Solarvalley – BIPV

Im Rahmen des vom Fraunhofer ISE koordinierten Forschungsprojekts »Solarvalley-BIPV« wurden sowohl neuartige BIPV-Bauteile als auch Methoden für detaillierte Ertragsanalysen von bauwerksintegrierten Photovoltaikanlagen (BIPV) entwickelt. Zudem wurden qualitativ hochwertige Messdatensätze an zwei netzgekoppelten Anlagen mit a-Si/μ-Si-Modulen gesammelt. Aus dem Vergleich der simulierten Ergebnisse mit den Messdaten werden Erkenntnisse für die BIPV-Komponentenentwicklung und Ertragsoptimierung unter typischen BIPVBedingungen – wie erhöhten Modultemperaturen und unterschiedlich orientierten Teilanlagen – gewonnen.

Erstmals wurde das vom Fraunhofer ISE entwickelte Konzept der winkelselektiven PV-Verglasung PVShade^® in einer BIPV-Pilotanlage umgesetzt. Zehn PVShade^®-Dreifach-Isolierverglasungen mit einer Gesamtfläche von etwa 15 m² wurden am Neubau des Fraunhofer ISE in Freiburg eingebaut. Die Winkelselektivität wird dadurch erreicht, dass zwei Dünnschichtmodule, die jeweils ein identisches Streifenmuster aufweisen, mit einer Versetzung der Streifen aufeinander laminiert werden. Der winkelselektive Aufbau sorgt für Durchsicht nach außen und bietet gleichzeitig saisonalen und tageszeitabhängigen Sonnenschutz (Abb. 1).

Für die Ertragssimulation wurden der geometrisch komplexe Aufbau der Module und die Verschattung durch einen benachbarten Gebäudeflügel mit Hilfe von Strahlverfolgungsberechnungen berücksichtigt. Die Auswirkung hoher Modultemperaturen und das Zusammenspiel zwischen Modulen und Wechselrichter wurden ebenfalls modelliert. Die Übereinstimmung der Messwerte aus dem wissenschaftlichen Monitoring mit den simulierten DC-Stromstärkewerten war mit einer durchschnittlichen Differenz von weniger als 3 % sehr gut.

Die Auswirkung der Zusammenschaltung unterschiedlich ausgerichteter Modulflächen wird bei einer weiteren a-Si/μ-Si-Anlage untersucht (Abb. 2). Die Messergebnisse wie auch die Ertragssimulationen für das Jahr bis September 2013 lieferten beide einen elektrischen Mismatch-Faktor kleiner 1 % (Abb. 3). Für kleine Anlagen ist der Zusatzaufwand für getrenntes MPPTracking bei jeder Ausrichtung demnach kaum gerechtfertigt.