Bifazialer Wirkungsgrad

Der bifaziale Wirkungsgrad ist ein Maß für die Effizienz von bifazialen Solarmodulen, die sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite Licht einfangen und in elektrische Energie umwandeln können. Diese Technologie ermöglicht es, mehr Sonnenenergie zu nutzen, da auch das reflektierte und gestreute Licht auf der Rückseite des Moduls eingefangen wird. Hier ist eine ausführliche Erklärung des bifazialen Wirkungsgrads:

Definition

Der bifaziale Wirkungsgrad beschreibt die Gesamtleistung eines bifazialen Solarmoduls im Vergleich zu einem monofazialen Modul unter standardisierten Testbedingungen. Er berücksichtigt sowohl die direkte Sonneneinstrahlung auf die Vorderseite des Moduls als auch das diffuse und reflektierte Licht, das die Rückseite erreicht.

Berechnung

Der bifaziale Wirkungsgrad 𝜂bifηbif​ kann aus dem frontalen Wirkungsgrad 𝜂frontηfront​, der bifazialen Verstärkung $\text{BG}$ und dem Albedo-Faktor $\alpha$ berechnet werden:

𝜂bif=𝜂front×(1+BG×𝛼)ηbif​=ηfront​×(1+BG×α)

wobei:

• 𝜂frontηfront​ der Wirkungsgrad der Vorderseite des Moduls ist.
• $\text{BG}$ die bifaziale Verstärkung, die das Verhältnis der Stromerzeugung der Rückseite zur Vorderseite des Moduls angibt.
• $\alpha$ der Albedo-Faktor, der den Reflexionsgrad der Oberfläche unter dem Modul beschreibt.

Vorteile von bifazialen Solarmodulen

1. Höhere Energieerträge:
   • Bifaziale Module können mehr Energie erzeugen als monofaziale Module, da sie zusätzliches Licht von der Rückseite nutzen.
2. Bessere Leistung bei diffusem Licht:
   • Sie sind effizienter unter diffusen Lichtbedingungen, was besonders in Regionen mit häufig bewölktem Wetter vorteilhaft ist.
3. Flexibilität bei der Installation:
   • Bifaziale Module können vertikal oder in einem bestimmten Winkel installiert werden, um die Lichtausbeute zu maximieren. Dies ist besonders nützlich bei schwimmenden Solaranlagen oder Installationen auf reflektierenden Oberflächen wie Schnee oder Sand.

Einflussfaktoren

1. Albedo:
   • Die Albedo oder das Reflexionsvermögen der Oberfläche unter dem Modul ist entscheidend. Helle Oberflächen wie Sand, Schnee oder weiße Dachflächen reflektieren mehr Licht und erhöhen die Erträge der Rückseite.
2. Installationshöhe:
   • Die Höhe, in der die Module installiert werden, beeinflusst, wie viel reflektiertes Licht die Rückseite erreicht. Höhere Installationen lassen mehr Licht auf die Rückseite fallen.
3. Wetterbedingungen:
   • Bewölkte oder diffuse Lichtbedingungen können die relative Leistung der Rückseite erhöhen, da das Licht gleichmäßiger verteilt wird.
4. Moduldesign:
   • Das Design und die Transparenz des Modulträgers können die Lichtdurchlässigkeit und die Effizienz der Rückseite beeinflussen.

Beispielberechnung

Angenommen, ein bifaziales Solarmodul hat einen frontalen Wirkungsgrad 𝜂frontηfront​ von 18 %, eine bifaziale Verstärkung $\text{BG}$ von 0,2 und der Albedo-Faktor $\alpha$ beträgt 0,3 (entsprechend einer hellen, reflektierenden Oberfläche).

Der bifaziale Wirkungsgrad 𝜂bifηbif​ wäre:

𝜂bif=0,18×(1+0.2×0.3)ηbif​=0,18×(1+0.2×0.3) 𝜂bif=0,18×(1+0.06)ηbif​=0,18×(1+0.06) 𝜂bif=0,18×1,06ηbif​=0,18×1,06 𝜂bif=0,1908ηbif​=0,1908

Das bedeutet, der bifaziale Wirkungsgrad beträgt 19,08 %, was höher ist als der frontale Wirkungsgrad allein.

Fazit

Der bifaziale Wirkungsgrad ist ein wichtiger Parameter zur Bewertung der Gesamtleistung von bifazialen Solarmodulen. Durch die Nutzung von Licht, das auf der Rückseite des Moduls einfällt, können bifaziale Module höhere Energieerträge erzielen als herkömmliche monofaziale Module. Die Effizienz hängt von verschiedenen Faktoren wie Albedo, Installationshöhe und Wetterbedingungen ab. Die Wahl des richtigen Standorts und der optimalen Installationsbedingungen kann den Vorteil dieser Technologie maximieren.