Forscher des belgischen Forschungsinstituts Imec haben gemeinsam mit der Organisation Energyville ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem sie den Energieertrag einer bifazialen Photovoltaik-Anlage genau berechnen können. Die Technologie wurde bereits in großen Photovoltaik-Projekten eingesetzt und ist auf dem Weg, sich zu einer Mainstream-Modultechnologie zu entwickeln. Nach der International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) werden bis 2028 voraussichtlich mehr als 35 Prozent der Solarmodule bifazial sein. Komplikationen bei der exakten Berechnung des Energieertrags von bifazialen Systemen sind jedoch nach wie vor ein Problem, das Investoren und Entwickler zögern lässt.
Die Erzeugung von Elektrizität von beiden Seiten eines Moduls sorgt dafür, dass bei der Berechnung der Energieausbeute mehrere zusätzliche Faktoren berücksichtigt werden müssen, beispielsweise die Lichtreflexion sowie die Verschattung von Umgebungsflächen, die tagsüber und zwischen den Systemen stark variieren können. Diese Faktoren machen die Berechnung der Rendite komplexer, wobei Schätzungen für die zusätzliche Erzeugung von bifazialen Modulen häufig zwischen 5 und 20 Prozent liegen. Die daraus resultierende höhere Fehlerquote erschwert die Finanzierung bifazialer Projekte.
Die Uneinheitlichkeit der Faktoren, die die Energieerzeugung beeinflussen – beispielsweise die Tatsache, dass die Einstrahlung auf die Rückseiten von zwei Modulen in derselben Anlage stark variieren kann – kann auch zu einer verringerten Leistung aufgrund einer nicht optimalen Systemkonfiguration führen. Nach Aussage von Eszter Voroshazi, Forschung- und Entwicklungsmanagerin beim Imec, kann der daraus resultierende Ertragsverlust bis zu 40 Prozent betragen. „Die Auswirkungen der Details der Systemkonfiguration auf die Ungleichheiten an den Rückseiten der Module haben einen überraschend wichtigen Effekt“, sagte sie. „Unser Ziel ist es, den bifazialen Einfluss auf Modul-, String- und Systemebene hochpräzise zu berechnen und langfristig ein Werkzeug zu entwickeln, mit dem bifaziale Photovoltaik-Anlagen automatisiert unter mehreren Gesichtspunkten optimal konfiguriert werden können.“
Dem Imec zufolge berücksichtigt das neue Simulationstool die Einstrahlung von beiden Seiten sowie die Art und Weise, wie sie von Modulrahmen, der Geometrie der Systemkomponenten und den unterschiedlichen Lichtreflexionen beeinflusst wird. Dank der optimierten Berechnung sei die Lösung so schnell wie die Konkurrenz, biete aber detailliertere und genauere Informationen. Laut Voroshazi kann das Tool die Energieausbeute einer bifazialen Photovoltaik-Anlage mit einer Fehlerquote von weniger als fünf Prozent berechnen.
Das belgische Forschungsinstitut erwartet, dass sein Modell dazu beitragen wird, die bifaziale Photovoltaik weiter zu verbreiten und die Kosten für die Erzeugung erneuerbarer Energien zu senken. „Da die derzeitigen Prognosewerkzeuge für Energieerträge bifazialer Anlagen nicht so präzise sind, haben die Anleger keine gute Vorstellung von ihrer Kapitalrendite, was sie zögern lässt zu investieren“, sagte Philip Pieters, Geschäftsführer von Imec und Energyville. „Wir befinden uns derzeit in der abschließenden Validierungsphase unseres Simulationsrahmens. Sobald dieser vollständig verfügbar ist, wird er den Entwicklern bifazialer Photovltaik-Anlagen mehr Vertrauen in den erzielbaren Gewinn geben, was die Finanzierung solcher Kraftwerken erleichtern wird.“
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