Forscher der Hamad Bin Khalifa University in Katar haben die technoökonomische Leistungsfähigkeit von fünf mastmontierten Photovoltaikkonfigurationen für netzferne Geräte in heißen, ariden Umgebungen untersucht, in denen der Zugang für Wartungsarbeiten möglicherweise eingeschränkt ist. Die Systeme sind für Anwendungen wie Straßenbeleuchtung, Kameras, Sensoren und Telekommunikationsgeräte vorgesehen.
Das Team überwachte die Konfigurationen von August 2025 bis August 2026 auf der Außenprüfanlage des Qatar Environment and Energy Research Institute in Doha. Die Testgruppe umfasste U-IBC- und bifaziale Module, die entweder mit einer Neigung von 22 Grad oder vertikal installiert waren, sowie eine achteckige vertikale Photovoltaikröhre. Elektrische Leistung und Umweltbedingungen wurden in Abständen von einer Minute erfasst; nach der Datenprüfung blieben 311 Tage an Daten übrig.
Die Forscher kombinierten Feldmessungen mit analytischen Modellen, um Energieerzeugung, Verschmutzung, Verschattung und windbedingte strukturelle Anforderungen zu untersuchen. Außerdem dimensionierten sie die Systeme zur Versorgung einer täglichen Last von 1 kWh unter Bedingungen geringer Einstrahlung, bewerteten die Installationsflächen und schätzten den erforderlichen Batteriespeicher anhand von drei Referenztagen.
Die Studie ordnete die Konfigurationen anhand von sechs Kriterien ein: installierte Leistung, benötigte Fläche, Speicher, Wartung, Verschattungsresilienz und strukturelle Kompaktheit. Zusätzliche Analysen untersuchten, wie sich die Ergebnisse bei unterschiedlichen Gewichtungen der Kriterien, Temperaturen und Kosten veränderten.
Laut dem korrespondierenden Autor Khaled Aʼamar beeinflusst die Geometrie jedes Designs die Auswirkungen von Staub erheblich. Wenn die Module nicht gereinigt werden, benötigen geneigte Module 16,04 % mehr Photovoltaikleistung, um die Verluste durch Verschmutzung auszugleichen, während die vertikale Photovoltaikröhre zusätzliche 0,70 % benötigt.
Die Verschattung wurde unter den Bedingungen in Doha als eine noch bedeutendere Einschränkung identifiziert. Das Modell der Forscher zeigt, dass die planaren Konfigurationen keine Energie mehr erzeugen, sobald die Verschattung 67 % überschreitet, während die Röhrenkonfiguration weiterhin betrieben werden kann.
Die Ergebnisse identifizierten keine allgemein beste Option. Geneigte bifaziale Module erfordern die geringste installierte Leistung, wenn ein Standort keinen wesentlichen Einschränkungen unterliegt. Wenn jedoch der Wartungszugang, die Verschattung, der verfügbare Platz oder strukturelle Beschränkungen von Bedeutung sind, weist die vertikale Röhre die geringste kombinierte Beeinträchtigung auf, obwohl sie eine ungefähr 2,7-mal höhere Basiskapazität erfordert.
Die Forscher entwickelten Indizes zur Quantifizierung der zusätzlichen Planungsanforderungen, die mit diesen Einschränkungen verbunden sind, und schlugen einen Rahmen mit sechs Kriterien zur Auswahl von Konfigurationen entsprechend den Standortbedingungen vor. Die Ergebnisse werden in der Studie „Techno-Economic Analysis of Off-Grid Pole-Mounted Photovoltaic Configurations for Accessible and Inaccessible Sites in Arid Climates“ veröffentlicht, die in Solar Energy erschienen ist.
Quellen: pv magazine.