Maximale Erträge und höchste Zuverlässigkeit mit bifazialen PV-Modulen

Photovoltaische Module und Kraftwerke

Bifaziale PV-Module nutzen die rückseitige Einstrahlung für zusätzlichen Stromgewinn. Abhängig von Produktdesign, Montage und Umgebung lassen sich zusätzliche Erträge von typischerweise 5 bis 15 % erzielen. Damit unsere Kunden dieses Potenzial heben können, haben wir die Besonderheiten der bifazialen Technologie von der Solarzelle bis ins System umfassend analysiert.

Testanlage bifaziale PV-Module
© Fraunhofer ISE, Foto: Michael Eckmann

Testanlage des Fraunhofer ISE zur Kalibrierung von bifazialen PV-Modulen.

Moduldesign

Die erhöhte Stromdichte verlangt Anpassungen im Zell- und Verbinder-Design. Am Fraunhofer ISE wurde das Berechnungstool »SmartCalc.CTM« auf bifaziale Module erweitert. Das Werkzeug erlaubt die Optimierung von Modulleistung und -effizienz über eine Vielzahl von Material- und Design- arametern. Modulhersteller benötigen nur wenige Mausklicks, um ihr Produkt zu verbessern.

Charakterisierung und Prüfung

Im CalLab PV Modules des Fraunhofer ISE wurden Methoden zur Charakterisierung bifazialer Module bei simultaner Bestrahlung und zur Bestimmung  des Bifazialitätsfaktors entwickelt. Dieser Faktor beschreibt das Verhältnis des Wirkungsgrads von Rückseite zu Vorderseite und wird für die Produktspezifikation und die Ertragsprognose benötigt. Im TestLab PV Modules haben wir Methoden für die Prüfung bifazialer Module und für die Anpassung der gängigen Prüfnormen IEC 61215 und IEC 61730 entwickelt. Ein besonderes Augenmerk lag auf der Rolle der rückseitigen Bestrahlung und partiellen Verschattung in der Hot-Spot-Prüfung.

Ertragsanalyse und -optimierung

Der Ertrag eines bifazialen PV-Kraftwerks hängt von einer Vielzahl von Parametern ab. Ihr komplexes Zusammenwirken kann mithilfe von Methoden zur  Strahlverfolgung (Raytracing) präzise modelliert werden. Mit dem Raytracing nutzen wir einen Algorithmus, der die auftreffenden Lichtstrahlen im dreidimensionalen Raum berechnet. Damit erzielen wir viel genauere Ergebnisse als gängige Näherungen über Raumwinkelverfahren. Unser Werkzeug ermöglicht nicht nur die Analyse und Optimierung des Anlagendesigns, z. B. des Modulabstands oder der Bodenbeschaffenheit (Albedo). Hersteller erhalten auch Hinweise zum Design von Modulen und Montagegestellen, um eine kritische Teilverschattung der Modulrückseite zu vermeiden. Über das  Monitoring bifazialer Module an verschiedenen Standorten konnten die Ertragsprognosen überzeugend validiert werden. Installationsbetriebe und  Investoren nutzen unsere Prognosen, um den Mehrwert bifazialer Technologie darzustellen.