Der Messstand und sein «kleiner Bruder»

Noch ist ihr Marktanteil relativ gering. Doch Remo Käslin und Dominic Heller sind sicher, dass sich sogenannte bifaziale Photovoltaikanlagen bewähren werden. Der Clou: Anstatt wie herkömmliche Anlagen nur auf der Vorderseite, können bifaziale Systeme beidseitig Licht aufnehmen und in Strom umwandeln. «Das ermöglicht mehr Ertrag bei gleicher Fläche», erklärt Dominic Heller. «Wird eine bifaziale Anlage optimal platziert, kann der Mehrertrag bei 20-30 Prozent liegen.» Mit dem BIFROT-Messstand (Bifacial Outdoor Rotor Tester) verfügt die ZHAW School of Engineering über eine eigene Anlage, mit der die neue Technologie erforscht wird. Um unterschiedliche Messkonfigurationen dieser Anlage zeitsparend und mit verhältnismässig geringem Aufwand zu untersuchen, gibt es eine Minitaturversion davon: den BPRP-Messstand (Bifacial Photovoltaic Rotary Prototype) im Massstab 1:13.

Korrelationen untersuchen

In vorangehenden Projekt- und Bachelorarbeiten entwickelten ZHAW-Studierende diese Miniaturversion. Allerdings fehlten bisher Untersuchungen dazu, wie vergleichbar der BIFROT-Messstand und sein «kleiner Bruder» tatsächlich sind. Hier kommt die Bachelorarbeit von Remo Käslin und Dominic Heller ins Spiel: «Wir haben nun erstmals über einen längeren Zeitraum untersucht, wie die beiden Anlagen miteinander korrelieren», berichtet Remo Käslin. Hierfür liessen sie beide Anlagen während zweier Monate im Parallelbetrieb laufen und führten durchgehend Messungen durch. Die Daten werteten sie anschliessend mit einem selbstentwickelten Matlab-Programm aus. «Wir berechneten die Stromerträge über den Tagesverlauf und konnten so Skalierungsfaktoren definieren, die dem Verhältnis der beiden Messstände entsprechen», erklärt Dominic Heller.

Unterschiedliches Verschattungsverhalten

Allerdings gibt es nicht einfach einen Faktor, mit dem man vom Ertrag der kleinen zum Ertrag der grossen Anlage gelangt. Ob das Licht zum Beispiel eher diffus ist oder direkt auftrifft, macht einen Unterschied, denn der Aufbau der Photovoltaikmodule ist unterschiedlich – zum Beispiel hinsichtlich der Verglasung. Darum untersuchten die Absolventen ebenfalls, wie sich Reflexionsverhalten, Verschattungsverhalten und Temperaturcharakteristik der beiden Anlagen unterscheiden. Dominic Heller fasst zusammen: «Das Temperaturverhalten der Anlagen ist nahezu identisch. Allerdings unterscheiden sie sich hinsichtlich des Verschattungsverhaltens – vor allem bei kleinflächigen Verschattungen.» Mit entsprechenden Skalierungsfaktoren konnten die beiden Absolventen diese Differenzen jedoch kompensieren. So gelang es ihnen im Rahmen der Arbeit mit einer Genauigkeit von 99,9 Prozent von den Erträgen der einen auf die Erträge der anderen Anlage zu schliessen.

Anforderungen für das Nachfolgemodell

Die Erkenntnisse von Remo Käslin und Dominic Heller kommen nun einer Weiterentwicklung des Miniaturmessstands zugute. «Wir haben Anforderungen an das Nachfolgemodell des BPRP-Messstands zusammengetragen», so Remo Käslin. Der MTA 2.0 (Miniaturised Test Array) soll dereinst unter anderem über einen verlässlicheren Antrieb verfügen, über eine mit der grossen Anlage vergleichbare Zellaufteilung und über eine identische Verglasung. Zudem soll der MTA 2.0 autark funktionieren. So könnte er künftig dazu eingesetzt werden, potenzielle Standorte für bifiaziale Photovoltaikanlagen zu untersuchen und Prognosen über künftige Erträge zu ermöglichen.