Vertikale Solarmodule erweisen sich als neue Lösung für nördliche Regionen

Das norwegische Fußballstadion hat eine weniger bekannte Attraktion: 1.242 Solarmodule, die sich über das Dach erstrecken.

Dabei handelt es sich nicht um herkömmliche Flachdachmodule. Die kleinen, quadratischen Solarmodule unterscheiden sich in zwei wesentlichen Punkten von den Modulen, die man normalerweise auf Gebäuden sieht: Sie sind bifazial, d. h. sie haben zwei aktive Seiten, und sie sind vertikal installiert.

Im Juni 2024 wurde das Ullevaal-Stadion in Oslo zum Standort der weltweit größten vertikalen Solaranlage auf einem Dach und damit zu einem Vorreiter im Bereich der erneuerbaren Energien.

Auf den ersten Blick wirken die Module zerbrechlich, und man könnte sich Sorgen machen, darauf zu treten, aber sie sind unglaublich effizient bei der Erzeugung von Solarenergie.

Das Ullevaal-Stadion hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, jährlich mindestens 250.000 Kilowattstunden (kWh) Strom zu erzeugen, was etwa dem Energiebedarf von 71 Haushalten für ein ganzes Jahr entspricht.

Diese bifazialen vertikalen Solarmodule sind die einzige Lösung, mit der diese Zahlen erreicht werden können, insbesondere in kälteren, weniger sonnigen Regionen. Wenn das Ziel erreicht wird, wird das Stadion die Anlage auf andere Seiten des Daches ausweiten.

Was ist der Unterschied zwischen vertikalen und horizontalen Solarmodulen?
Es mag kontraintuitiv erscheinen, Solarmodule nicht direkt zur Sonne auszurichten, da Anlagen normalerweise so geneigt sind, dass sie auf den Breitengrad des Standorts ausgerichtet sind. Jüngste Studien zeigen jedoch, dass bifaziale vertikale Photovoltaikmodule (PV-Module) herkömmliche Modelle in Bezug auf die Energieerzeugung übertreffen können.

Wissenschaftler der niederländischen Forschungsorganisation TNO untersuchten, warum dies der Fall ist. Der Grund liegt nicht darin, dass bifaziale Solarmodule zwei identische, aber gegenüberliegende Seiten haben, sondern darin, dass herkömmliche geneigte PV-Module bei zu starker Sonneneinstrahlung zur Überhitzung neigen.

„Niedrigere Betriebstemperaturen bedeuten eine höhere Leistung„, erklärt Bas van Aken, Wissenschaftler bei TNO.

„PV-Module verlieren etwa 1 Prozent ihrer Leistung pro 2 bis 3 Grad Celsius, um die sie sich erwärmen. Geneigte Dach-PV-Anlagen können sich leicht um 50 Grad erwärmen, während PV-Module im Freiland bis zu 25 bis 30 Grad wärmer werden als die Umgebungsluft“, fügt er hinzu.

Vertikale Solarmodule können bis zu 20 Prozent mehr Energie liefern und sind daher in Klimazonen mit strengen und dunklen Wintern, in denen es entscheidend ist, die Energieproduktion während der kürzeren Tage zu maximieren, besonders wertvoll.

Im Ullevaal-Stadion sind die Module direkt zur Sonne ausgerichtet, wobei die PV-Anlage nach Norden und Süden ausgerichtet ist, um das Licht während der Spitzenzeiten am frühen Nachmittag einzufangen. „Wir haben uns für diese Ausrichtung entschieden, weil wir im Winter, wenn die Strompreise höher sind, mehr Energie produzieren wollen“, sagt Lise Kristin Sunsby, Immobilienmanagerin des Stadions.

Das Stadion verwendet vertikale Module, die vom norwegischen Start-up Over Easy Solar entwickelt wurden, das seine Erfindung zunächst an anderen Gebäuden in Norwegen getestet hatte, bevor es den Auftrag für die Überdachung des Fußballstadions erhielt.

Trygve Mongstad, CEO von Over Easy Solar, arbeitete zuvor als Installateur von Solarmodulen und stellte fest, dass herkömmliche PV-Module aufgrund ihres Gewichts und des hohen Installationsaufwands schwierig auf Dächern zu befestigen sind. Mit seinen neuen vertikalen Modulen ist der Prozess einfacher, kostengünstiger und schneller durchzuführen: „Wir haben vier Tage gebraucht, um alle Module zu installieren“, sagt Mongstad.

Vertikale PV-Module profitieren außerdem vom Albedo-Effekt: Der zwischen den Reihen fallende Schnee reflektiert das Sonnenlicht auf die Module und erhöht so den Energieertrag.

Im Gegensatz dazu erfordern horizontale oder geneigte Module nach Schneestürmen in den nördlichen Regionen oder Sandstürmen in südlichen Klimazonen einen hohen Wartungs- und Reinigungsaufwand, da beide die Energieproduktion für ganze Tage blockieren können.

Over Easy Solar verfügt mittlerweile über 30 Solaranlagen in 11 europäischen Ländern, darunter Spanien und die Schweiz. Das Unternehmen hat auch die Leistung seines Produkts in südlichen Regionen beobachtet. „Es funktioniert gut, insbesondere in Kombination mit weißen Dächern, die stark reflektierend sind und in heißeren, sonnigeren Ländern häufig verwendet werden, um die Wärmeaufnahme zu reduzieren“, bemerkt Mongstad.

Wie sieht die Zukunft für vertikale Solarmodule aus?
Die Umwandlung öffentlicher Einrichtungen in Energieerzeuger findet immer mehr Verbreitung.

Die O2 Arena in London, Europas größte Indoor-Veranstaltungsstätte, und das Galatasaray-Stadion in der Türkei sind Beispiele dafür, wie Unterhaltungsstätten durch die Integration erneuerbarer Energielösungen in ihren Betrieb auf Nachhaltigkeit setzen und gleichzeitig Kosten senken.

Da Städte bestrebt sind, ihren CO2-Fußabdruck zu verringern, wächst die Nachfrage nach effizienteren und platzsparenden Solarenergielösungen über öffentliche Einrichtungen hinaus.

Diese Paneele können auch mit begrünten Dächern kombiniert werden, die Städten helfen, CO2 zu absorbieren und umweltfreundlicher zu werden – eine Eigenschaft, die mit geneigten Paneelen nicht möglich ist. In Deutschland werden Solarbalkone – kleine Paneele, die auf Terrassen von Wohnungen installiert werden – als Möglichkeit zum Ausgleich des individuellen Energieverbrauchs immer beliebter.

Vertikale Solarmodule sind eine neue Technologie, die wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen und der EU helfen wird, ihr verbindliches Ziel von 42,5 Prozent erneuerbarer Energien bis 2030 zu erreichen.