Bifaziale Solarmodule können in einigen Solarprojekten tatsächlich eine höhere Energieerzeugung als monofaciale Module erzielen, aber dieser Vorteil hängt stark von den Installationsbedingungen ab. In Systemen mit hoher Reflexion oder ausreichender Installationshöhe können bifaziale Module in der Regel zusätzliche Energiegewinne liefern; in vielen gängigen Dachsolaranlagen ist der Vorteil jedoch oft sehr begrenzt.
Daher muss bei der Bewertung, ob bifaziale Module die bessere Wahl sind, auch die Systeminstallationsbedingung, der Projekttyp und die tatsächliche Energieerzeugung berücksichtigt werden.
Inhaltsverzeichnis
- Was sind die Hauptunterschiede zwischen bifazialen und monofazialen Modulen?
- In welchen Fällen sind bifaziale Module vorteilhafter?
- Warum sind monofaciale Module in Dachprojekten häufiger?
- Wie beeinflussen verschiedene Solartechnologien die Wahl zwischen monofazialen und bifazialen Modulen?
- Häufig gestellte Fragen
1. Was sind die Hauptunterschiede zwischen bifazialen und monofazialen Modulen?
Der Hauptunterschied zwischen bifazialen und monofazialen Solarmodulen liegt in der Art der Energieerzeugung und dem Design der Modulstruktur. Diese Unterschiede beeinflussen nicht nur die Energieerzeugung des Moduls, sondern auch das Design und die Anwendungsbereiche des Solarsystems.
1.1 Unterschied in der Energieerzeugung
- Monofaziale Module erzeugen Energie nur durch die Sonneneinstrahlung auf die Vorderseite, wobei die Systemleistung hauptsächlich von den Lichtverhältnissen auf der Vorderseite abhängt.
- Bifaziale Module erzeugen zusätzlich zur Vorderseite auch Energie durch reflektiertes Licht von der Erde oder der Umgebung auf der Rückseite des Moduls.
1.2 Unterschied in der Modulstruktur
- Monofaziale Module verwenden in der Regel eine Rückseitenstruktur mit einer lichtundurchlässigen Rückwand, was eine ausgereifte Technologie mit geringem Gewicht und niedrigen Anforderungen an die Installationsumgebung darstellt.
- Bifaziale Module verwenden meist eine glas-glas-struktur oder eine transparente Rückwand, die es dem Licht ermöglicht, auch auf die Rückseite des Moduls zu gelangen. Diese Struktur kann reflektiertes Licht nutzen, wodurch bifaziale Module unter bestimmten Systembedingungen mehr Energie erzeugen können.
2. Wann sind bifaziale Module vorteilhafter?
Bifaziale Module erzielen nicht in allen Solarprojekten signifikante zusätzliche Energiegewinne. Ihr Vorteil wird vor allem in Systemen deutlich, die geeignet sind, das reflektierte Licht auf der Rückseite zu nutzen.
2.1 Hohe Reflexionsbedingungen
Der Energiegewinn bei bifazialen Modulen hängt stark von der Umgebungsreflexion (Albedo) ab. Je höher die Reflexion, desto mehr Licht kann auf der Rückseite des Moduls genutzt werden.
In Umgebungen mit hoher Reflexion kann der Energiegewinn typischerweise 10%–20% betragen, z.B.:
- Schneereiche Regionen oder hohe Breitengrade
- Sand- oder hellfarbige Böden
- Helle Betonkonstruktionen oder hochreflektierende Bodenmaterialien
Im Gegensatz dazu haben viele kommerzielle Dächer mit dunklen Abdichtungen oder Bitumenmaterialien eine geringere Reflexion, sodass der Nutzen des rückseitigen reflektierten Lichts begrenzt ist.
2.2 Ausreichende Höhe der Installation
Bifaziale Module benötigen eine bestimmte Installationhöhe, damit das reflektierte Licht die Rückseite des Moduls erreichen kann. Bei niedrigeren Installationen wird das Licht oft blockiert, was den Energiegewinn verringert.
In Systemen mit ausreichend Höhe können bifaziale Module typischerweise einen zusätzlichen Energiegewinn von 5%–15% erzielen. Häufig anzutreffen in:
- Freiflächenanlagen
- Agrivoltaik-Systemen
- Offene Rahmenschaltungen
In vielen Dachprojekten wird die Höhe jedoch aus Windlast- oder Installationskosten-Gründen reduziert, was den rückseitigen Lichtzugang einschränkt.
2.3 Weniger Rückseitenverschattung
Die Systemanordnung beeinflusst ebenfalls den Energiegewinn von bifazialen Modulen. Wenn die Rückseite des Moduls verschattet ist, kann das reflektierte Licht nicht effektiv genutzt werden.
