Bifaziale Module
Mehr Klimaschutz und Netzstabilität
Laut Studie des Fraunhofer-InstitutsGaskraftwerke werden aus dem Netz gedrängt
04.05.2023: Tank oder Teller? Das Argument der Flächenkonkurrenz fällt in fast jeder Debatte um die Biomassenutzung. In letzter Zeit wird aber auch vermehrt im Rahmen der Photovoltaik über die Frage diskutiert, in wie weit landwirtschaftliche Produktion durch Solarmodule verdrängt werden könnte. Besonders vertikal angebrachte bifaziale Solarmodule mit zwei gegenüberliegenden Schichten erlauben jedoch nicht nur eine landwirtschaftliche Nutzung zwischen den Modulfeldern: Sie können auch zum Klimaschutz beitragen, indem sie Gaskraftwerke ersetzen und die Anzahl der zur Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien benötigten meist teuren Energiespeicher senken. Das hat vor allem mit der Ausrichtung zu tun. Mit Next2Sun gibt es in Deutschland übrigens bereits einen erfahrenen Projektierer und Hersteller von geeigneter Unterkonstruktion.
Freiflächen-Solarpark Lüptitz: Zwischen den Solarmodulen kann Landwirtschaft betrieben werden.
Ein Blick in die Zukunft Zum Beitrag bifazialer Module bei 80% Erneuerbarer Energien im Stromnetz
Zur Beantwortung der Frage was bifaziale Module beitragen können, lohnt sich ein Blick in die Zukunft. Das Fraunhofer Institut hat unter verschiedenen Annahmen ein Szenario von 80% Erneuerbaren Energien am Stromsektor im Jahr 2030 berechnet. Über die Hälfte der Haushalte werden dann Wärmepumpen nutzen und die Anzahl der elektrisch gefahrenen Autokilometer wird doppelt so hoch sein wie die mit fossilen Brennstoffen gefahrenen. Rund 200 GW an Windkraft und 400 GW Photovoltaik speisen das Stromnetz. Darunter auch bifaziale Module, die zwar dank des Albedo-Effektes (Abstrahlung des Bodens) ähnliche Energieerträge wie normale Photovoltaik aufweisen, dafür aber auf der gleichen Fläche nur rund 20-25% der installierten Leistung aufweisen.
Trotz dieses Mankos bieten vertikal installierte bifaziale Module große Chancen. Während Module herkömmlicher Ausrichtung vor allem mittags im Sommer Strom liefern, kann eine vertikal-bifaziale Ost-West-Ausrichtung vor allem im Sommer bereits morgens und noch abends mehr Strom erzeugen. Die Leistungsspitzen liegen im Vor- und Nachmittag und sind nicht so ausgeprägt, was Abregelung von Solaranlagen entgegenwirkt und die Notwendigkeit, Stromspeicher zu errichten verringert. Auch die Nord-Süd-Ausrichtung bringt Vorteile, da Solarmodule dieser Ausrichtung wegen der tiefstehenden Sonne und der für die Zellen besseren niedrigen Temperatur vor allem im Herbst, Frühjahr und auch im Winter Sonnenstrom liefert. Eine große Chance insbesondere für windarme Regionen.
Fazit:Agrar-Photovoltaik mit vertikalen bifazialen Modulen ist eine Zukunftstechnik
Das Potential für Agrar-Photovoltaik ist in Deutschland riesig. Theoretisch dreimal so hoch wie der derzeitige Stromverbrauch. Besonders das Zusammenspiel verschiedener Ausrichtungen (Ost-West, Nord-Süd) kann für erhöhte Netzstabilität sorgen. Der gespendete Schatten ist für die Landwirtschaft bei verstärkten Dürren eine große Erleichterung. Besonders Kartoffeln und Rüben eignen sich gut für die Agrar-Photovoltaik. Da es aber noch bei weitem keinen so ausgeprägten Markt wie bei herkömmlichen Solarmodulen gibt, ist die Investition alleine meist noch teurer als ein herkömmlicher Solarpark, was sich aber durch die landwirtschaftliche Doppelnutzung wieder wettmachen lässt. Hilfreich wäre auch die Schaffung einer eigenen Kategorie im Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG) um Agrar-PV mit vertikal-bifazialen Modulfeldern gezielter zu fördern. Bisher eignen sich nämlich vor allem die im EEG nicht vorgesehenen Flächen für diese Anwendung.
Quellen: Fraunhofer-Institut, Rödl & Partner
Vertikal installierte bifaziale Module erzeugen in Ost-West-Ausrichtung (v-EW) ähnlich viel Strom wie nach Süden gerichtete geneigte Solarmodule (i-S). Ihr Vorteil liegt in der gleichmäßigeren Erzeugung. Vertikal bifaziale Module in Nord-Süd-Ausrichtung (v-NS) profitieren von der tiefstehenden Wintersonne und erzeugen in den sonnenärmeren Monaten deutlich mehr Strom. (Quelle: Fraunhofer-Institut)
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