Es ist eine düstere Erkenntnis für Betreiberinnen und Betreiber von PV-Anlagen: Es kann nicht immer die Sonne scheinen. Doch was, wenn sie das tut und unsere Solarmodule trotzdem nicht ihre volle Power entfalten können? Schornsteine, Satellitenschüsseln oder Gebäude in der Nachbarschaft – sie alle können dafür sorgen, dass die PV-Zellen unserer Solarmodule verschattet werden. Was passiert dann eigentlich? Wie schlimm kann so ein kleiner Schattenwurf schon sein und was können wir tun, um ihn auszugleichen? Wir verraten alle Details zu Verschattungen in der Photovoltaik.
Gründe für Verschattungen von Solarzellen
Wer Photovoltaik-Pläne schmiedet, fragt sich früher oder später, welche die perfekte Position für die Solarmodule auf dem Dach ist. Wo trifft die Sonne die Zellen optimal? Diese Frage ist gar nicht so leicht zu beantworten, denn es kann vorkommen, dass die Pole-Position auf dem Dach zur Mittagszeit beispielsweise optimal ist, doch mit dem Verlauf der Sonne schiebt sich ein dunkler Schatten auf unsere Module – und auf unsere Photovoltaik-Träume. Die Gründe dafür sind vielfältig – schauen wir uns einige typische Übeltäter an.
Benachbarte Gebäude oder Bauwerke
Wenn Bauwerke in der Nähe der Solaranlage stehen, können sie Schatten auf die Solarmodule werfen und die Energieerzeugung beeinträchtigen.
Vegetation
Bäume, Sträucher oder andere Pflanzen, die in der Nähe der Module wachsen und gedeihen, können den Paneelen im Laufe des Tages die Sonne klauen. Wer im Winter plant, sollte daran denken, dass sich im Frühjahr und Sommer zusätzliches Blattwerk mit sonnt.
Geografie
Die geografischen Merkmale des Geländes können zu temporären Verschattungen führen. Insbesondere in bergigen Regionen, wenn sich die Sonne hinter einem Hügel oder einem Berg versteckt.
Bauliche Elemente
Antennen, Masten oder andere bauliche Elemente können ihre Schatten auf die Solarmodule werfen.
Schmutz oder Ablagerungen
Schmutz, Staub oder andere Ablagerungen auf den Solarmodulen können ebenfalls die Lichtabsorption beeinträchtigen und somit die Effizienz der Solarenergieerzeugung reduzieren.
Benachbarte Module
Da beißt sich die Katze in den Schwanz. Ist die Aufständerung der Anlage nicht optimal positioniert, können die Module sich gegenseitig verschatten.
Einflüsse von Tages- und Jahreszeit auf die Verschattung der Solarmodule
Wer den Blick gen Himmel richtet, um die Verschattung der Photovoltaik zu prognostizieren, sollte dabei auch bedenken, dass sich der Stand der Sonne ändert. Mittags steht sie am höchsten und natürlich ganz im Süden. Von morgens bis abends nimmt sie ihren Lauf über den Himmel – und mit ihr verändert sich auch der Schattenwurf.
Zudem steht die Sonne im Winter sehr viel tiefer als im Sommer. So könnte es sein, dass wir in den Sommermonaten herrlichen Sonnenschein auf unseren Modulen genießen, der Baum des Nachbarn jedoch im Herbst seine Schatten auf unsere Photovoltaik wirft.
Was passiert, wenn ein PV-Modul verschattet wird?
Wird ein PV-Modul verschattet, produziert es weniger Strom. Das haben Sie natürlich bereits vermutet und möchten es genauer wissen.
Wenn Schatten auf Teile unserer Photovoltaikanlagen trifft, erhält die betroffene Stelle weniger Energie, die sie in Strom umwandeln kann. Jedoch beeinträchtigt diese Leistungseinbuße nicht nur die Zellen, die verschattet sind, sondern im schlechtesten Fall die Leistung der gesamten Photovoltaikanlage.
Der Grund dafür ist, dass der Strom – je nach Schaltung – durch alle Module unserer Anlage fließt, bevor sie in unserer Steckdose landet. Während also die sonnengeküssten Solarzellen auf Hochtouren laufen, wird ihr Energiefluss durch die verschatteten Module ausgebremst. Der Widerstand erhöht sich in den verdunkelten Bereichen und das führt zu Leistungseinbußen.
Reihenschaltung oder Parallelschaltung?
Je nachdem, wie die Module geschaltet sind, fällt der Verlust des Photovoltaik-Ertrages mehr oder weniger gering aus. Sehen wir uns die Unterschiede einmal an.
String- oder Reihenschaltung in der Photovoltaik
Bei der String- oder Reihenschaltung werden mehrere Solarmodule in Reihe geschaltet. Dadurch entsteht eine höhere Gleichstromspannung. Für unsere Verschattungsthematik hat diese Schaltung einen großen Nachteil. Denn die Leistung des gesamten Strings wird durch das am schwächsten leistende Modul geführt – und somit begrenzt. Wenn also ein Modul in einem String durch Verschattung beeinträchtigt wird, kann das die Leistung aller Module im String reduzieren.
