Vertikale Solarmodule erweisen sich als neue Lösung für nördliche Regionen und liefern 20 Prozent mehr Energie als herkömmliche Module.
Das norwegische Fußballnationalstadion verfügt über eine weniger bekannte Hauptattraktion: 1.242 Solarpaneele, die sich über das Dach erstrecken.
Dabei handelt es sich nicht um herkömmliche Flachdachpaneele. Die quadratischen Mini-Solarmodule zeichnen sich durch zwei wesentliche Merkmale aus, die sie von denen unterscheiden, die typischerweise auf Gebäuden zu sehen sind: Sie sind bifazial, das heißt, sie haben zwei aktive Seiten, und sie werden vertikal installiert.
Im Juni 2024 wurde das Ullevaal-Stadion in Oslo zur Heimat der weltweit größten vertikalen Solarpanel-Installation auf einem Dach und positionierte das Stadion damit an der Spitze der Innovation im Bereich der erneuerbaren Energien.
Auf den ersten Blick sehen die Paneele zerbrechlich aus und man könnte befürchten, darauf zu treten. Doch bei einem Stadionbesuch erfahren wir schnell, dass sie unglaublich effizient erzeugen Solarenergie.
Das Ullevaal-Stadion hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, jährlich mindestens 250.000 Kilowattstunden (kWh) Strom zu erzeugen, was etwa der Energie entspricht, die benötigt wird, um 71 Haushalte ein ganzes Jahr lang mit Strom zu versorgen.
Diese bifazialen vertikalen Solarmodule sind die einzige Lösung, die diese Werte insbesondere in kälteren, weniger sonnigen Regionen erreichen kann. Wenn das Ziel erreicht wird, wird das Stadion seine Installation auf andere Seiten des Daches erweitern.
Was ist der Unterschied zwischen vertikalen und horizontalen Solarmodulen?
Es mag kontraintuitiv erscheinen, Solarpaneele nicht so zu neigen, dass sie direkt der Sonne zugewandt sind, da die Installationen normalerweise so ausgerichtet sind, dass sie sich an dem Breitengrad der Gebäude ausrichten. Jüngste Studien zeigen jedoch, dass bifaziale vertikale Photovoltaik (PV)-Module herkömmliche Modelle hinsichtlich der Energieerzeugung übertreffen können.
Wissenschaftler der niederländischen Forschungsorganisation TNO untersucht warum das so ist. Das liegt nicht daran, dass bifaziale Solarmodule zwei identische, aber gegenüberliegende Seiten haben, sondern daran, dass herkömmliche geneigte PV-Module dazu neigen, zu überhitzen, wenn das Sonnenlicht zu stark ist.
„Niedrigere Betriebstemperaturen bedeuten eine höhere Leistung“, erklärt Bas van Aken, Wissenschaftler bei TNO.
„PV-Module verlieren pro 2 bis 3 Grad Celsius, die sie erwärmen, etwa 1 Prozent an Leistung. „PV-Anlagen mit geneigtem Dach können sich leicht um 50 Grad erwärmen, während bei PV-Freiflächenanlagen die Panele bis zu 25 bis 30 Grad wärmer werden als die Umgebungsluft“, fügt er hinzu.
Vertikale Solarmodule können bis zu 20 Prozent mehr Energie liefern, was sie in Klimazonen mit strengen und dunklen Wintern wertvoll macht, wo die Maximierung der Energieproduktion an kürzeren Tagen von entscheidender Bedeutung ist.
Im Ullevaal-Stadion sind die Paneele direkt der Sonne zugewandt, wobei die PV-Anlage in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet ist, um während der Spitzenzeiten am frühen Nachmittag Licht einzufangen. „Wir haben diese Ausrichtung gewählt, weil wir im Winter, wenn die Strompreise höher sind, mehr Energie produzieren wollen“, sagt Lise Kristin Sunsby, Immobilienmanagerin des Stadions.
Das Stadion nutzt vertikale Paneele, die vom norwegischen Startup Over Easy Solar entwickelt wurden, das seine Erfindung bereits an anderen Gebäuden in Norwegen getestet hatte, bevor es den Auftrag zur Abdeckung des Daches der Fußballarena erhielt.