In Systemen mit weniger Rückseitenverschattung können bifaziale Module einen zusätzlichen Energiegewinn von 5%–10% erzielen, z.B.:
- Freiflächen ohne Rückseitenverschattung
- Systeme mit niedriger Gerätedichte
- Rahmenschaltungen mit wenig Rückseitenblockierung
In geräteschonenden kommerziellen Dachprojekten, wie solchen mit HVAC-Geräten oder hohen Rahmenschaltungen, kann eine Rückseitenverschattung jedoch nicht immer vermieden werden.
Zusammenfassung: Bifaziale Module zeigen deutliche Vorteile, wenn die Reflexionsbedingungen gut, die Installation hoch genug und die Rückseite wenig verschattet ist. Wenn die Umgebungsbedingungen jedoch nicht ideal sind, sinken die tatsächlichen Energiegewinne erheblich.
3. Warum sind monofaziale Module in Dachprojekten häufiger?
Monofaziale Module sind in europäischen Dachprojekten nach wie vor weit verbreitet. Dies liegt nicht daran, dass die Technologie der bifazialen Module unausgereift ist, sondern vielmehr daran, dass viele Dachsysteme mehr auf Kosten, strukturelle Bedingungen und Installationsfreundlichkeit achten.
3.1 Kosten vs. tatsächlicher Energiegewinn
In vielen europäischen Dachprojekten ist der zusätzliche Energiegewinn von bifazialen Modulen begrenzt. Bei schrägen Dächern (Steildach) oder bei nah an der Dachfläche montierten kommerziellen Dächern ist das reflektierte Licht auf der Rückseite der Module oft gering, weshalb der tatsächliche Gewinn meist nur 2–5% beträgt, in einigen Projekten sogar noch niedriger.
In einigen Fassaden- oder kleinen Dachsystemen liegt der Fokus mehr auf der Raumnutzung und den Systemkosten als auf dem Maximieren der bifazialen Energieerzeugung. Daher bevorzugen einige Installateure und Eigentümer kostengünstigere monofaziale Module, um eine stabilere Kapitalrendite zu erzielen.
3.2 Dachstruktur und Gewichtsbeschränkungen
In vielen europäischen Ländern wurden viele Wohn- und Geschäftsgebäude in früheren Zeiten erbaut, wobei die Tragfähigkeit der Dächer oft begrenzt war. Ältere industrielle Dachkonstruktionen oder Wohn-Schrägdächer berücksichtigten bei der Planung keine zusätzlichen Lasten für Photovoltaikanlagen.
In diesen Projekten wirken sich das Gewicht der Module und die Struktur des Montagesystems direkt auf das Systemdesign aus. Einige doppelt verglaste bifaziale Module sind relativ schwer, während einige monofaziale Module eine einfachere und leichtere Struktur aufweisen, was die Installation auf dachstrukturell sensiblen Systemen erleichtert.
3.3 Installations- und Wartungsfreundlichkeit
Im europäischen Markt für Wohn-Photovoltaik-Systeme entscheiden sich immer mehr Hausbesitzer für kleine Dachsysteme oder DIY-Photovoltaiklösungen. In diesen Projekten ist die Einfachheit der Installation oft wichtiger als die Technologie des Moduls.
Zum Beispiel bei kleinen schrägen Dächern, Balkon-Solaranlagen oder Wandmontageprojekten, wo der Installationsraum begrenzt und die Systemstruktur einfach ist, sind monofaziale Module in der Regel leichter zu installieren und erfordern keinen zusätzlichen Raum für die Rückseite der Module.
Zusammenfassend: In vielen Dachprojekten, in denen eine einfache Installation und Kostenkontrolle im Vordergrund stehen, sind monofaziale Module weiterhin eine gängige Wahl.
4. Wie beeinflussen verschiedene Solartechnologien die Wahl zwischen monofazialen und bifazialen Modulen?
Die Wahl zwischen bifazialen und monofazialen Modulen in Solarprojekten hängt nicht nur von den Installationsbedingungen ab, sondern auch von der verwendeten Technologie. Die gängigen Hochleistungstechnologien wie TOPCon, HJT und IBC weisen Unterschiede in der Struktur und den Anwendungsbereichen auf, die ebenfalls die Eignung für bifaziale Strukturen beeinflussen.
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ist eine Weiterentwicklung der traditionellen PERC-Technologie. Sie fügt eine ultradünne Tunneloxid-Schicht (SiOx) und eine dotierte Polysiliziumschicht (poly-Si) auf der Rückseite des Siliziumwafers hinzu, um die Rekombination von Trägern zu verringern und die Effizienz zu steigern.
Da TOPCon-Module Energie auf beiden Seiten sammeln, bieten sie typischerweise eine gute bifaziale Leistung. Viele TOPCon-Module auf dem Markt verwenden eine glas-glas-struktur, die für Freiflächenanlagen, Agrivoltaik oder Systeme mit guten Reflexionsbedingungen geeignet ist. In Projekten, die eine Balance zwischen Systemeffizienz und Kapitalrendite erfordern, gelten TOPCon bifaziale Module als kostengünstige Wahl.
