Heute möchte ich über ein Thema sprechen, das vielen Besitzern von Photovoltaikanlagen Sorgen bereitet: die Verschattung.
In diesem Beitrag wirst du alles Wissenswerte über Verschattung erfahren, warum sie problematisch ist und wie du sie bei der Planung und Installation deiner Photovoltaikanlage vermeiden kannst.
Das Wichtigste in Kürze:
- Verschattung tritt auf, wenn ein Objekt den direkten Lichteinfall auf die Solarzellen blockiert.
- Verschattung beeinflusst die Leistung von Solarmodulen, indem einige Solarzellen ausfallen und den Stromfluss beeinträchtigen, was zu einem Verlust an Energie führt.
- Es gibt verschattungsresistente Solarmodule, die durch Bypass-Dioden, Mikro-Wechselrichter oder optimierte Zelldesigns die Verschattungsresistenz verbessern können.
- Gegenmaßnahmen gegen Photovoltaik-Verschattungen können Baumaßnahmen, modulbasierte Maßnahmen, Optimierung der Drehausrichtung, und eine gründliche Verschattungsanalyse sein.
Was ist Verschattung und warum ist sie problematisch?
Ein kurzer Überblick über Verschattung
Verschattung tritt auf, wenn ein Objekt, wie zum Beispiel ein Baum, ein Gebäude oder sogar Schmutz auf den Solarmodulen, den direkten Lichteinfall auf die Solarzellen blockiert. Dies kann die Leistung der Photovoltaikanlage beeinträchtigen und den Ertrag an elektrischer Energie reduzieren.
Ursachen für Photovoltaik Verschattungen
Eine Photovoltaikanlage ist nur so effizient wie ihre Solarmodule. Leider gibt es viele verschiedene Faktoren, die zu Verschattungen führen können und den Ertrag des Gesamtsystems mindern.
Um diesem Gefahrenpotenzial zu begegnen, ist es wichtig, sich über die möglichen Verschattungskomponenten im Klaren zu sein. Hier stelle ich die vier wichtigsten Ursachen für Photovoltaik Verschattungen vor.
- Jahresbedingte Verschattungen sind ein natürliches Phänomen, das durch die jahreszeitlichen Veränderungen des Sonnenstands verursacht wird. Während die Sonne im Sommer höher steht und somit weniger wahrscheinlich von Gebäuden oder Bäumen verdeckt wird, kann sie im Winter von Hindernissen eingeschränkt sein und somit weniger Strom erzeugen.
- Standortabhängige Verschattungen werden durch die baulichen Gegebenheiten am Standort, an Nachbargebäuden oder in der Umgebung verursacht. Dies können Bäume, Zäune, Nachbargebäude, Kamine, Strommasten und Stromleitungen, Satellitenschüsseln oder Hochantennen und Blitzableiter sein.
- Gebäudebedingte Photovoltaik Verschattung wird meist von Dachgauben, Schornsteinen und Fassadenvorbauten des eigenen Gebäudes verursacht.
- Eigenverschattung: Auch das Solarmodul selbst kann zum Verschattungsfaktor werden, vor allem, wenn es mit Aufdachständern für die Flachdachmontage konzipiert ist. Schrauben und Klemmen können ebenfalls einen Schatten auf die Solarmodule werfen.
- Kurzzeitige Verschattung: Selbst bei optimalen Umgebungsbedingungen kann es aufgrund von Witterung und Verschmutzung zu Verschattungen kommen. Diese kurzzeitigen Verschattungen werden durch Nebel, herumfliegendes Laub, Regen, Hagelkörner, Schnee, Laubablagerungen, Vogelkot und Staubschichten verursacht.
Die Auswirkungen von Verschattung auf Photovoltaikanlagen
Solarmodule sind ein wichtiger Bestandteil von Photovoltaikanlagen und erzeugen durch die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie Strom. Doch Verschattung kann die Effizienz dieser PV-Anlagen beeinträchtigen. Hier erkläre ich, wie Verschattung die Leistung von Solarmodulen beeinflusst und welche Auswirkungen es auf die Photovoltaikanlage hat.
Wie beeinflusst Verschattung die Leistung von Solarmodulen?
