Vertikal aufgeständerte bifaziale Module werden ein entscheidender Faktor für die Energiewende hin zu einer dezentralen Stromerzeugung, in der die Photovoltaik eine herausragende Rolle spielen wird. Denn diese Installationsvariante, die vor allem auf landwirtschaftlichen Flächen zum Einsatz kommt, sorgt für eine Verstetigung der Einspeisung von Sonnenstrom ins Netz und kann somit einen erheblichen Beitrag zur stabilen Stromversorgung der Zukunft leisten. Dazu kommt noch, dass der Flächenbedarf für diese Aufständerungsvariante extrem gering ist.
Strom über den Tage verteilt produzieren
Dies ist das Ergebnis einer Untersuchung durch Forscher der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig. „Bifaziale Solarmodule können Sonnenenergie von beiden Seiten nutzen. In Ost-West-Ausrichtung installiert, wird morgens und abends der meiste Strom erzeugt. Damit ließe sich der Bedarf an Stromspeichern reduzieren und gleichzeitig der Flächenbedarf für die Stromerzeugung gering halten“, fasst Sophia Reker von der HTWK Leipzig die Ergebnisse zusammen. Sie ist Erstautorin der Studie „Integration of vertical solar power plants into a future German energy system“.
Energiesystem 2030 simuliert
Um die Bedeutung von vertikal installierten bifazialen Modulen herauszufinden, haben die Forscherinnen und Forscher mit der Software Energyplan das deutsche Energiesystem simuliert, wie es nach dem von der Bundesregierung geplanten Ausbau der Ökostromkapazitäten im Jahr 2030 aussehen würde. Dafür nehmen sie einen Zubau von derzeit 64 auf 195 Gigawatt Windenergieleistung und von derzeit 58 auf 400 Gigawatt Sonnenenergieleistung an. Damit liegt die installierte Leistung deutlich über der tatsächlich täglich benötigten Leistung – selbst inklusive Sektorenkopplung. Deshalb ist der maximale Stromertrag nicht immer das entscheidende Argument für die Ausrichtung einer Photovoltaikanlage. Denn wenn die Solaranalgen in Südausrichtung mit einem Neigungswinkel von 20 bis 35 Grad errichtet werden, wird vor allem an sonnigen Tagen sowie mittags viel Strom erzeugt.
Schwankungen abfangen
Wenn die erneuerbare Energien fossile Brennstoffe in Zukunft vollständig ersetzen sollen, und die Solaranlagen weiterhin primär in Südausrichtung gebaut werden, bedarf es zusätzlicher Stromspeicher, um tages- und jahreszeitabhängige Schwankungen abzufangen. Dieser Speicherbedarf kann drastisch sinken, wenn die Module auch in andere Ausrichtungen installiert werden. Die Ergebnisse der Leipziger Forscherinnen und Forscher zeigen, dass der Bedarf an Stromspeichern sinkt, wenn der Großteil der zugebauten Solarleistung vertikal in Ost-West-Ausrichtung installiert wird.
Zehn Megatonnen CO2 ohne zusätzliche Speicher verhindern
So zeigt ein Szenario, dass auch ohne zusätzliche Speicher mehr als zehn Megatonnen CO2 pro Jahr eingespart werden können, wenn 70 bis 90 Prozent der zugebauten Solarmodule nicht schräg nach Süden, sondern vertikal in Ost-West-Ausrichtung installiert werden und auf beiden Seiten Strom produzieren. „Bifaziale Solarmodule sind zwar etwas teurer als konventionelle Solaranlagen. Aber da sie die Anzahl von Stunden mit verfügbarer Solarenergie erhöhen, werden andere Elektrizitätsbedarfe, beispielsweise in Gaskraftwerken, reduziert“, erklärt Jens Schneider von der Fakultät Vernetzte Energiesysteme der HTWK Leipzig und Koautor der Studie.
Vertikale Module auf Ackerflächen haben mehrere Vorteile
Solche Anlagen können gut auf landwirtschaftlich genutzten Flächen errichtet werden, betont er. „Das schafft zusätzliche Verdienstmöglichkeiten für Landwirtinnen und Landwirte und erhöht das Flächenpotenzial für erneuerbare Energien in Deutschland so sehr, dass wir nur in geringem Maße zusätzlich Energie importieren müssten“, beschreibt Schneider einen Vorteil. Ein zweiter Vorteil: Auf landwirtschaftlichen Flächen installierte Solaranlagen können das Wachstum bestimmter Nutzpflanzen unterstützen, da sie die Pflanzen vor Wind und Hitze schützen. „Direkt unter den Modulen sind Blühstreifen für mehr Biodiversität möglich“, betonen die Forscherinnen und Forscher aus Leipzig. (su)
Das ist ebenfalls interessant für Sie:
Smartfarm 2 entwickelt Planungssoftware für solaren Eigenverbrauch in Agrarbetrieben
Neue Broschüre: Wie passen Klimaschutz und Landwirtschaft perfekt zusammen?
Neue Betriebskonzepte für Biogasanlagen nach der EEG-Vergütung entwickelt