Trygve Mongstad, CEO von Over Easy Solar, arbeitete zuvor als Installateur von Solarmodulen und erkannte, dass die Befestigung herkömmlicher PV-Anlagen auf Dächern schwierig sein kann, da sie schwer und zeitaufwändig zu installieren sind. Mit seinen neuen vertikalen Paneelen ist der Prozess einfacher, was die Kosten senkt und die Fertigstellung erleichtert: „Wir haben vier Tage gebraucht, um alle diese Einheiten zu installieren“, sagt Mongstad.
Vertikale PV-Module profitieren auch vom Albedo-Effekt, bei dem zwischen den Reihen fallender Schnee das Sonnenlicht auf die Module reflektiert und so die Energieausbeute steigert.
Im Gegensatz dazu erfordern horizontale oder geneigte Paneele nach Schneestürmen in den nördlichen Regionen einen hohen Wartungs- und Reinigungsaufwand Sandstürme In südlichen Klimazonen kann beides die Energieproduktion für ganze Tage blockieren.
Over Easy Solar verfügt mittlerweile über 30 Solaranlagen in 11 europäischen Ländern, darunter Spanien und die Schweiz. Das Unternehmen beobachtete auch die Leistung seines Produkts in südlichen Regionen. „Es funktioniert gut, besonders in Kombination mit weiße Dächerdie stark reflektierend ist und in heißeren, sonnigeren Ländern üblich ist, um die Wärmeabsorption zu reduzieren“, bemerkt Mongstad.
Wie sieht die Zukunft für vertikale Solarmodule aus?
Die Umwandlung öffentlicher Veranstaltungsorte in Energieproduzenten schreitet immer weiter voran.
Die O2 Arena in London, Europas größter Indoor-Veranstaltungsort, und die der Türkei Galatasaray-Stadion sind Beispiele dafür Unterhaltungsstätten bewegen sich in Richtung Nachhaltigkeit, indem sie erneuerbare Energielösungen in ihren Betrieb integrieren, was ihnen auch dabei hilft, Kosten zu senken.
Während Städte versuchen, ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren, wächst die Nachfrage nach effizienteren, platzsparenderen Solarenergielösungen über öffentliche Veranstaltungsorte hinaus.
Diese Paneele können auch mit Gründächern kombiniert werden, was dazu beiträgt, dass Städte CO2 absorbieren und umweltfreundlicher werden – eine Funktion, die mit geneigten Paneelen nicht möglich ist. In Deutschland, Solarbalkone – Kleine, auf Wohnungsterrassen installierte Paneele – erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, um den individuellen Energieverbrauch auszugleichen.
Vertikale PV-Module können auch in Lärmschutzwänden entlang von Autobahnen oder auf Bauernhöfen eingesetzt werden. „Die kleine (vertikale) Grundfläche ist vorteilhaft und ermöglicht einen ausreichenden Zugang zu den Pflanzen zwischen den Reihen … sie reduziert die Verschattung zwischen den Reihen … und fängt im Vergleich zu herkömmlichen geneigten Systemen auch weniger Regen auf“, erklärt van Aken, der an einem Agrarphotovoltaik-Pilotprojekt arbeitet Projekt in den Niederlanden.
Vertikale Solarmodule sind eine aufstrebende Technologie, die wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen und der EU dabei helfen wird, ihr verbindliches Ziel von 42,5 Prozent erneuerbarer Energie bis 2030 zu erreichen.
Laut der Europäische KommissionDie Integration dieser Technologie kann Europa weiter dabei helfen, seine Energiepreisschwankungen auszugleichen und für mehr Energiesicherheit zu sorgen.
Vertikale Photovoltaik ist jedoch nicht Teil eines „Gewinner-kommt-alles-Rennens“. Mongstad geht davon aus, dass es in absehbarer Zeit keinen Wechsel von horizontalen zu vertikalen PV-Anlagen geben wird; Diese Änderung tritt eher ein, wenn ältere Installationen das Ende ihres Lebenszyklus erreichen. Zu diesem Zeitpunkt könnten Unternehmen die alten Panels durch vertikale Panels ersetzen.
Nur eine Mischung aus Neigungen – von vertikal bis horizontal und Ausrichtungen von Ost nach West und von Süd nach Nord – wird dazu beitragen, den ganzen Tag über konstante Energie zu erzeugen und die Energiepreise auf dem gesamten Kontinent weiter zu stabilisieren.
