Kurz gesagt
PV-Module reflektieren nicht wie ein idealer Spiegel: Je nach Glasoberfläche wird das Licht enger gebündelt oder breiter gestreut. Der Modultyp beschreibt dieses Verhalten und bestimmt damit, wie lange und wie hell eine Reflexion an einem Ort ankommt. Jede PV-Fläche trägt genau einen Modultyp.
8.1 So geht's
- In der Objektkarte der PV-Fläche im Feld „Modultyp“ einen Modultyp wählen. Neue Flächen erhalten das erste sichtbare, nicht veraltete Systemmodul als Startwert.
- Für Messwerte eines bestimmten Moduls im Dialog „Modultypen verwalten“ (Zahnrad neben dem Feld) „Neuer Modultyp“ anlegen oder ein Systemmodul mit „Kopieren“ als Vorlage nehmen (außer „Perfekt verspiegelt“, das keine Kennlinien hat).
- Kennlinien je Einfallswinkel (0° bis 90° in 10°-Schritten) eintragen, im „Hinweis“ Herkunft und Messmethode der Werte festhalten. Der Hinweis erscheint im Bericht.
| Art | Herkunft | gilt in |
|---|---|---|
| Systemmodul (Kennzeichen „Standard“) | Admin-Bereich, im Editor nicht änderbar | allen Projekten |
| eigener Modultyp | „Neuer Modultyp“ oder „Kopieren“, in beiden Tarifen | nur dem Projekt, in dem er angelegt wurde |
8.2 Kennlinien
Das reflektierte Licht verteilt sich auf eine Reflexionskeule. Ihre Form hängt vom Einfallswinkel θ ab, dem Winkel zwischen Sonnenrichtung und Flächennormale.
| Kennlinie | Einheit | Bedeutung |
|---|---|---|
| „Leuchtdichte“ | cd/m² | Helligkeit der Reflexion bei 100.000 lx auf der Moduloberfläche, unabhängig vom Einfallswinkel; Laborwerte bei anderer Beleuchtungsstärke vorher umrechnen |
| „Offset δ“ | ° | Verschiebung der Keulenmitte gegenüber der idealen Spiegelrichtung zu flacheren Winkeln; 0° = rein spiegelnd |
| „Längsachse“ | ° | Öffnungswinkel in der Einfallsebene |
| „Querachse“ | ° | Öffnungswinkel senkrecht dazu |
Sind beide Achsen gleich, ist die Keule kreisrund, sonst elliptisch; bei flachem Einfall wird die Längsachse länger. Zwischen den Stützwinkeln wird linear interpoliert.
Zonen. Die Keule kann aus „Kern“, „1. Kranz“ und „2. Kranz“ bestehen, jede Zone mit eigener Leuchtdichte und eigenen Achsen; der Offset δ gilt gemeinsam. Innerhalb einer Zone ist die Leuchtdichte gleichmäßig; liegt eine Richtung in mehreren Zonen, gilt die innerste.
Perfekter Spiegel. Das Systemmodul „Perfekt verspiegelt“ hat keine Kennlinien: Die Reflexion hat die Leuchtdichte der Sonne (Reflexionsgrad 100 %) und trifft nur Richtungen innerhalb der gespiegelten Sonnenscheibe. Es beschreibt eine Obergrenze der Blendwirkung.
Wie die Keule in die Treffer- und Helligkeitsrechnung eingeht, beschreiben Kap. V.3 und Kap. V.5.
8.3 Unterschiede zwischen Modultypen
Wie stark ein Modul reflektiert, hängt maßgeblich vom Deckglas ab. Die Reflexionsprofile verschiedener Gläser liegen teils um Größenordnungen auseinander.
Welche Glasarten es gibt, wie sie blenden, welche Systemmodule sie abbilden und wie aus Messberichten ein eigener Modultyp entsteht, beschreibt Kap. 8.6. Die Systemmodule enthalten generische Werte für Glasklassen; „Phytonics Folie“ beruht auf Herstellerangaben, für die keine Gewähr übernommen wird.