HJT (Heterojunction) nutzt eine Schichtstruktur aus kristallinem Silizium und amorphem Silizium auf beiden Seiten des N-Typ-Siliziumwafers. Diese Struktur verringert die Rekombination von Trägern und bewahrt gleichzeitig eine hohe bifaziale Leistungsfähigkeit.
Aufgrund der Symmetrie der Zellstruktur bieten HJT-Module in der Regel eine hohe bifaziale Leistung, mit einigen Produkten, die eine bifaziale Rate von über 90% erreichen. In Umgebungen mit hoher Reflexion oder großen Freiflächenanlagen erzielen HJT-Module oft hohe bifaziale Gewinne. Aufgrund der höheren Herstellungskosten werden HJT-Module jedoch überwiegend in Projekten mit hohen Effizienzanforderungen eingesetzt.
IBC (Interdigitated Back Contact) hat alle Elektroden auf der Rückseite des Moduls, wodurch die Vorderseite frei von Metallgitterlinien ist. Diese Struktur reduziert die Verschattung auf der Vorderseite, verbessert die Lichtabsorption und sorgt für ein gleichmäßiges Aussehen.
Da die Elektroden vollständig auf der Rückseite der IBC-Zellen liegen, konzentriert sich das Design auf die Steigerung der Effizienz auf der Vorderseite. Viele IBC-Module sind monofacial und werden häufig in Wohnanlagen oder gebäudeintegrierten Photovoltaiksystemen (BIPV) verwendet. In diesen Anwendungsbereichen liegt der Fokus eher auf dem Aussehen, der Installation und der Dachkompatibilität als auf der Maximierung der bifazialen Energieerzeugung.
Fazit: Die Unterschiede in der Struktur der Zelltechnologie bieten jeweils Vorteile für bifaziale oder monofaziale Anwendungen. Bei der Modulauswahl sollte nicht nur die Installationsumgebung, sondern auch die spezifische Technologie berücksichtigt werden.
Zusammenfassung: Bifaziale Solarmodule sind nicht in allen Solarprojekten überlegen. Obwohl sie die Reflexion des Lichts von der Rückseite zur Energieerzeugung nutzen, hängt dieser Vorteil stark von den Installationsbedingungen ab, wie z.B. der Bodenreflexion, der Installationshöhe und dem Layout des Systems. In Freiflächenanlagen oder Systemen mit guter Reflexion können bifaziale Module zusätzliche Energiegewinne liefern. In vielen Dachprojekten sind die tatsächlichen Gewinne jedoch aufgrund der niedrigeren Installationshöhe und der Einschränkungen des Systemlayouts begrenzt, weshalb monofaziale Module nach wie vor eine gängige Wahl sind.
Bei der Auswahl von Modulen ist es daher wichtiger, die Umgebungsbedingungen, das Systemdesign und die spezifische Technologie zu berücksichtigen, anstatt nur bifazial oder monofazial zu vergleichen.
Häufig gestellte Fragen
1. Sind bifaziale Solarmodule in europäischen Dachprojekten eine lohnenswerte Investition?
Bifaziale Solarmodule bieten in den meisten europäischen Dachprojekten einen Energiegewinn von etwa 2%–5%. Wenn die Dachreflexion gering ist oder der Installationsraum begrenzt ist, ist der Gesamtkostenaufwand des Systems oft entscheidend für die Kapitalrendite, nicht die Wahl der bifazialen Technologie.
2. Ist der Energiegewinn von bifazialen Modulen stabil vorhersagbar?
Der Energiegewinn von bifazialen Modulen ist stark von den Installationsbedingungen abhängig und variiert stark zwischen Projekten. Im Gegensatz dazu bieten monofaziale Module eine stabilere und vorhersagbarere Energieerzeugung, was sie besser für die Renditeberechnung in kommerziellen Projekten geeignet macht.
3. Welche Technologie ist am besten für europäische Dachprojekte geeignet: TOPCon, HJT oder IBC?
TOPCon und HJT eignen sich für Projekte mit bifazialer Energieerzeugung, wie z.B. Freiflächenanlagen, während IBC besser für Dachsysteme geeignet ist, besonders wenn Aussehen und Stabilität wichtig sind. Die Wahl sollte auf der Grundlage der Projektumgebung getroffen werden.
4. Wann sind bifaziale Solarmodule kommerziell wertvoller?
Bifaziale Solarmodule sind in Projekten mit guter Lichtreflexion wertvoller, besonders in Freiflächenanlagen, in denen der bifaziale Gewinn die Energieerzeugung und die Kapitalrendite erheblich steigern kann.
5. Haben bifaziale Module eine kürzere Amortisationszeit als monofaziale Module?
Bifaziale Module haben nicht immer eine kürzere Amortisationszeit. Die Amortisationszeit hängt davon ab, ob das Projekt stabil von bifazialen Vorteilen profitiert. In vielen europäischen Dachprojekten ist der bifaziale Gewinn gering, sodass die Amortisationszeit der monofazialen Module ähnlich ist.
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