Solarmodule bestehen aus mehreren Solarzellen, die in der Regel bis zu 72 Einzeleinheiten enthalten. Diese hohe Zahl ist notwendig, damit die geringe Spannung der Solarzellen zu einer netzkompatiblen Spannung zusammengeschaltet werden kann.
Wenn nun einige Solarzellen aufgrund von Verschattung ausfallen, reduziert sich die Gesamtspannung des Solarmoduls. Doch dies ist nicht das größte Problem.
Tatsächlich wirken verschattete Solarzellen wie eine Stromflussbremse: Ihre Stromerzeugung ist nicht nur eingeschränkt, sondern sie beeinträchtigen gleichzeitig den Stromfluss der Energie, die in den nicht verschatteten Solarzellen erzeugt wird.
Dies hat zur Folge, dass nur ein Bruchteil der effektiv in den nicht verschatteten Solarzellen gewonnenen Energie im Stromkreislauf ankommt.
Welche Auswirkung hat eine Verschattung von einem Modul?
Eine Verschattung von einem einzelnen Photovoltaik-Modul hat entscheidende Auswirkungen auf die Energieproduktion. Während normale Module in der Lage sind, direkte und indirekte Sonneneinstrahlung zu nutzen, um Strom zu erzeugen, kann ein verschattetes Modul nur noch diffuse Sonnenstrahlen verwenden.
Daher sollte bei der Planung einer Photovoltaikanlage immer auch eine sorgfältige Verschattungsanalyse durchgeführt werden. Diese Analyse kann dabei helfen, mögliche Schatteneinflüsse frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.
Elektronenstau – Ein gefährliches Risiko
Nicht nur hat Verschattung einen negativen Einfluss auf den Gesamtertrag der Photovoltaikanlage, es kann auch andere Folgen nach sich ziehen.
Besonders gefürchtet ist der Elektronenstau, der im schlimmsten Fall eine Beschädigung oder sogar Entflammung empfindlicher Photovoltaikbauteile verursachen kann.
Welche Solarmodule sind verschattungsresistent?
Verschattungsresistente Solarmodule zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, auch bei einer gewissen Verschattung eine gute Leistung zu erbringen.
Hierfür gibt es mehrere Technologien, die bei der Konstruktion von Solarmodulen verwendet werden können, um eine möglichst hohe Leistung bei verschatteten Bedingungen zu erzielen.
Eine davon ist die Verwendung von Bypass-Dioden, die den Stromfluss innerhalb des Moduls steuern und somit eine Verlustminimierung bei Teil-Verschattung ermöglichen.
Auch Solarmodule mit Mikro-Wechselrichtern oder optimierten Zelldesigns können die Verschattungsresistenz verbessern.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass kein Solarmodul vollständig verschattungsresistent ist, sondern nur eine Reduktion des Energieverlusts bei Teilverschattung erzielt werden kann.
Gegenmaßnahmen gegen Photovoltaik-Verschattungen – was kannst du tun?
Wenn du bereits eine Photovoltaikanlage hast oder planst, eine zu installieren, solltest du die möglichen Ursachen für Verschattungen kennen und dafür geeignete Maßnahmen ergreifen.
Denn je mehr deine Solarmodule von Schatten betroffen sind, desto geringer ist ihre Effizienz und desto geringer ist auch der Ertrag, den du aus ihnen ziehen kannst.
Glücklicherweise gibt es eine Reihe von Gegenmaßnahmen, die du ergreifen kannst, um die Verschattung zu minimieren und den Ertrag deiner Photovoltaikanlage zu steigern. Hier sind ein paar Möglichkeiten, die du in Betracht ziehen solltest:
Baumaßnahmen gegen Verschattung
Wenn die Verschattung durch Faktoren des eigenen Besitzes initiiert wird, ist es meist die kostengünstigere Variante, das Problem mit baulichen Maßnahmen anzugehen.
Dies kann beispielsweise das Versetzen von Antennen, Satellitenschüsseln oder Blitzableitern, das Umsetzen von Strommasten durch den örtlichen Stromnetzbetreiber, das Fällen von Bäumen oder bauliche Veränderungsmaßnahmen an Gebäudeteilen wie Dachgauben sein.
Gegenmaßnahmen mittels Solarmodulen
Wenn die Ursache der Verschattung im Besitz eines Dritten liegt, kannst du dennoch Maßnahmen ergreifen, um die Verschattung zu minimieren.