Details: BRDF-Messung, Zonen aus Messwerten, nicht-spekulare Reflexion
BRDF-Messung. Am belastbarsten entstehen die Kennlinien aus Labormessungen der bidirektionalen Reflexionsverteilungsfunktion (Ruesch et al. 2016; Babin et al. 2022, Kap. V.10): je Einfallswinkel maximale Leuchtdichte, Längs- und Querachse und Lage des Maximums (Offset δ). Messungen reichen meist nicht bis 90°; Werte darüber sind extrapoliert.
Homogene Zonen. Eine reale Reflexion fällt kontinuierlich zum Rand ab. Mit dem Maximalwert über den ganzen Zonenquerschnitt liegt die berechnete Helligkeit eher zu hoch; bis zu drei Zonen verringern diese Überschätzung. Wie Zonen konservativ angelegt werden, steht in Abschnitt 8.4.
Nicht-spekulare Reflexion. Bei stark streuenden Gläsern (z. B. satiniert) liegt das Maximum bei flachem Einfall deutlich neben der Spiegelrichtung; das bildet der Offset δ ab. Er lässt sich auch aus der beobachteten Lage eines Blendflecks bestimmen.
Ältere Modultypen tragen statt zweier Achsen eine einzige Bündelaufweitung; die Keule ist dann kreisrund.
8.4 Worauf achten
- Ohne Modultyp startet keine Simulation. Das gilt auch, wenn der zugewiesene Modultyp nicht mehr verfügbar ist, etwa ein entferntes Systemmodul; die To-Do-Liste meldet beides.
- Zonen konservativ anlegen. Jede Zone erhält die Leuchtdichte an ihrer Innenkante, also den höchsten Wert in der Zone, nicht einen Mittelwert. Dann liegt die Stufung überall über der stetig abfallenden gemessenen Keule, und Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke werden eher überschätzt als unterschätzt. Die Außenkante der äußersten Zone dorthin legen, wo die Messung auf etwa 1 % des Spitzenwerts abgefallen ist: Unterschätzt wird nur, was jenseits dieser Kante liegt, und die Blendminuten hängen allein an ihr. Mehr Zonen bringen die Helligkeit näher an die Messung, ändern die Blendminuten aber nicht.
- Messberichte vor der Übernahme prüfen. Messberichte sind nicht genormt. Zu klären ist vor allem, worauf sich die 100.000 lx beziehen: auf die Moduloberfläche, wie es die Kennlinie hier erwartet, oder auf eine Fläche senkrecht zum einfallenden Licht; im zweiten Fall sind die Werte durch cos θ_i zu teilen. Verschiedene Prüfinstitute kommen am selben Modultyp bei flachem Einfall zu deutlich verschiedenen Werten; im Zweifel den höheren Bericht verwenden und die Quelle im Hinweistext des Modultyps nennen.
- Ergebnisse sind festgeschrieben. Die Kennlinien gehen beim Start in die Simulation ein; spätere Änderungen an Kennlinien und Zonen ändern bestehende Ergebnisse nicht (Kap. 12). Hinweistext, Hersteller und das Kennzeichen „veraltet“ zeigt der Bericht dagegen in der aktuellen Fassung aus dem Admin-Bereich.
- Löschen eines eigenen Modultyps setzt die betroffenen PV-Flächen auf den Standard-Modultyp, das erste sichtbare, nicht veraltete Systemmodul.
- Neue Modultypen starten mit Beispielwerten, keiner Kennlinie eines bestimmten Moduls. Der Kern braucht mindestens einen Leuchtdichte-Wert größer 0.
- Verschmutzung, Alterung, Feuchtigkeit und Schnee bildet der Modultyp nicht ab.
8.5 Modultypen in den Richtlinien
Was die Leitfäden zum Modul sagen, steht in Kap. VI.1, Kap. VI.2 und Kap. VI.4. Die Kernaussage für die Wahl des Modultyps: LAI-Hinweise und OVE R 11-3 rechnen mit einem ideal spiegelnden Modul; das bildet „Perfekt verspiegelt“ nach, mit der Sonne als Scheibe statt als Punktquelle. Das Eckpunktepapier des Fernstraßen-Bundesamts verlangt, modultypische Reflexionen wie die Bündelaufweitung zu berücksichtigen; dafür wird ein realer Modultyp gewählt. Leuchtdichteschwellen aus den Leitfäden werden im Bericht mit dem Filter „Leuchtdichte ≥“ gesetzt (Kap. V.8).