Dual-Module-Ära: So wählen Sie den optimierten Neigungswinkel für Photovoltaik-Montagesysteme

Aufgrund der kontinuierlichen Fortschritte in der Photovoltaik-Technologie erfreuen sich bifaziale Solarmodule aufgrund ihrer höheren Effizienz bei der Stromerzeugung weltweit zunehmender Beliebtheit. Den neuesten Daten von BNEF (Bloomberg New Energy Finance) zufolge wird der weltweite Marktanteil von bifazialen Modulen im Jahr 2024 voraussichtlich 35 % erreichen, was einem Anstieg von 8 Prozentpunkten im Vergleich zu 2023 entspricht. In dieser neuen Ära der beschleunigten Durchdringung bifazialer Module wird Die Optimierung des Montagewinkels zur Maximierung der Stromerzeugung ist zu einem wichtigen Schwerpunktthema in der Branche geworden.

I. Die Beziehung zwischen dem Stromerzeugungsmechanismus des bifazialen Moduls und dem Montageneigungswinkel

1. Prinzip der bifazialen Stromerzeugung

Im Gegensatz zu herkömmlichen monofazialen Modulen können bifaziale Module mithilfe von reflektiertem Licht Strom sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite erzeugen. Die Vorderseite empfängt die Sonnenstrahlung direkt, während die Rückseite hauptsächlich vom Boden reflektiertes Streulicht sammelt. Laut Forschungsdaten der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) können bifaziale Module unter idealen Bedingungen 5–30 % mehr Strom erzeugen als monofaziale Module.

2. Doppelter Einfluss des Neigungswinkels auf die Effizienz der Stromerzeugung

• Aufprall auf die Vorderseite: Der Neigungswinkel bestimmt den Winkel, in dem das Modul direkte Sonneneinstrahlung erhält.

• Aufprall auf die Rückseite: Der Neigungswinkel beeinflusst den Weg und die Intensität des reflektierten Lichts, das die Rückseite des Moduls erreicht.

Aktuelle Forschungsergebnisse, die Anfang 2024 vom US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) veröffentlicht wurden, zeigen, dass der optimale Neigungswinkel für bifaziale Module typischerweise 2–5 Grad höher ist als der für herkömmliche monofaziale Module. Dies liegt daran, dass ein größerer Neigungswinkel dazu beiträgt, dass die Menge des reflektierten Lichts, das die Rückseite erreicht, zunimmt.

II. Schlüsselfaktoren, die die Auswahl des Montageneigungswinkels beeinflussen

1. Geografische Faktoren

• Breite: Beeinflusst direkt den Winkel, in dem Sonnenlicht eintritt.

• Klimatische Bedingungen: In Gebieten mit häufigem Regen oder Schnee müssen selbstreinigende Winkel berücksichtigt werden.

• Topografische Merkmale: Das Vorhandensein von Hindernissen in der Nähe kann die Lichteinstrahlung beeinträchtigen.

2. Bodenreflexion (Albedo)

Nach Angaben der China Photovoltaic Industry Association:

• Betonoberfläche: Albedo etwa 0,25–0,35

• Wiese: Albedo etwa 0,15–0,25

• Weißer Kies: Die Albedo kann 0,40–0,50 erreichen

• Schneebedeckter Boden: Die Albedo kann bis zu 0,80 erreichen

3. Installationsdichte und Array-Abstand

Ein größerer Neigungswinkel erfordert einen größeren Reihenabstand, um Verschattung zu vermeiden, was ein Gleichgewicht zwischen Landnutzungseffizienz und Stromerzeugungseffizienz erfordert. Aktuelle Branchenpraktiken empfehlen einen Abstandsfaktor von 1,8-2,2-facher Reihenhöhe für bodenmontierte Systeme.

III. Optimaler Neigungswinkel für verschiedene Anwendungsszenarien

1. Große Bodenkraftwerke

Basierend auf globalen Daten aus dem ersten Quartal 2024:

• Gebiete mit niedrigen Breitengraden (0–30°): Empfohlener Neigungswinkel von 15–25°

• Gebiete mittlerer Breite (30–45°): Empfohlener Neigungswinkel von 25–35°

• Gebiete mit hohen Breitengraden (>45°): Empfohlener Neigungswinkel von 35–45°

2. Gewerbliche und industrielle Dachprojekte

Aufgrund der begrenzten Dachflächen muss ein Gleichgewicht zwischen der Effizienz der Stromerzeugung und der Installationsdichte gefunden werden:

• Flachdächer: Empfohlener Neigungswinkel von 10–15°

• Schrägdächer: Folgen Sie der Dachneigung, ggf. mit einer leichten Anpassung von 5–10°.

