PV Glas-Glas-Module: Nachhaltige & ästhetische Solarenergie-Lösungen

Was sind PV Glas-Glas-Module?

Der Markt für Photovoltaikanlagen boomt, wobei der Elektromobilität dabei eine bedeutende Rolle zukommt. Im Laufe der Jahre haben Hersteller eine Vielzahl von Modulen entwickelt, so auch Glas-Glas und Glas-Folien-Module. Bei den erstgenannten Modellen werden die Siliziumkristalle in einem Glasgehäuse aus Echtglas eingesetzt und im Anschluss abgedichtet.

Da Echtglas nicht vergilbt, kann dieses auf viele Jahrzehnte genutzt werden (die Garantie vieler Hersteller liegt zwischen 30 und 40 Jahre). Weiterhin ist Echtglas robust genug, um mit Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit umzugehen. Vom Aufbau her unterscheiden sich die Module nicht voneinander.

Zukunft der Solartechnologie durch Innovation

Solaranlagen liegen im Trend und selbstverständlich wird auch diese Technik stetig weiterentwickelt. Ein Teil der technischen Innovationen sind bereits erkennbar. Waren Solaranlagen zu Beginn der 2.000er-Jahre nur Häusern (sowohl Wohn- als auch Geschäftsgebäude) vorbehalten, hat sich dies in den letzten 20 Jahren stark gewandelt.

Mittlerweile gibt es klapp- und aufstellbare Modelle, wodurch sogar Campingfahrzeuge autark betrieben werden können. Aktuell gibt es nochmals kleinere Modelle, die als sogenannte Balkonkraftwerke bekannt sind. Diese Modelle werden am Balkon montiert und führen dem Stromnetz Energie zu.

Auch die Module selbst werden stetig weiterentwickelt, wobei ein hoher Wirkungsgrad von größter Bedeutung ist. Aktuell gibt es sowohl polykristalline als auch monokristalline Module. Die erstgenannte Variante ist an der bläulichen Oberfläche optisch erkennbar. Polykristalline Solarmodule bestehen aus vielen kleinen Kristallen.

Anders sieht es bei monokristallinen Modulen aus. Diese werden aus einem Stück Kristall geschnitzt und haben eine optisch dunkle und fast schwarze Farbe. All dies hat Auswirkungen auf die Effizienz und den Preis.

• Monokristalline Solarmodule: Hohe Effizienz (Wirkungsgrad bis 22 Prozent, aber teuer)
• Polykristalline Solarmodule: Geringe Effizienz (Wirkungsgrad zwischen 12 und 20 Prozent, aber preiswert)

Aktuell wird zudem an einer weiteren Variante geforscht – den sogenannten bifazialen Solarmodulen. Diese können Sonnenlicht von beiden Seiten einfangen und sollen dadurch einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Ebenso wird daran gearbeitet, Solarmodule in die Infrastruktur einzubauen (beispielsweise im Straßen- oder Fassadenbau).

Entwicklungsprozess der PV Glas-Glas-Module

Photovoltaik hat eine lange Entwicklungsgeschichte zurückgelegt, an der sogar der bekannte Physiker Albert Einstein mitgewirkt hat. Der Beginn lässt sich allerdings auf das Jahr 1839 festlegen. Damals konnte der Physiker Edmond Becquerel bei Bestrahlung den photoelektrischen Effekt nachweisen, indem er einen kompletten Siliziumkristall unter Bestrahlung setzte und dabei eine Spannung messen konnte.

Anhand dieser Erkenntnisse entwickelte viel später Albert Einstein seine heute weltbekannte Relativitätstheorie. Es dauerte allerdings weitere 50 Jahre, bis die ersten Solarmodule entwickelt und eingesetzt wurden (damals noch zur Stromerzeugung bei Satelliten).

Da der Umweltschutz einen immer höheren Aspekt einnahm, wurde die Technik weiterentwickelt und in den 1990er-Jahren kamen die ersten Solarmodule aufs Dach. Aufgrund der Beständigkeit wurde bereits damals auf Glas-Glas-Module gesetzt, wobei diese noch schwer waren.

Um Gewicht zu sparen, kam es zum Umdenken und es wurden Glas-Folien-Module eingesetzt, wobei die Haltbarkeit sank, da das Polycarbonat mit der Zeit porös wird. Mittlerweile setzen viele Hersteller wieder auf Glas-Glas-Module. Im Unterschied zu früher wird ein stabiles Sicherheitsglas verwendet, das kratz- und stoßfest ist.

Vorteile von PV Glas-Glas-Modulen

PV Module aus Glas haben im Gegensatz zu den verbreiteten Folienmodulen einige Vorteile. Zu den wichtigsten zählen dabei:

• lange Haltbarkeit
• guter Schutz
• hohe Wirtschaftlichkeit

Glas ist ein beständiges Material und vergilbt im Vergleich zu Kunststoff nicht. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Ertrag über einen langen Zeitraum (mindestens 40 Jahre) gehalten werden kann. Weiterhin ist das heutige Sicherheitsglas stabil und kann sowohl Stöße als auch Schläge (von Hagelkörnern) abhalten. Dass dabei der Ertrag nicht beeinflusst wird, ist das Glas gerade einmal 2 Millimeter dick.

