Anwendung einer vertikalen Photovoltaikanlage
Man geht davon aus, dass der optimale Neigungswinkel für Photovoltaikmodule etwa 30 Grad beträgt.
Untersuchungen niederländischer Wissenschaftler der unabhängigen Gruppe TNO haben jedoch gezeigt, dass eine radikale vertikale Positionierung der Module größere Vorteile bringen kann. Ist diese Regelung in europäischen Breitengraden sinnvoll? Das Fehlen von Komplikationen bei der Schneeräumung im Winter ist sicherlich ein Vorteil, aber ist das das Einzige?
Das TNO-Forschungsteam konzentrierte sich auf die Auswirkungen der vertikalen Montage von Modulen auf den Energieertrag. Es war bereits bekannt, dass diese mäßig günstige Anordnung hinsichtlich der Absorption des Sonnenlichts größere Gewinne bringt als horizontale Anordnungen. Darüber hinaus bedeutet die vertikale Installation, dass die Temperatur der Zellen während des Betriebs niedriger bleibt als bei horizontalen Systemen, bei gleichen Betriebsbedingungen und voller Sonneneinstrahlung des Moduls.
Motivation für die Forscher war das Fehlen spezifischer Studien, die diese Anomalie analysieren, obwohl der Aspekt der Zelltemperatur für die endgültige Energieausbeute entscheidend ist. Den Analysen zufolge führt eine Zunahme der Sonneneinstrahlung logarithmisch zu einem Anstieg der Erzeugung, eine Erhöhung der Zelltemperatur führt jedoch zu einem Spannungsabfall, typischerweise um 0,3–0,4 % pro Grad Celsius.
Das TNO-Team stellte fest, dass die mit hoher Sonneneinstrahlung verbundenen Erzeugungsgewinne durch den Anstieg der Zelltemperatur verloren gehen. Bei Standardinstallationen zeichnen sich Systeme senkrecht zum Boden durch einen geringeren Anstieg der Zelltemperatur aus und Spannungsänderungen an den Modulen sind nicht signifikant.
Um verschiedene Tischanordnungen zu analysieren, verwendeten Forscher die sogenannten Digitale Zwillinge ermöglichen eine genaue Simulation der Installationsbedingungen mithilfe von Software, sodass keine physischen Änderungen am Installationslayout erforderlich sind. Dadurch wurde jedes Modulsystem unter den gleichen Umgebungsbedingungen analysiert.
Die Tests wurden an einer Anlage in Petten, Niederlande, durchgeführt, wo die Paneele vertikal in Ost-West-Richtung angeordnet waren. Das System bestand aus 9 Reihen von jeweils 8 Photovoltaikmodulen. Bei den verwendeten Modulen handelte es sich um bifaziale Module mit einer Leistung von 315 W.
Die Untersuchung berücksichtigte auch den Wärmeübergangskoeffizienten von der Umgebung zum Modul und ergab, dass der Wärmeübergang bei vertikaler Installation fast doppelt so hoch war wie bei horizontal montierten Modulen. Laut TNO bedeutet dies eine um 2,5 % höhere Energieerzeugung pro Jahr. Darüber hinaus verlangsamt die niedrigere Betriebstemperatur der Zellen den Degradationsprozess der Module, was laut Wissenschaftlern bei höheren Umgebungstemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung besonders wichtig ist.
Wird dies die Entscheidungen der Investoren über diese Art der Installation beeinflussen? Wir werden es wahrscheinlich mit der Zeit herausfinden. Und für den Fall, dass ein Kunde in einem Mehrfamilienhaus mit Balkon wohnt, haben Photovoltaik-Telemarketer vorerst gute Argumente ;-)
Quellen:
Globenergia
TNO Research, PV-Magazin