Technik

Balkonkraftwerk: Bifaziale oder monofaziale Solarmodule? Was ist die bessere Wahl?

Bifaziale Module steht auf dem Boden

Wenn du mit dem Gedanken spielst, dir ein Balkonkraftwerk zuzulegen um deine Stromkosten zu senken, dann hast du dich sicher auch schon mit der Frage beschäftigt, welche Module sich dafür am besten eignen. Bei deiner Recherche bist du bestimmt das ein oder andere Mal über die Begriffe „bifazial“ und „monofazial“ gestolpert. Aber was heißt das eigentlich, was ist der Unterschied zwischen „bifazialen“ und „monofazialen“ Solarmodulen und was solltest du beachten, wenn du dich für eine Modulart entscheiden musst? Mit einem besonderen Augenmerk auf Balkonkraftwerke, aber auch hinsichtlich Mini-PV-Anlagen und großer Solaranlagen, möchten wir dir in diesem Artikel Tipps und Hinweise an die Hand geben, durch die dir die Entscheidung sicherlich leichter fällt.

Bifazial und monofazial – was genau heißt das?

Die beiden Begriffe lassen sich aus dem Lateinischen ableiten und setzen sich aus den Worten bi („zwei“), mono („ein“) und facies („Gesicht“) zusammen. Übersetzen kannst du die Fachbegriffe im Grunde als „einseitig“ und „zweiseitig“. Aus technischer Sicht bedeutet das in Bezug auf Solarmodule, dass monofaziale Module das Licht nur auf einer Seite einfangen und im Anschluss in Strom umwandeln können. Im Gegensatz dazu, sind bifaziale Solarmodule doppelseitig und können das Licht auf beiden Seiten absorbieren und Energie erzeugen.

Beide Modularten unterscheiden sich in ihrem Aufbau voneinander. Klassische, monofaziale Module bestehen aus versiegelten Solarzellen, deren Vorderseite mit Glas bedeckt ist, um den Einfall von Sonnenlicht zu ermöglichen. Die Rückseite besteht oft aus einem Polymerrückseitenfilm oder einer Metallfolie und ist lichtundurchlässig. Im Vergleich dazu haben bifaziale Module eine transparente Rückseite, die meist auch aus Glas besteht (Glas-Glas). Dadurch können bifaziale Module sowohl das direkte Sonnenlicht, das auf die Vorderseite fällt, als auch das indirekt auf die Rückseite einfallende Licht nutzen. Im Gegensatz zu monofazialen Modulen sind bifaziale Module somit in der Lage, auch Sonnenlicht zur Energieerzeugung zu nutzen, das vom Untergrund reflektiert oder in der Umgebung gestreut wurde. So erzielst du natürlich eine höhere Energieausbeute und kannst die Leistung deiner Photovoltaikanlage verbessern.

Was sind die Vor- und Nachteile beider Modularten?

Wie du dir nun vermutlich bereits denken kannst, ist der größte Vorteil von bifazialen Modulen die Tatsache, dass die Module das vorhandene Licht maximal ausnutzen können und du so schlicht mehr Energie erzeugen kannst als mit monofazialen Modulen unter denselben Bedingungen. In der folgenden Grafik [1] stellt das Fraunhofer-Institut für Solare Energie Systeme den Ertrag einer monofazialen Solaranlage (blau) und einer bifazialen Solaranlage (orange) über ein Jahr verteilt gegenüber. Der bifaziale Zugewinn zeigt deutlich, dass bifaziale Module in der Energieerzeugung die Nase vorne haben. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass der bifaziale Zugewinn, in Abhängigkeit der spezifischen Bedingungen des Installationsortes, einen Energiegewinn von 5 bis 30 Prozent beträgt [2]. Dies kann besonders dann gewinnbringend sein, wenn die Module an Gebäudefassaden oder Balkonen installiert werden, auf die gestreutes oder reflektiertes Licht von benachbarten Oberflächen trifft. 

 

Diese Tabelle zeigt den Mehrertrag für dein Balkonkraftwerk oder Solaranlage, der möglich ist bei der Verwendung eines bifazialen Solarmoduls an der richtigen Montageörtlichkeit

 

Bifaziale Module sind zudem langlebiger. Die meisten bifazialen Module haben, im Gegensatz zum Polymerrückseitenfilm monofazialer Module, eine Glas-Rückseite. Dadurch sind bifaziale Module weniger anfällig für UV-bedingte Alterungsprozesse, was sich auch meist in der Produkt- und Leistungsgarantie der Hersteller niederschlägt. So gibt z.B. Meyer Burger auf monofaziale Module (wie in unserem Set „Das Innovative“ enthalten) eine Garantie von 25 Jahren, während auf bifaziale Module (Set „Das Robuste“) eine Garantie von 30 Jahren besteht.

Wie du jetzt weißt, gibt es für die Nutzung bifazialer Solarmodule schlagende Argumente, doch jede Medaille hat auch eine Kehrseite. So haben auch bifaziale Module ein paar Nachteile, die es zu erwähnen gilt. Zum einen sind bifaziale Module in der Regel etwas teurer als monofaziale Module und erfordern zum anderen weiteren Aufwand bei der Montage und der Planung der Anlage, denn bifaziale Module sind aufgrund der Glas-Rückseite schwerer als monofaziale Module. Die monofazialen Module von Meyer Burger beispielsweise wiegen nur 19,7 kg während die bifazialen Module 24,4 kg wiegen. Diesen Gewichtsunterschied solltest du auf jeden Fall bei der Planung deiner Anlage berücksichtigen. Zudem musst du bei der Montage deiner Anlage sicherstellen, dass das Licht von unten ungehindert auf die Rückseite des Moduls treffen kann, um die Vorteile dieser Modulart auszunutzen. Die Module dürfen also nicht verschattet werden.

