Angesichts volatiler Strommärkte und sich wandelnder Flächennutzung bewerten immer mehr Projekte in Europa die Auslegung von Photovoltaiksystemen neu. Vertikal installierte bifaziale Module finden dabei zunehmend praktische Anwendung – insbesondere in Agrivoltaik, PV-Zäunen und Regionen mit höheren Breitengraden.
Die Systemleistung hängt dabei nicht nur von den Modulen selbst ab, sondern auch von Faktoren wie Bodenreflexion, saisonalen Effekten und der Array-Anordnung. So können ähnliche Designs je nach Projekt unterschiedliche Ergebnisse liefern – weshalb der mögliche Mehrwert vertikaler bifazialer Systeme verstärkt in den Fokus rückt.
Inhalt
- Warum stehen vertikale bifaziale Systeme in Europa zunehmend im Fokus?
- Zentrale Mechanismen für zusätzliche Erträge durch vertikale Installation
- Wie Umwelt- und Designfaktoren den bifazialen Ertrag beeinflussen
- Welche Einsatzszenarien eignen sich besonders für vertikale bifaziale Systeme?
1. Warum stehen vertikale bifaziale Systeme in Europa zunehmend im Fokus?
In den vergangenen Jahren haben zahlreiche Projekte in Europa begonnen, alternative Array-Layouts neu zu prüfen. Vertikale bifaziale Systeme sind längst keine rein experimentellen Lösungen mehr und finden zunehmend Anwendung in Agrivoltaik-Projekten, bei der Nutzung von Grundstücksgrenzen sowie in höheren Breitengraden. Teilweise werden sie in Zaunstrukturen integriert, um Flächennutzung und Stromerzeugung zu verbinden.
Diese Entwicklung steht auch im Zusammenhang mit veränderten Strommarktbedingungen. Bei zunehmender Preisvolatilität gewinnt die zeitliche Verteilung der Erzeugung an Bedeutung gegenüber der reinen Jahresproduktion. Während klassische Anlagen ihre Leistung vor allem mittags bündeln, können vertikale Layouts häufig auch in den Morgen- und Abendstunden stabile Erträge liefern – ein Aspekt, der zunehmend Beachtung findet.
Betriebserfahrungen aus Nord- und Mitteleuropa zeigen zudem, dass bei niedrigem winterlichem Sonnenstand die Einstrahlungsbedingungen für vertikale Module relativ stabil bleiben. Gleichzeitig verringert sich das Risiko langfristiger Schneebedeckung, wodurch die Winterleistung für viele Projekte relevanter wird.
Das Interesse an vertikalen bifazialen Systemen hängt häufig mit folgenden Faktoren zusammen:
- Stromerzeugung in Kombination mit landwirtschaftlicher Nutzung oder auf begrenzten Flächen
- Fokus auf Morgen- und Abendproduktion sowie Strompreis-Matching
- Stabilere Wintererträge in höheren Breitengraden
- Optimierung der Gesamtleistung durch alternative Layouts
Dies bedeutet nicht, dass vertikale Systeme konventionelle Lösungen ersetzen. Unter bestimmten Bedingungen werden sie jedoch zunehmend als prüfenswerte Designoption betrachtet.
2. Welche Mechanismen ermöglichen zusätzliche Erträge durch vertikale Installation?
Der potenzielle Mehrwert vertikaler bifazialer Systeme ergibt sich meist aus dem Zusammenspiel mehrerer Faktoren. Während klassische Arrays primär von frontaler Einstrahlung abhängig sind, verändert die vertikale Anordnung die Lichtaufnahme der Module und führt zu einem anderen Betriebsverhalten.
Die zusätzlichen Erträge entstehen insbesondere durch folgende Aspekte:
- Veränderung der Erzeugungsprofile
Bei einer vertikalen Ost-West-Ausrichtung kann flach einfallendes Sonnenlicht am Morgen und Abend direkt auf die Modulflächen treffen. Dadurch bleibt die Stromproduktion auch in Zeiten stabil, in denen klassische Anlagen weniger leisten. Eine gleichmäßigere Erzeugungskurve kann insbesondere in volatilen Strommärkten zusätzlichen wirtschaftlichen Wert schaffen. - Erweiterte Nutzung bifazialer Einstrahlung
Durch die vertikale Installation befinden sich beide Modulseiten in einem offeneren Sichtfeld. Diffuses Licht von Boden und Umgebung kann kontinuierlich die Rückseite erreichen. Bei guten Reflexionsbedingungen wird diese rückseitige Einstrahlung zu einer wichtigen zusätzlichen Energiequelle und zu einem zentralen Bestandteil des bifazialen Mehrertrags. - Einfluss der Betriebsbedingungen auf die Langzeitleistung
Vertikal installierte Module neigen weniger zu Wasser- oder Staubansammlungen, wodurch Regen eine effektivere natürliche Reinigung ermöglicht. In bestimmten Umgebungen lassen sich so ertragsmindernde Verschmutzungseffekte reduzieren. Kurzfristig kann der Effekt begrenzt sein, langfristig jedoch zu stabileren Erträgen beitragen.