Parallelschaltung in der Photovoltaik
Die Alternative zur Reihenschaltung ist die Parallelschaltung der Module. Hier werden die Solarmodule nebeneinander geschaltet, um die Gesamtstromstärke zu erhöhen. Jedes Modul behält seine individuelle Spannung, der Gesamtstrom wird addiert. Das bedeutet, jedes Modul ist im Grunde für seinen eigenen PV-Ertrag zuständig. Sind Zellen verschattet, wird die Leistung anderer Module nicht direkt beeinträchtigt.
Hot-Spots durch Verschattung verhindern
Die Verschattung einzelner Bereiche der Solarzellen hat für den Stromfluss einen erhöhten Widerstand zur Folge. Dort, wo die Zellen im Dunklen liegen, kann der Solarstrom also nicht so einfach hindurchfließen – ähnlich, als stünden wir auf einem Wasserschlauch. Es entsteht eine Art Energie-Stau. Dieses Phänomen wird in der Photovoltaik Hot-Spot genannt, denn es erzeugt punktuell Hitze. Dass sich das nicht positiv auf unsere Photovoltaikanlage auswirkt, liegt auf der Hand. Darum kommen sogenannte Bypass-Dioden ins Spiel.
Sie ermöglichen es, verschattete Zellen zu umgehen und so den Energieverlust zu reduzieren bzw. die Entstehung der Hot-Spots zu vermeiden. Moderne Solarzellen sind heute alle mit Bypass-Dioden versehen, um die Auswirkungen der Verschattung zu umgehen und dafür zu sorgen, dass die PV-Anlage einen hohen Ertrag erwirtschaftet. Dennoch ist es natürlich wünschenswert, die Sonnenausbeute eines Moduls möglichst hoch zu halten. Das bringt uns zur nächsten Frage.
Was tun gegen Verschattung von Photovoltaikanlagen?
Wenn wir unsere Solaranlagen planen, wollen wir immer die besten Voraussetzungen für unsere Solarenergie schaffen. Schließlich gilt es, die nächsten 20 bis 30 Jahre einen möglichst hohen PV-Ertrag für unseren Haushalt zu erzielen. Eventuell möchten wir ja auch unser E-Auto mit PV-Power laden oder eine Wärmepumpe betreiben. Kurzum: Wir können keine Verschattungsquellen gebrauchen, die unsere Solar-Pläne durchkreuzen. Darum sehen wir uns einmal die möglichen Maßnahmen an, um Ertragseinbußen durch eine Verschattung oder Teilverschattung entgegenzuwirken.
Wenn der Grund für die Verschattung unserer Photovoltaikanlage unser Eigentum ist, gibt es Möglichkeiten, die störenden Objekte zu beseitigen. Hier ein paar Beispiele:
- Antennen oder Satellitenschüsseln auf dem Dach versetzen
- Bäume oder Sträucher umsetzen bzw. stutzen
- Dachgauben oder andere bauliche Veränderungen vornehmen
- Eigenverschattung der Module bei Installation vermeiden
Wer nicht gleich mit der Axt zur Tat schreiten möchte, kann auch technische Maßnahmen ergreifen, um Verluste durch die verschatteten PV-Module abzumildern.
- Einsatz von Modulen mit Bypass-Dioden bzw. Leistungsoptimierer
- Installation der Module in Reihenschaltung
- Einsatz von Wechselrichter mit MPP-Tracker (Maxim Power Point Tracker)
- Ausrichtung der Module optimieren
- Aussparung von Schattenfeldern bei der Belegung des Daches
- Verschattungsanalyse in Planung der Anlage mit einbeziehen
Photovoltaik vom Profi
Mit einer Photovoltaikanlage von Energieversum können Sie sich auf einen Partner mit viel Erfahrung und umfassendem Know-how verlassen. Wir sorgen dafür, dass Ihre Anlage optimal auf die Gegebenheiten Ihres Zuhauses ausgerichtet ist. Die Verschattung von Solarmodulen lässt sich aufgrund baulicher Gegebenheiten manchmal nicht komplett ausschließen. Das ist jedoch längst kein Grund, nicht auf eine Anlage für erneuerbare Energien zu setzen.
Wir kommen zu Ihnen nach Hause, sehen uns das Dach persönlich an und sprechen Ihre Wünsche und Zukunftspläne gemeinsam durch. Dazu gehört beispielsweise die Integration einer neuen Heizung oder von einem Stromspeicher, der Ihren Eigenverbrauch deutlich erhöht. Wir geben Ihnen eine realistische Einschätzung über den Ertrag und beraten Sie zum Beispiel bei der optimalen kWp-Leistung der Module.
Mit einer Anlage von Energieversum profitieren Sie außerdem auf Wunsch von einem Investitionsschutz von bis zu 25 Jahren. Er umfasst die Module, den Speicher, den Wechselrichter, eine Wallbox und die Unterkonstruktion der Anlage. Nutzen Sie das Sonnenlicht für Ihre Energiewende.