Was empfehlen wir?

Nördlich des 40sten Breitengrades (also auch in Deutschland) sind fast immer bifaziale Module rentabler, das zeigt eine Studie [3]. Trotz dessen macht es nicht gezwungenermaßen Sinn, sich deshalb pauschal für ein bifaziales Balkonkraftwerk zu entscheiden. Du solltest deshalb auf jeden Fall die lokalen Begebenheiten und Rahmenbedingungen für deine Anlage beachten und diese mit in deinen Entscheidungsprozess einbeziehen.

Damit sich bifaziale Module rentieren, ist es natürlich essenziell, dass auch wirklich Licht auf die Rückseite des Moduls fallen kann. Möchtest du eine klassische Aufdachanlage auf einem Schrägdach mit beispielsweise Ziegeln installieren oder eine kleine Anlage auf dem Schrägdach deines Gartenschuppens, so macht es aus unserer Sicht wenig Sinn, bifaziale Module zu verwenden. Der Abstand zwischen Modulrückseite und Dach ist bei diesen Anlagen nämlich so gering, dass kaum Licht auf die Rückseite des Moduls fallen kann. Der Vorteil bifazialer Module kann in diesen Fällen also gar nicht ausgespielt werden.

Anders sieht es hingegen bei Flachdächern, z.B. auf Garagen, aus. Hier empfehlen wir dir, bifaziale Module zu nutzen. Diese sollten am besten mit einer Neigung zwischen 30° und 35° in Richtung Süden aufgestellt sein (siehe Grafik 3 a). Wichtig ist dabei, dass der Untergrund möglichst reflektiv ist, um viel Licht auf die Rückseite der Module einfallen zu lassen. Während schwarze Dachpappe demnach eher kontraproduktiv ist, eignen sich helle Untergründe hervorragend. Du kannst hier auch mit einer weißen Folie nachhelfen. Achte zudem auf einen ausreichenden Abstand zwischen den Modulen, sodass sich diese nicht gegenseitig beschatten und Licht überhaupt auf den Untergrund treffen und von dort reflektiert werden kann.

Wirkungsweise eines bifazialen Solarmoduls als Bestandteil eines Balkonkraftwerkes oder einer großen Photovoltaikanlage.[4]

Bifaziale Module rentieren sich auch bei Anlagen mit horizontal befestigen Modulen (siehe Grafik 3 b). Die Module eignen sich somit auch für Überdachungen wie z.B. bei Carports oder über Terrassen und können hierbei gleichzeitig auch als ästhetisches Bauteil dienen. Achte darauf, dass die Module in ausreichender Höhe zum Untergrund horizontal angebracht werden, damit genug Licht auf die Modulrückseite fallen kann. Nur so macht sich eine wesentliche Ertragssteigerung im Vergleich zu monofazialen Modulen bemerkbar.

Auch wenn du eine Montage der Module direkt an deinem Balkon planst, solltest du dich zuerst fragen, ob es überhaupt möglich ist, die Module so zu befestigen, dass auch wirklich Licht auf die Rückseite reflektiert werden kann. Um dies zu ermöglichen, kannst du das Modul zum einen wie auch auf einem Flachdach aufstellen. Berücksichtige dabei, dass du genug Abstand zu den Wänden hast. Zum anderen kannst du das Modul auch an deinem Balkongeländer befestigen. Ob sich hier ein bifaziales Modul lohnt, hängt dann von der Art deines Geländers ab. Besteht dein Geländer aus dunklen und lichtundurchlässigen Flächen (z.B. Holz oder Metallplatten), dann macht es keinen Sinn bifaziale Module anzubringen. Denn selbst wenn diese mithilfe einer Balkonhalterung mit Neigung Richtung Süden befestigt sind, wirst du es kaum schaffen, ausreichend Licht auf die Rückseite einfallen zu lassen. Besteht dein Geländer allerdings aus Glasscheiben, reflektierenden Flächen oder auch nur aus Metallstreben, ist es ratsam, bifaziale Module zu verwenden. In diesem Falle kann reflektiertes und gestreutes Licht nämlich gut auf die Rückseite des Moduls fallen und den Ertrag steigern. Bifaziale Module kannst du zudem direkt in Geländer integrieren sowie Solar-Zäune mit bifazialen Modulen, die vertikal montiert sind, errichten. Diese weisen auch bei Ost-West-Ausrichtung gute Erträge auf (siehe Grafik 3 c).

Der Grafik 3 d kannst du zuletzt noch einmal die erwarteten Erträge für monofaziale und bifaziale Module im Laufe des Tages bei allen erwähnten Modul-Ausrichtungen vergleichen. Als Fazit kannst du aus diesem Blogbeitrag mitnehmen, dass bifaziale Module eine super Möglichkeit darstellen, um das meiste aus deiner Anlage herauszuholen. Aber, und das ist spielentscheidend, du musst die idealen Bedingungen schaffen, um ihre Vorteile auszunutzen, sodass der Einsatz für dein Balkonkraftwerk Sinn macht. Das bedeutet primär die Wahl des richtigen Einsatzortes und eine durchdachte Montage. Mit unseren Tipps und Hinweisen aus diesem Beitrag sollte das jetzt aber kein Problem mehr für dich sein.

Quellen:

[1] https://www.ise.fraunhofer.de/de/geschaeftsfelder/photovoltaik/photovoltaische-module-und-kraftwerke/photovoltaische-kraftwerke/ertragsgutachten-auch-bifaziale-module.html

[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261917317567

[3] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X18309915

[4] https://www.nature.com/articles/s41560-018-0178-0

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