Verschattung: Ertragsverluste reduzieren durch gründliche Planung der PV-Anlage

Verschattungen auf deiner Photovoltaikanlage sollten keinesfalls unterschätzt werden. Durch diese erzeugt deine Solaranlage weniger Strom und es kommt zu deutlichen Ertragsverlusten in der Gesamtleistung. Um Schatten im Vorfeld zu vermeiden, ist eine genaue Planung von großer Bedeutung. Doch nicht immer kann man den Verschattungen entkommen. Was bei einer Verschattung zu beachten ist und welche Folgen eine Verschattung auf deiner Solaranlage hat, erfährst du in diesem Beitrag.

Welche Folgen hat die Verschattung von PV-Anlagen?

Beim Kauf einer Photovoltaikanlage sind viele verschiedene Aspekte zu beachten. Was viele Hausbesitzer nicht wissen: Schon ein geringer Schattenwurf kann die Leistung der PV-Anlage entscheidend beeinflussen.

Mehrere Solarzellen sind in einer Reihe miteinander über ein Kabel verbunden. Auf einem Dach sind (je nach Größe) meist mehrere Reihen angebracht. Wird eines der Module verschattet, so wird der Stromfluss dieser Reihe behindert. Die Leistung der verbundenen Zellen ist nun nur noch so hoch, wie an seiner schwächsten Stelle. Durch die Verschattung wird somit die Gesamtleistung deiner Solaranlage verringert.

Ursachen für die Entstehung von Photovoltaik Verschattung

Verschattungen können durch die verschiedensten Ursachen entstehen. Hierzu sollte in jedem Fall die umliegende Gegend genauestens betrachtet werden, um mögliche Faktoren im Vorfeld ausschließen zu können.

Verschattung PV

Standortbedingte Verschattung der Solarmodule

Egal ob nebenstehende Gebäude, Hügel, Berge oder Bäume. Insbesondere große Gegenstände werfen einen enormen Schatten auf deine Solarmodule. Doch Vorsicht: Auch bereits auf dem Dach angebrachte Gegenstände wie Kamine, Satellitenschüsseln, Antennen oder sogar die eigene Dachform, können die Leistung der PV-Anlage beeinträchtigen. In vielen älteren Wohngebieten in Dörfern und Städten gibt es auch noch Freileitungen, die ggf. auf dem Dach montiert sind.

Nicht nur das Umfeld deines Hauses, sondern auch dein Solarmodul selbst kann zum Verschattungsfaktor werden. Auf Flachdächern oder Freiflächen kann beispielsweise ein zu geringer Abstand der einzelnen Module ebenfalls zu einer Verschattung führen. Diese werden durch eine besondere Unterkonstruktion aufgeständert, so dass sie die optimale Neigung haben.

PV Verschmutzung

Vorübergehende Verschattung durch Schmutz

Aufgrund verschiedener Witterungsverhältnisse und Verschmutzungen kann es zu kurzzeitigen Verschattungen auf deiner PV-Anlage kommen. In landwirtschaftlich geprägten Gebieten sind Verschmutzungen der Photovoltaikanlage keine Seltenheit. Mit einer Reinigung der Solaranlage kann schnell Abhilfe geschaffen werden. Verschattungen durch Nebel, Laub, Regen, Hagel und Schnee sind ebenfalls möglich.

PV Verschattung bedingt durch Jahres- und Tageszeiten

Doch nicht nur das Wetter, sondern auch die Jahres- und Tageszeit sind Verschattungsfaktoren. Beispielsweise steht im Sommer die Sonne wesentlich höher, als in den kalten Jahreszeiten. Hierdurch treten deutlich seltener Verschattungen auf. Ebenso kann es im Laufe eines Tages durch den jeweiligen Sonnenstand, zu einer Verschattung komme. Zum Beispiel beim Sonnenuntergang, da hier die Sonne niedriger steht.

Verschattung einer Photovoltaikanlage – Was nun?

Natürlich fragen sich nun Eigentümer einer Photovoltaikanlage: Was kann ich gegen eine Verschattung tun?

Um eine Verschattung zu beseitigen, muss vorab geklärt werden, ob der Verschattungsinitiator dem Eigentum entstammt oder in fremden Besitz ist.
Das Versetzen von eigenen Antennen, Satellitenschüsseln, Blitzableitern oder bauliche Maßnahmen können vom Eigentümer durchgeführt werden. Ebenfalls eine Reinigung der PV-Anlage bei starker Verschmutzung kann der Besitzer eigenständig beauftragen.

Wirft ein Fremdgegenstand den Schatten, kann man diesen zwar nicht umgehen, jedoch hat man verschiedene Optionen, um zumindest den Ertragsverlust zu reduzieren.