Einsatzmöglichkeiten von transparenten PV-Modulen

Der Name “transparente PV-Module” ist etwas irreführend, denn es wird suggeriert, dass diese Module komplett durchscheinend sind – dies ist allerdings nicht der Fall. Gemeint ist tatsächlich, dass das Trägermaterial transparent erscheint, die Zellen selbst sind dagegen undurchsichtig und besitzen ihre bläulich bis schwarze Farbe.

Die Einsatzmöglichkeiten sind dafür umfangreich und reichen über die folgenden Bereiche hinaus:

• Carports
• Terrassenüberdachungen
• Glasfassaden

Integration in Gebäudearchitektur

Damit eine Solaranlage möglichst effektiv ist, kommt es auf die Sonneneinstrahlung an. Neben der Dauer kommt dabei auch der Stärke eine bedeutende Rolle zu. Entsprechend wird vor der Montage eine Berechnung durchgeführt und erst dann ein Angebot unterbreitet. Auch wenn das Dach Haupteinsatzort ist, kann unter Umständen auch die Fassade zur Stromerzeugung genutzt werden.

Aufgrund der vergleichsweise geringen Fläche werden vornehmlich monokristalline Module genommen, da diese einen höheren Wirkungsgrad besitzen. Bei modernen Häusern kann die Anlage stilistisch eingebunden werden, wodurch die Gesamtoptik nicht getrübt wird.

Carports und Überdachungen

Deutlich gängiger ist die Montage auf einem Hausdach. Bei Flachdächern eignen sich allerdings auch noch Garagendächer sowie Carports oder Terrassenüberdachungen. Bei diesen Bauten werden die PV-Glasplatten angewinkelt verbaut. Durch den Winkel kann die Sonneneinstrahlung deutlich effektiver genutzt werden, als bei einer flachen Konstruktion.

Wintergärten mit Energiegewinn

PV-Module machen auch vor Wintergärten und Sommergärten nicht Halt. Dabei gibt es noch den positiven Nebeneffekt der Verschattung, wodurch es unter der Terrasse merklich kühler wird. Beim Aufbau werden statt normaler Glaselemente PV-Elemente verbaut und mit dem Stromnetz des Hauses verbunden.

Glas-Glas-Module vs. Glas-Folie: Ein Vergleich

“Nicht alles ist Gold was glänzt” – dieses Sprichwort passt nachfolgend ganz gut, denn auch wenn Glas-Glas-Module und Glas-Folien-Module zu Beginn denselben Ertrag ermöglichen, gibt es zwischen den beiden Varianten einige signifikante Unterschiede. Vor allem über einen langen Zeitraum hinweg fallen die Unterschiede auf, sodass sich ein Vergleich lohnt.

Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit

PV-Module aus Doppelglas sind deutlich langlebiger als die Varianten aus Glas-Folie. Dies liegt an der Beständigkeit des Materials. Echtglas kann nicht vergilben und so garantieren viele Hersteller bei Glas-Glas-Modulen die Haltbarkeit auf bis zu 40 Jahre. Demgegenüber sind Glas-Folien-Module spätestens alle 25 Jahre auszutauschen (ab da ist der Grad der Vergilbung zu weit fortgeschritten).

Auch bei der Widerstandsfähigkeit haben Glas-Glas-Module die Nase vorn, wobei es dabei große Unterschiede gibt. So können Kunstglas-Module ebenfalls einiges an Druck absorbieren und erst im Alter zeigen sich die Unterschiede (Kunststoff wird schneller porös als Glas). 

Unterschiede in der Leistung

Bei der Leistung gibt es bei neuwertigen Modulen erstmals keinen Unterschied, denn es kommt stets auf die verbauten Solarzellen (polykristallin oder monokristallin) an. Werden die Module nicht gewartet und gereinigt, so haben Glas-Glas-Module nach 25 Jahren noch eine Leistung von 89,8 Prozent, während die Glas-Folien-Module auf 86,65 Prozent kommen.

Zukunftstrend: Bifaziale Module und ihre Bedeutung

Wie bereits erwähnt, wird die Technik rund um Photovoltaikanlagen stets erweitert. In diesem Zusammenhang spielen bifaziale Module eine wichtige Rolle. Diese Solarzellen können sowohl mit der Vorder- als auch der Rückseite Strom generieren. Maßgeblich für den Gewinnungseffekt ist der Rückstrahleffekt des Untergrunds, der wissenschaftlich “Albedo” genannt wird.

Mehrwert durch doppelte Lichtaufnahme

Bifaziale, beziehungsweise auch bifacial geschrieben, Module können von beiden Seiten Strom gewinnen. Wie hoch der Mehrwert ausfällt, hängt bei diesen Modulen immer von den verwendeten Zellen ab. Kommen sogenannte PERC-Zellen zum Einsatz (PERC = Passivated Emitter and Rear Cell), liegt der Wirkungsgrad zwischen 60 und 70 Prozent. Diese Zellen reflektieren Rotlicht und machen es für die Zellen verfügbar.

