Zusatzreflektor steigert Ausbeute bei Solaranlagen

27. Oktober 2015, 21:26 Uhr
Reflektoren in den Zwischenräumen von Solarpanels. Grafik: Joshua Pearce et. al.
Reflektoren in den Zwischenräumen von Solarpanels. Grafik: Joshua Pearce et. al.
Forschung bei Solartechnik beschäftigt sich nicht nur mit Solarzellen. Auch die konkrete Anordnung der Solarpanels ist ein entscheidender Faktor für die erreichbare Leistung. Mit einer relativ simplen Veränderung konnten Forscher nun die Licht- und damit die Energieausbeute konventioneller Solaranlagen um bis zu 30 % verbessern.

Joshua Pearce von der Michigan Technological University (USA) gelang zusammen mit einem Forscher-Team der Queen's University (Kanada) ein Verfahren, mit dem bestehende Solaranlagen so verändert werden können, dass die Solarzellen mit deutlich mehr Licht beschienen werden. Ihr Forschungsbericht erschien kürzlich in der Fachzeitschrift Journal of Photovoltaics.

Gerade bei konventionellen Solaranlagen in größerem Stil, bei denen die Panels nicht etwa auf Dächern, sondern mit etwas Abstand auf dem Boden montiert sind, nutzen das zur Verfügung stehende Licht nicht optimal. Um Abschattungen zu vermeiden, werden die Panelreihen nämlich mit einem Abstand montiert. In der meisten Zeit des Tages fällt damit ein beträchtlicher Teil des Lichts ungenutzt auf den Boden.

Die Lösung des Problems ist unglaublich einfach: Man füllt die freien Flächen zwischen den Panel-Reihen mit einem Reflektor, der einen großen Teil des ungenutzten Lichts auf die Panel reflektiert. Dabei muss man natürlich im Auge behalten, dass die Panels nicht durch die zusätzliche Bestrahlung über Gebühr belastet werden und sich so genannte Hot Spots bilden, wodurch die Lebensdauer eingeschränkt würde.
Pearce und Kollegen haben eine Methode entwickelt, wie diese Effekte mit Hilfe einer BDFR (Bi-Directional Reflectance Function) berechnet werden können. BDRF wird bei Computerspielen auch zur Berechnung virtueller Bilder genutzt. Mit diesem Verfahren konnte die reale Lichtverteilung berechnet werden, da sich reale Oberflächen anders als perfekte Spiegel verhalten. Mit diesen Methoden lässt sich nun nicht nur das Auftreten von schädlichen Arealen vermeiden, sondern insgesamt die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung optimieren und die Ausgangsleistung gleichzeitig erhöhen. Bei Anlagen, deren Panel nicht im für den jeweiligen Breitengrad optimalen Winkel montiert sind, ließen sich sogar Leistungserhöhungen von bis zu 45 % erreichen. Der Aufwand für eine solche Nachrüstung dürfte sich daher in sehr kurzer Zeit amortisieren.
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