Albedo bezeichnet die Reflektivität einer Oberfläche – also den Anteil des Sonnenlichts, den eine Oberfläche in die Atmosphäre zurückreflektiert. Sie wird als Prozentsatz ausgedrückt, wobei 0 % eine vollständig absorbierende Oberfläche und 100 % eine perfekt reflektierende Oberfläche bedeuten. Albedo spielt eine entscheidende Rolle bei der Energieerzeugung vertikaler bifazialer Solarmodule, die Strom mithilfe von Sonnenlicht erzeugen, das auf beiden Seiten des Moduls eingefangen wird.
Oberflächen mit höheren Albedo-Werten reflektieren mehr Licht auf vertikale bifaziale Paneele und erhöhen so den Energieertrag. Umgekehrt absorbieren Oberflächen mit niedriger Albedo den größten Teil des Sonnenlichts und verringern so das Potenzial zur Energieerzeugung aus reflektiertem Licht. Der Effekt ist besonders stark, wenn die Sonne so positioniert ist, dass das Licht parallel zu den Solarpaneelen verläuft und praktisch das gesamte Licht auf die Dachoberfläche trifft, was in der Tagesmitte der Fall ist, wenn die Anlage mit Azimut Ost-West ausgerichtet ist.
Warum weiße Dächer besser für die Energieerzeugung sind
Weiße oder kühle Dächer haben deutlich höhere Albedowerte und reflektieren typischerweise 70–85 % des Sonnenlichts. Diese höhere Reflektivität erhöht die Menge an Sonnenlicht, die die vertikalen bifazialen Paneele erreicht, und steigert so deren Energieertrag. Beispielsweise kann ein weißes Dach die Energieproduktion im Vergleich zu einem dunklen Dach um 20–35 % steigern, abhängig von Faktoren wie dem Azimut (Ausrichtung) der Anlage, der Höhe der Module, dem Abstand zwischen den Paneelen und der Lage des Gebäudes.
Typische Albedowerte für Flachdächer
Schwarze oder dunkle Bitumendächer mit Mineralschieferdeckung haben typischerweise einen Albedowert zwischen 5 % und 10 %, was bedeutet, dass sie nur einen kleinen Teil des Sonnenlichts reflektieren. Graue Bitumendächer oder Polymermembrandächer haben etwas höhere Albedowerte, die je nach Farbe der Membran zwischen 15 % und 40 % liegen. Weiße oder kühle Dächer sind mit Albedowerten von 60 % bis 80 % am reflektierendsten und daher sehr effektiv bei der Verbesserung der Effizienz von Solarmodulen.
Grüne Dächer, die mit Vegetation bedeckt sind, weisen normalerweise Albedowerte zwischen 15 % und 25 % auf. Schneebedeckte Dächer schließlich, die eine sehr hohe Reflektivität aufweisen, weisen Albedowerte von 80 % bis 90 % auf, insbesondere in den Wintermonaten, wenn die Schneebedeckung am stärksten ist.
Dachtyp | Albedo |
|---|---|
Schwarze Bitumenbahn | 5-15 % |
Graue Polymerbahn | 15-40 % |
Weiße Dachbahn | 60-80 % |
Gründach | 15-25 % |
Professionelle Albedo-Messungen erfordern umfangreiche Messgeräte und Fachkenntnisse. Eine einfache Schätzung kann jedoch mit einer kostenlosen Android-Anwendung namens „Albedo: A Reflectance App“ und mithilfe einer Graukarte für Fotografie durchgeführt werden, die online für etwa 10 € gekauft werden kann.
Albedo-Effekte von Schnee und Gründächern
Schnee: Schneebedeckte Dächer mit ihrer sehr hohen Albedo (80-90 %) bieten in den Wintermonaten eine hervorragende Reflektivität und steigern so die Energieausbeute bifazialer Paneele erheblich. Die saisonale Natur des Schnees begrenzt jedoch seine ganzjährige Wirkung.
Gründächer: Gründächer haben moderate Albedowerte (15-25 %). Obwohl sie weniger reflektierend als weiße Dächer sind, tragen sie im Vergleich zu dunklen Oberflächen dennoch zur Energiegewinnung bei und bieten den zusätzlichen Vorteil einer niedrigeren Betriebstemperatur.