Insgesamt liegt der Mehrwert vertikaler bifazialer Systeme nicht in der Steigerung der Spitzenleistung, sondern in der Kombination verschiedener Effekte, die unter bestimmten Bedingungen ein vom klassischen Array abweichendes Betriebsverhalten ermöglichen.
3. Wie beeinflussen Umwelt- und Designfaktoren den bifazialen Mehrertrag?
In der Praxis ist der bifaziale Mehrertrag kein fixer Wert, sondern variiert je nach Umweltbedingungen und Systemdesign. Besonders die Bodenreflexion gilt als einer der direktesten – und zugleich häufig unterschätzten – Einflussfaktoren.
Europäische Studien und Projekterfahrungen zeigen, dass unter typischen Reflexionsbedingungen ein jährlicher Mehrertrag von etwa 10 % möglich ist. In stark reflektierenden oder schneebedeckten Umgebungen kann dieser Wert auf rund 20 % oder mehr steigen.
3.1 Wie Bodenbedingungen den bifazialen Mehrertrag verstärken
Die Bodenreflexion beeinflusst direkt die rückseitige Einstrahlung der Module und damit die Gesamtleistung des Systems. Studien belegen, dass mit steigender Reflexionsfähigkeit auch der Beitrag der Rückseite zunimmt.
Winterszenario: Natürliche Reflexion durch Schnee
In Nord- und Mitteleuropa sowie in Alpenregionen erhöht Schneebedeckung die Bodenreflexion erheblich. Dadurch steigt die rückseitige Einstrahlung bifazialer Module, sodass die Gesamtstromproduktion über den üblichen Erwartungen liegen kann. Untersuchungen zeigen, dass während schneebedeckter Perioden ein bifazialer Mehrertrag von etwa 20 % erreichbar ist.
Zusätzlich reduziert die vertikale Installation das Risiko dauerhafter Schneebedeckung auf der Moduloberfläche, wodurch die Winterleistung stabiler bleibt.
Nicht-Winterszenario: Optimierung der Reflexion durch Design
In schneefreien Regionen kann der Mehrertrag durch geeignete Bodenmaßnahmen verbessert werden, zum Beispiel durch:
- Verwendung von weißem Kies oder hellen Steinen
- Einsatz von hellem Beton oder reflektierenden Beschichtungen
- Sauberhalten der Bodenflächen zur Reduzierung von Lichtabsorption
- Auswahl reflektionsstarker Bodenbehandlungen
Ein Test in Mailand zeigte, dass durch hochreflektierende Materialien unterhalb der Module eine Ertragssteigerung von rund 20 % möglich ist. Dies unterstreicht den direkten Einfluss der Bodenbedingungen auf die rückseitige Einstrahlung. Solche Maßnahmen sollten jedoch als Teil eines ganzheitlichen Systemdesigns bewertet werden, unter Berücksichtigung von Wartung und Projektumgebung.
3.2 Array-Layout und Verschattung
Neben den Bodenbedingungen beeinflussen auch Breitengrad, Sonnenverlauf und Reihenabstände die Systemleistung. Einschränkungen im rückseitigen Raum oder zusätzliche Verschattung können dazu führen, dass reale Erträge trotz identischer Module variieren.
Auf Dächern tritt diese Situation häufig auf, etwa durch Technikbereiche, Attiken oder Wartungswege. Daher fällt der bifaziale Mehrertrag dort oft geringer aus als in offenen Freiflächenanlagen.
Insgesamt hängt die Leistung bifazialer Systeme stärker von der Abstimmung zwischen Standortbedingungen und Systemdesign ab als von den Modulparametern allein. Deshalb sollten Umweltfaktoren bereits in der Projektbewertung gemeinsam mit dem Systemlayout berücksichtigt werden.
4. Welche Einsatzszenarien eignen sich besonders für vertikale bifaziale Systeme?
Vertikale bifaziale Systeme sind keine universelle Lösung, entfalten ihren Mehrwert jedoch unter bestimmten Umweltbedingungen und Projektzielen. Europäische Projekterfahrungen zeigen, dass sie besonders dort attraktiv sind, wo stabile diffuse Lichtverhältnisse vorliegen oder die zeitliche Verteilung der Stromerzeugung wichtiger ist als reine Spitzenleistung.