3. Agrar-PV-Projekte

Agri-PV-Systeme müssen auch die Anforderungen des Pflanzenwachstums berücksichtigen:

• Allgemeine Pflanzen: Empfohlener Neigungswinkel von 23–28°

• Hohe Pflanzen: Der Neigungswinkel kann auf 30–35° erhöht werden.

IV. Innovative Technologien und Lösungen

1. Intelligente Optimierungssysteme

Anfang 2024 führten mehrere führende Unternehmen auf maschinellem Lernen basierende Systeme zur Optimierung von Montagewinkeln ein:

• Echtzeitüberwachung der Stromerzeugungsdaten

• Dynamische Anpassungen basierend auf den Wetterbedingungen

• Warnungen zur vorausschauenden Wartung

2. Anwendung neuer Materialien

Der Einsatz von Kohlefaserverbundwerkstoffen in Montagesystemen ermöglicht größere Neigungswinkel:

• Gewichtsreduktion um 30-40 %

• Kraftsteigerung um 20–25 %

• Verlängerte Lebensdauer um 5–8 Jahre

3. Smart-Tracking-Technologie

Es entstehen einachsige Trackingsysteme in Kombination mit bifazialen Modulen:

• Die Gewinne bei der Stromerzeugung können 35 % übersteigen.

• Amortisationszeit der Erstinvestition auf 4–5 Jahre verkürzt

• Die Wartungskosten sind etwa 15 % höher als bei Festmontagesystemen

V. Analyse des wirtschaftlichen Nutzens

1. Vergleich der Anlagerendite

Am Beispiel eines 100-MW-Freiflächenkraftwerks (basierend auf den neuesten Kostendaten im Jahr 2024):

• Traditionelle monofaziale Module + festes Montagesystem: Amortisationszeit von 6-7 Jahren

• Bifaziale Module + optimiertes festes Neigungsmontagesystem: Amortisationszeit von 5-6 Jahren

• Bifaziale Module + Smart Tracking System: Amortisationszeit von 4-5 Jahren

2. Langfristige Umsatzanalyse (20-Jahres-Lebenszyklus)

• Steigerung der Stromerzeugung: 15-25 %

• Erhöhung der internen Rendite (IRR).: 2-3 Prozentpunkte

• Senkung der Stromgestehungskosten (LCOE).: 0,05–0,08 RMB/kWh

VI. Installations- und Wartungsempfehlungen

1. Installationsstandards

• Halten Sie sich unbedingt an die vorgesehenen Neigungswinkel

• Stellen Sie die Gesamtstabilität des Montagesystems sicher

• Lassen Sie Raum für Winkelanpassungen

2. Wichtige Punkte für die tägliche Wartung

• Überprüfen Sie regelmäßig, ob Abweichungen vom vorgesehenen Neigungswinkel vorliegen

• Überwachen Sie Änderungen im Bodenreflexionsvermögen

• Reinigen Sie die Moduloberfläche zeitnah

VII. Zukünftige Entwicklungstrends

1. Technologische Innovationsrichtungen

• Weit verbreitete Einführung KI-gestützter Optimierungssysteme

• Erweiterter Einsatz neuer Materialien

• Erhöhter Grad an Automatisierung und Intelligenz

2. Marktprognose

Laut dem neuesten Bericht von PVTECH:

• Der Marktanteil von bifazialen Modulen wird bis 2025 45 % überschreiten

• Intelligente Montagesysteme werden 30 % des Marktes durchdringen

• Die Kosten für Montagesysteme werden um 15–20 % sinken.

Fazit und Empfehlungen

Im Zeitalter der bifazialen Module steht die Optimierung des Neigungswinkels von Montagesystemen in direktem Zusammenhang mit der Gesamtrentabilität von Kraftwerken. Investoren und Entwicklern wird Folgendes empfohlen:

• Vorprojektphase:

• Bewerten Sie die Standortbedingungen gründlich

• Führen Sie professionelles Design durch

• Wählen Sie zuverlässige Produkte

• Bauphase:

• Sorgen Sie für eine strenge Qualitätskontrolle bei der Installation

• Implementieren Sie eine vollständige Prozessüberwachung

• Führen Sie Debugging und Überprüfung durch

• Betriebsphase:

• Überwachen und optimieren Sie die Leistung kontinuierlich

• Führen Sie rechtzeitig Wartungsarbeiten durch

• Bewerten Sie den Nutzen regelmäßig

Mit fortschreitender Technologie und Marktreife wird sich die Entwicklung bifazialer, modulkompatibler Montagesysteme weiter beschleunigen und neue Wachstumstreiber für die Photovoltaikbranche bringen. Durch die Wahl des optimalen Montageneigungswinkels wird nicht nur die Effizienz der Stromerzeugung verbessert, sondern auch der langfristig stabile Betrieb der gesamten Photovoltaikanlage sichergestellt.