Alternativ zum PERC, gibt es auch noch die n-Type-Halbleiter-Module. Diese sind deutlich effizienter und haben einen Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent. Möglich wird dies durch die Umkehr des p-n-Übergangs. So erfolgt der Stromfluss von positiv (p) zu negativ (n). Durch die Umkehr sind die Module weniger anfällig gegenüber Ladungsverluste und ermöglichen in Verbindung mit monokristallinen Modulen einen Wirkungsgrad von 95 Prozent.

Beste Einsatzgebiete für bifaziale Module

Einen weiteren Faktor für die Leistungsfähigkeit gibt der Rückstrahleffekt (Albedo-Wert) an. Dabei gilt, dass je heller die Oberfläche ist, desto mehr Sonnenlicht wird reflektiert und desto höher fällt der Ertrag aus. Dabei gilt allerdings zu beachten, dass der Abstand zwischen Modul und Untergrund möglichst groß sein muss.

Somit eignen sich unter anderem Carports, Terrassen und anderen Flachdächer gut als Ort für die Photovoltaikmodule. Eine Besonderheit sind in diesem Zusammenhang die Solar-Glaszäune, die ebenfalls einiges an Strom liefern können (am besten in Ost-West-Ausrichtung).

Wirtschaftliche Aspekte von PV Glas-Glas-Modulen

Vor der Installation und Kauf spielen selbstverständlich auch wirtschaftliche Aspekte eine wichtige Rolle. Der reine Preis ist dabei nicht ausschlaggebend, sondern kann nur im Zusammenhang mit dem Ertrag genau beziffert werden. Grundsätzlich sind Glas-Glas-Module rund 14 Prozent teurer als die Folienvarianten. Ein Modul kostet dabei im Schnitt 180 Euro. 

Empfehlung: Bei großen (und freien) Flächen empfehlen sich Glas-Glas-Module, da diese deutlich robuster und über eine längere Zeit hinweg genutzt werden können. Glas-Folien-Module eignen sich dagegen für kleine Flächen, die teils auch verschattet sein können (beispielsweise Balkonkraftwerke).

Kosten-Nutzen-Analyse von Langzeitinvestitionen

Beim Vergleich zwischen Glas-Glas zu Glas-Folien-Modulen verhält es sich ähnlich wie beim Vergleich zwischen Benzin- und Dieselmotoren. So sind Glas-Glas-Module teurer in der Anschaffung, liefern über den Zeitraum hinweg allerdings auch einen tendenziell höheren Ertrag. In diesem Zusammenhang haben die reinen Glasmodule noch einen weiteren Vorteil. Aufgrund der robusten Hülle sinken die Wartungskosten und eine Reparatur muss nur selten durchgeführt werden.

Auf eine lange Nutzungsdauer hinweg haben Glas-Glas-Module somit einen höheren Vorteil.

Wartung und Lebensdauer im Wirtschaftsvergleich

Auch bei der Wartung haben Glas-Glas-Module einen Vorteil. Da eine regelmäßige Reinigung ausreicht und diese dank glatter Flächen deutlich schneller erledigt ist, liegen die Kosten zwischen 1 und 3 Euro pro Quadratmeter. Der Austausch eines kompletten Moduls kann bis zu 500 Euro betragen, wobei dies bei Glas-Glas-Modulen deutlich seltener der Fall ist.

Als Beispiel: Die Wartungskosten einer mittleren Solaranlage (bis 10 kWp) liegen im Mittel zwischen 100 und 200 Euro pro Jahr. Glas-Folien-Anlagen sind hierbei eher im höheren Bereich angesiedelt.

Installation und Inbetriebnahme von PV Glas-Glas-Modulen

Nach der eigentlichen Planung (wo neben der Sonneneinstrahlung auch die Tragfähigkeit des Dachs zu berücksichtigen ist) kann die Installation der Photovoltaikanlage angegangen werden. Im ersten Schritt wird das Grundgerüst montiert, wobei Dachhaken und Montageschienen fest mit dem Dach verbunden werden.

Im Anschluss daran werden die Solarmodule mit dem Gerüst verschraubt und die Module miteinander verbunden (in der Regel mittels Parallelschaltung, da der Ertrag dadurch nochmals geringer sein kann). Schließlich werden alle Kabel verlegt und der Wechselrichter montiert (dieser wandelt Gleich- in Wechselstrom um).

Schließlich erfolgt der Anschluss am Kreislauf des Hauses und mit Installation des Einspeisezählers muss die Anmeldung beim Netzbetreiber erfolgen. Sobald dieser seine Zustimmung erteilt, wird der Wechselrichter auf die Netzanforderungen eingestellt und eine Verbindung hergestellt. Dabei erfolgt auch die Abnahme durch einen Sachverständigen.