das Wachstumsumfeld für Pflanzen verbessert und deren Ertrag und Qualität steigert.
• Zusätzliche Einkommensquelle für Landwirte: Landwirte können zusätzliches Einkommen generieren, indem sie Dächer oder Flächen für Solarinstallationen vermieten.

Gewerbe- und Industriegebäude-Dächer

• Winkelvorteil: Bei Dächern mit einem Neigungswinkel von mehr als 20 Grad kann die Rückseite der bifazialen Module mehr diffuses reflektiertes Licht empfangen und somit die Stromerträge weiter steigern.
• Nutzung der Dachfläche: Bifaziale Module können die gesamte Dachfläche nutzen, was die Stromproduktion erhöht und gleichzeitig Schatten und Wärmedämmung bietet.
• Eigenverbrauch: Gewerbebetriebe können durch die Installation bifazialer Module ihren Eigenverbrauch decken und Energiekosten senken.

Carports und Parkplätze

• Schattenschutz und Regenschutz: Bifaziale Module können Fahrzeugen Schutz vor Sonne und Regen bieten und gleichzeitig saubere Energie nutzen.
• Ästhetisch und praktisch: Bifaziale Module lassen sich gut in Gebäude integrieren und steigern so die Attraktivität und Qualität von Parkplätzen.
• Wertsteigerung: Parkplatzbetreiber können durch Mehrwertdienste wie Ladestationen zusätzliche Einnahmen generieren.

Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV)

• Ästhetisch und funktional: Bifaziale Module können in Fassaden, Dächer usw. integriert werden, um eine architektonische Einheit zu schaffen und das visuelle Erscheinungsbild zu verbessern.
• Energieeinsparend und umweltfreundlich: BIPV-Systeme können den Energieverbrauch in Gebäuden reduzieren und den CO₂-Ausstoß senken.

Einsatzbereiche, in denen bifaziale Solarmodule nicht empfohlen werden

Bifaziale Solarmodule werden in der Praxis häufig mit Glas-Glas-Solarmodulen gleichgesetzt. Dabei beschreibt Bifazialität die beidseitige Stromerzeugung, während Glas-Glas lediglich eine konstruktive Ausführung ist. Ob ein bifaziales System sinnvoll ist, hängt daher nicht allein von der Modulstruktur ab, sondern von Montagesituation, Systemfreiheit und Rückseitenbedingungen.

In den folgenden Szenarien lassen sich die Vorteile bifazialer Stromerzeugung nur eingeschränkt nutzen:

• Geringer oder fehlender Rückseitenertrag bei Dachinstallationen: Bei flach oder bündig montierten Dächern ist die Modulrückseite kaum reflektierter Strahlung ausgesetzt. Ohne freie Rückseite entfällt der bifaziale Effekt weitgehend, sodass kein relevanter Mehrertrag gegenüber monofazialen Systemen entsteht.
• Glas-Glas-Solarmodule auf statisch sensiblen Dachflächen: Glas-Glas-Solarmodule sind konstruktionsbedingt schwerer als vergleichbare Einfachglasmodule. Bei begrenzter Dachtragfähigkeit kann dies den Planungsaufwand erhöhen, ohne einen entsprechenden Ertragsvorteil zu liefern.
• Eingeschränkte Systemfreiheit und rückseitige Verschattung: Dachaufbauten, Kabeltrassen oder Gestellkomponenten können die Rückseite teilweise abschatten. Da bifaziale Systeme sensibel auf solche Einschränkungen reagieren, reduziert sich der zusätzliche Ertrag deutlich.
• Thermisch ungünstige Montagebedingungen: Bei dicht montierten Dachsystemen ist die Wärmeabfuhr generell eingeschränkt. Entscheidend ist hierbei weniger die Bifazialität als vielmehr der verfügbare Hinterlüftungsraum, der die Modultemperatur und damit die Leistung beeinflusst.

Fazit

Bifaziale Solarmodule können unter geeigneten Bedingungen einen messbaren Mehrertrag liefern, sind jedoch keine universelle Lösung. Ausschlaggebend sind dabei vor allem Installationshöhe, Rückseitenfreiheit und Systemdesign.

Ebenso wichtig ist die klare Trennung zwischen bifazialer Stromerzeugung und Glas-Glas-Solarmodulen als konstruktiver Ausführung. Während Glas-Glas-Strukturen in offenen und freistehenden Systemen Vorteile bieten können, sind sie nicht in jedem Szenario die optimale Wahl. Eine fundierte Bewertung der Einsatzbedingungen bleibt daher der Schlüssel zu einer wirtschaftlich sinnvollen Modulentscheidung.

Seit 2008 ist Maysun Solar als Hersteller von Solarmodulen dauerhaft im europäischen Markt aktiv und auf die Entwicklung sowie Fertigung von Glas-Glas-bifazialen Modulen spezialisiert. Die HJT-Glas-Glas-bifazialen Module und TOPCon-Glas-Glas-bifazialen Module vereinen hohe strukturelle Zuverlässigkeit mit stabiler bifazialer Stromerzeugung und werden über Vertriebs- und Lagerstandorte in mehreren EU-Ländern bereitgestellt.

Quellenverzeichnis

Wikipedia-Mitarbeiter. (2024, September 6). Bifaciale Solarzellen. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Bifacial_solar_cells

David, L. (2024, Oktober 22). Ein Leitfaden für bifaciale Solarzellen. https://www.marketwatch.com/guides/solar/bifacial-solar-panels/

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