Unsere Albedomessungen und Experimente
Over Easy Solar hat in den letzten drei Jahren umfangreiche Experimente mit Dachbahnen mit hoher und niedriger Albedo an verschiedenen Standorten durchgeführt, darunter auch in unserer Forschungs- und Entwicklungsanlage außerhalb von Oslo, Norwegen. Diese Experimente zeigen, dass selbst geringfügige Erhöhungen der Albedo zu erheblichen Energieproduktionsgewinnen bei vertikalen PV-Anlagen führen können.
Simulation des Albedogewinns für vertikale bifaziale PV-Anlagen
Während gängige Simulationssoftware wie PVSyst und PVSol den Energieertrag abschätzen kann, können sie die Komplexität von Albedo und reflektiertem Licht oft nicht genau berücksichtigen. Fortschrittliche Raytracing-Software wie Bifacial Radiance liefert präzise Ergebnisse, ist jedoch zeitaufwändig und für die meisten Dachprojekte unpraktisch.
Um dieses Problem zu lösen, hat Over Easy Solar ein eigenes Simulationsmodell entwickelt. Dieses Modell berechnet schnell und präzise den Energieertrag für vertikale Solarmodule basierend auf Standort, Azimut und Albedo und ist somit ein praktisches Werkzeug für reale Anwendungen.
Ein Beispiel für den Albedogewinn bei einer Solaranlage auf einem Dach in Südeuropa oder im Norden der USA
Wir vergleichen hier Daten von zwei Anlagen auf etwa 40 Grad Breite, repräsentativ für Madrid oder New York, an einem sonnigen Tag im September 2024. Eine befindet sich auf einem Dach mit geringer Albedo (ca. 5 %) und eine auf einem Dach mit hoher Albedo (ca. 60 %). Die Anlagen haben nicht den gleichen Azimut (Ausrichtung). Wichtig ist zu beobachten, wie sich die „Tal“- und Spitzenproduktion zwischen den Anlagen unterscheidet.
Die folgende Grafik veranschaulicht die Simulation der Energieabgabe einer vertikalen bifazialen Solaranlage mit 1 kWp auf demselben Breitengrad und mit verschiedenen Azimutwinkeln anhand unseres proprietären Simulationsmodells und vergleicht dabei die Bedingungen mit hoher (80 %) und niedriger (5 %) Albedo.
Simulation der Albedo-Gewinnung bei 37 Grad Breite für zwei verschiedene Ausrichtungen vertikaler Solarmodule
So erreichen Sie eine hohe Albedo und einen hohen Energieertrag auf einem Dach
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Albedo eines Daches zu verbessern:
Verwenden Sie weiße Dachbahnen (kühle Dächer): Produkte wie Protan Cool Roof-Membranen bieten hervorragende Reflektivität und Haltbarkeit.
Das Dach weiß streichen: Eine kostengünstige und unkomplizierte Lösung, die bei Wahl des richtigen Farbprodukts dauerhaft gute Ergebnisse liefert.
Weiße mineralische Splitt- oder Kieselsteine: Geeignet für Kies- und Bitumendächer, bieten jedoch möglicherweise nicht die gewünschte Haltbarkeit, da Splitt weggespült werden kann und Kieselsteine durch die Bedeckung mit Blättern und organischem Material beeinträchtigt werden können.
Gründächer: Zwar reflektieren sie nicht so stark wie weiße Oberflächen, bieten aber dennoch eine bessere Albedo und zudem eine niedrigere Betriebstemperatur, was ebenfalls den Energieertrag steigert.
Die Wahl einer Dachlösung mit hoher Albedo kann die Energieproduktion im Vergleich zu dunklen Dächern um 20-35 % steigern. Kontaktieren Sie uns, um zu besprechen, wie Albedo unter Berücksichtigung der Lage, des Azimuts und der aktuellen Albedo-Eigenschaften Ihres Dachs zur Unterstützung der Energieproduktion beitragen kann.