Parallelschaltung der Solarmodule mit Bypass Dioden

In der Regel wird am häufigsten die Reihenschaltung angewandt. Durch diese sind mehrere Module zusammen verschaltet, damit der erzeugte Strom in das Haus fließen kann. Jedoch gibt es die Möglichkeit eine Parallelverschaltung zu nutzen. Diese Methode bringt in Bezug auf Verschattung ein deutlich effektiveres Ergebnis.

Ein Nachteil bei dieser Schaltung ist jedoch der erhöhte Aufwand in der Montage. Damit bei einer Verschattung die übrigen Module nicht beeinträchtigt werden, können zusätzlich Bypass Dioden verwendet werden. Diese führen den Strom um das verschattete Modul herum. Zusätzlich wird das Solarmodul gegen Überhitzung und mögliche Beschädigung geschützt.

Einsatz von Leistungsoptimierern

Der Einsatz von Leistungsoptimierern ist ebenfalls eine sinnvolle Variante, um die Verluste einzelner Module bei einer Verschattung zu minimieren. Ein Leistungsoptimierer überwacht die Leistung eines einzelnen Solarmoduls und sorgt dafür, dass der Maxium Power Point (MPP) erreicht wird.

Verwendung von Dünnschichtmodulen

Im Falle einer Teilverschattung gibt es die Möglichkeit des Einsatzes von Dünnschichtmodulen anstatt poly- oder monokristallinen Modulen. Die Glas-Folien Module wiegen und kosten weniger, benötigen jedoch mehr Platz, da ein Dünnschichtmodul weniger Watt hat und somit die Anzahl der Module steigt, um dieselbe Leistung erbringen zu können.

Verschattung berechnen

Verschattung berechnen um Ertragseinbußen zu minimieren

Um mögliche Verschattungen schon im Voraus umgehen zu können, kann eine so genannte Verschattungsanalyse durchgeführt werden. Hierzu gibt es mehrere Möglichkeiten die Verschattung einer Photovoltaikanlage zu berechnen.

Analyse mit einem Sonnenbahndiagramm

Um mit Hilfe eines Sonnenbahndiagramms die Verschattungsanalyse durchführen zu können, wird zusätzlich ein Lageplan benötigt. Das Diagramm bekommt eine Höhenachse, welche trigonometisch unterteilt und auf einer Folie ausgedruckt wird. Vom Blickwinkel der Anlage aus kann man durch die Folie nun Höhen- und Azimutwinkel direkt ablesen.
Bei einer konkreten Verschattungsanalyse, sind bei Bäumen zusätzlich Transmissionsgrade zu beachten.

Verschattung der PV Anlage per Software visualisieren

Mit Hilfe von moderner Software können in 3D-Optik Verschattungen nachgestellt werden. Hierbei ist leicht erkennbar, welche Bereiche deines Daches mit Solarmodulen ausgestattet werden können und welche frei bleiben sollten.

Photovoltaik Verschattung mit digitalen Messgeräten ermitteln

Digitale Hilfsmittel zur Verschattungsanalyse sind bestimmte Systeme. Je nach Programm, muss lediglich ein Digitalfoto erstellt werden. Anschließend werden Horizontlinien erstellt. Nun können Verluste durch Verschattung angezeigt werden. Ebenfalls gibt es die Möglichkeit die Bilder in ein Simulationsprogramm zu übertragen, wo sie anschließend ausgewertet werden.

 

Häufig gestellte Fragen zu PV-Verschattung

Welche Auswirkungen hat die Verschattung von Solarmodulen auf den PV-Ertrag?

Die Leistung der verbundenen Module (in einer Reihe) ist durch den Schatten nur noch so hoch, wie an der schwächsten Stelle. Somit kann bereits durch eine Teilverschattung deine PV-Anlage nicht mehr die gewünschte und ursprünglich geplante Gesamtleistung erbringen.

Wie vermeide ich Verschattung?

Eine Verschattung kannst du im Vorfeld durch eine so genannte Verschattungsanalyse überprüfen. Hierzu gibt es die verschiedensten Berechnungsarten zur Feststellung. Darunter die Analyse mit Sonnenbahndiagramm, Software oder digitalen Messgeräten.

Wie können Ertragseinbußen bei Verschattung minimiert werden?

Vorab sollte geklärt werden, woher der Verschattungsinitiator stammt. Auf dem Dach angebrachte Gegenstände kannst du versetzen lassen. Bei Verschmutzung der Photovoltaikanlage solltest du eine professionelle Reinigung in Betracht ziehen. Werfen Fremdgegenstände einen Schatten, kannst du mithilfe einer Parallelschaltung, Leistungsoptimierern oder bestimmten Dünnschichtmodulen den Ertragsverlust reduzieren.