Hierfür hält der Photovoltaikmarkt geeignete Produkte bereit, mit deren Hilfe du die Verschattung umgehen oder zumindest den Ertragsverlust reduzieren kannst. Hier ein paar häufig genutzte Verfahren:
- Verwende Solarmodule mit Bypass Dioden. Diese Dioden ermöglichen es, dass der Strom durch die verschatteten Solarzellen fließen kann, anstatt aufzuhalten.
- Optimiere die Drehausrichtung deiner Solarmodule, um die Auswirkungen der Verschattung zu minimieren.
- Wähle Dünnschichtmodule, die eine höhere Effizienz aufweisen und weniger empfindlich auf Verschattungen reagieren.
- Überlege, ob du die Solarmodule in Parallelschaltung anstatt in Reihenschaltung anbringst. So kannst du den Ertragsverlust durch Verschattung reduzieren.
- Überlege, ob du überbrückende Wechselrichter verwenden möchtest, um den Stromfluss zu optimieren.
- Überprüfe, ob es sinnvoll ist, Solarmodule auf verschatteten Flächen wegzulassen und stattdessen an anderer Stelle zu installieren.
In jedem Fall solltest du sorgfältig abwägen, welche Maßnahmen am besten zu deiner Situation passen.
Vor der Installation: Die Verschattungsanalyse
Um sicherzustellen, dass die Anlage auch den gewünschten Ertrag bringt, ist es wichtig, den Schattenverlauf an allen Tagen einer jeden Jahreszeit zu beobachten. Dies kann man mit einer Verschattungsanalyse erreichen.
Einfache und kostengünstige Lösung: Sonnenbahnindikator
Ein einfacher Sonnenbahnindikator kann bereits eine sehr effektive Einschätzung einer möglichen Verschattung liefern.
Hierbei legt man eine Sonnenbahnfolie in das Gerät ein, sucht den geplanten Anlagenstandort auf, richtet den Indikator nach Süden aus und sieht durch das Okular, welche Objekte die Photovoltaikanlage zu welcher Uhrzeit verschatten würden.
Eine Quantifizierung der Schattenbildung lässt sich allerdings nicht erreichen, da hierfür eine Einschätzung eines erfahrenen Solarteurs oder ein elektronisches Gerät notwendig ist.
Umfangreiche Verschattungsanalyse mit elektronischen Geräten
Eine umfangreiche Verschattungsanalyse ist mit elektronischen Geräten wie dem Solmetric SunEye 210 möglich.
Das tragbare Gerät bewertet die potenzielle Sonnenenergie unter Berücksichtigung der Verschattung, indem es schattengebende Objekte simuliert und Dachneigung und Azimut (Winkel zwischen der Vertikalebene) misst. Die Daten können auf dem PC gespeichert werden und bieten eine solide Grundlage für die Planung der Photovoltaikanlage.
Professionelle Verschattungsanalyse durch Solarteure
Wer es sich nicht leisten möchte, ein elektronisches Gerät anzuschaffen, kann eine Verschattungsanalyse durch Solarteure beauftragen.
Diese arbeiten meist mit Planungs- und Simulationssoftware für Photovoltaik-Systeme, die eine umfangreiche Produktdatenbank enthalten.
So kann man sicher sein, dass man mit den neuesten Daten arbeitet und eine fundierte Entscheidung für die Photovoltaikanlage trifft.“
Fazit
Verschattung tritt auf, wenn ein Objekt wie ein Baum, ein Gebäude oder Schmutz direkten Lichteinfall auf die Solarzellen blockiert. Dies kann die Leistung der Photovoltaikanlage beeinträchtigen und den Ertrag an elektrischer Energie reduzieren.
Es gibt viele Faktoren, die zu Verschattungen führen können, einschließlich jahreszeitabhängiger, standortabhängiger, gebäudebedingter und eigenbedingter Verschattungen.
Es ist wichtig, eine gründliche Verschattungsanalyse durchzuführen, um die beste Ausrichtung und Verteilung der Solarmodule zu gewährleisten.
Gegenmaßnahmen können Baumaßnahmen, Solarmodultechnologien und Optimierungen beinhalten. Es ist wichtig, sorgfältig abzuwägen, welche Maßnahmen am besten zu einer bestimmten Situation passen.