4.1 In welchen Projekten bieten sie besondere Vorteile?
Folgende Szenarien sind häufig besonders relevant:
- Regionen mit hohen Breitengraden oder ausgeprägter Schneebedeckung im Winter
Schnee erhöht die Bodenreflexion deutlich, während vertikale Installationen die Schneebedeckung der Module reduzieren und so stabilere Wintererträge ermöglichen. - Agrivoltaik oder flächenbegrenzte Projekte
Vertikale Anordnungen beeinträchtigen die Nutzung am Boden weniger und lassen sich leichter mit landwirtschaftlichen oder multifunktionalen Flächen kombinieren. - PV-Zäune und lineare Infrastrukturen
Etwa entlang von Autobahnen oder Industriearealen, wo vertikale Module Stromerzeugung auf begrenztem Raum ermöglichen. - Projekte in volatilen Strommärkten mit Fokus auf Morgen- und Abendproduktion
Vertikale Systeme liefern häufig eine ausgewogenere Erzeugung außerhalb der Mittagsstunden und können so den Nutzwert der Energie erhöhen.
Bei Dachprojekten mit begrenztem Raum oder erhöhter Verschattung kann diese Bauweise weniger vorteilhaft sein und sollte standortspezifisch bewertet werden. Auch nach der Wahl des Einsatzszenarios bleibt die Modulauswahl ein entscheidender Faktor.
4.2 Welche Module eignen sich für vertikale bifaziale Anwendungen?
Die Wahl des Modultyps sollte auf das jeweilige Anwendungsszenario abgestimmt sein. In Agrivoltaik-, Zaun- oder flächenkompatiblen Projekten können Module mit teilweiser Lichtdurchlässigkeit oder geringer Verschattung besser in die Umgebung integriert werden.
Europäische Studien zeigen, dass optimierte Lichtverteilung in Agrivoltaik-Systemen Synergien zwischen Stromerzeugung und landwirtschaftlicher Nutzung schaffen kann und so die Flächeneffizienz erhöht (EPJ-PV, 2024). Feldversuche des Fraunhofer ISE belegen zudem, dass semi-transparente PV-Systeme unter bestimmten Bedingungen die kombinierte Flächennutzung auf über 160 % steigern und in einzelnen Fällen Ertragszuwächse von rund 16 % ermöglichen (Fraunhofer ISE, 2019).
Vor diesem Hintergrund rücken teilweise transparente TOPCon-Module bei vertikalen bifazialen Layouts zunehmend in den Fokus. Durch geringere frontale Verschattung ermöglichen sie eine gleichmäßigere Lichtverteilung und verbessern zugleich die räumliche Integration. In Agrivoltaik- oder Zaunanwendungen kann dies helfen, Energieerzeugung und Flächennutzung besser auszubalancieren.
Dabei ist zu beachten, dass transparente Module nicht in allen vertikalen Systemen automatisch Vorteile bieten. Ihre tatsächliche Leistung hängt weiterhin von Faktoren wie Bodenreflexion, Reihenabständen und Projektzielen ab. Entscheidend ist meist die Abstimmung zwischen Modulauswahl und Anwendungskontext – nicht eine einzelne Technologielösung.
Vertikale bifaziale Systeme garantieren nicht in jedem Projekt höhere Erträge. Ihr Mehrwert liegt häufig in der Optimierung von Erzeugungsprofilen und Systemverhalten unter spezifischen Bedingungen. Stimmen Standort, Reflexionsumgebung und Layout aufeinander ab, kann diese Lösung eine attraktive Option darstellen. Die Entscheidung für vertikale bifaziale Systeme sollte daher stets auf einer umfassenden Projektbewertung basieren – und nicht allein auf theoretischen Mehrertragsannahmen.
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Quellenverzeichnis
pv magazine Global. Bifacial solar modules shine in snowy environments. 23 May 2022.
https://www.pv-magazine.com/2022/05/23/bifacial-solar-modules-shine-in-snowy-environments/
European Commission Joint Research Centre. PVGIS — Photovoltaic Geographical Information System.
https://joint-research-centre.ec.europa.eu/pvgis
Fraunhofer ISE. Photovoltaics Report. 2024.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
Fraunhofer ISE. Agrophotovoltaics: High harvesting yield in hot summer of 2018. 2019.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2019/agrophotovoltaics-hight-harvesting-yield-in-hot-summer-of-2018.html
European Physical Journal Photovoltaics. Agrivoltaic systems and land-use efficiency analysis. 2024.
https://www.epj-pv.org/articles/epjpv/full_html/2024/01/pv20230076/pv20230076.html
International Energy Agency (IEA PVPS). Trends in Photovoltaic Applications 2023.
https://iea-pvps.org/trends-reports/
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