Jede Photovoltaikanlage „lebt“ vom Sonnenlicht. Je stärker und ungehinderter die Sonne auf die Module einer PV Anlage einwirken kann, desto besser. Denn dadurch steigt der Ertrag an der umweltfreundlichen und kostenlosen Energie. Dazu müssen Sie als Betreiber einer Anlage wissen, dass bereits eine geringe Verschattung zu größeren Einbußen des Ertrags führen kann.
In diesem Blogbeitrag möchten wir Ihnen erläutern, wie sich eine Verschattung auf Ihre PV Anlage auswirkt und mit welchen Maßnahmen Sie dem entgegentreten können.
Wodurch entsteht die Verschattung bei der PV-Anlage?
Die möglichen Ursachen einer Verschattung Ihrer Photovoltaikanlage sind vielfältiger Natur. Besonders groß ist der Verschattungseffekt durch nahe Bäume oder umliegende Gebäude. Aber auch Schornsteine, Satellitenschüsseln, Dachgauben, Staub und andere Verschmutzungen der Luft und selbst einzelne Blätter und Vogelkot führen zu einer mehr oder weniger starken Verschattung der Solarmodule.
All das wirkt sich negativ auf den Energieertrag einer PV Anlage aus, wobei die Einbußen häufig unterschätzt werden.
Auf Flachdächern oder Freiflächen kann es bei der Installation durch einen zu geringen Abstand zwischen den einzelnen Modulen zu einer Eigenverschattung kommen. Deshalb sollte der vorgegebene Mindestabstand zwischen den Reihen für jedes individuelle Montagesystem unbedingt eingehalten werden.
Bei Auf- und Indachlösungen haben Sie dieses Problem nicht, da die Montage der Solarmodule quasi automatisch parallel zum Dach erfolgt.
In diesem Zusammenhang ist es wichtig, eine Verschattung durch Objekte und Schmutz von einer geringeren Sonneneinstrahlung zu unterscheiden. Ist der Himmel bewölkt oder fällt das Sonnenlicht nicht direkt auf die Solarmodule, handelt es sich um eine diffuse Sonneneinstrahlung. Dadurch reduziert sich der Ertrag ebenfalls, jedoch nur so lange, bis sich die Lichtverhältnisse im Tagesablauf wieder ändern. Bei wechselhaftem Wetter mit Sonnenschein und Bewölkung kann das durchaus sehr oft geschehen.
Ähnliches gilt für eine jahreszeitlich bedingte Verschattung Ihrer PV Anlage. Im Winter steht die Sonne in unseren Breitengraden deutlich niedriger als im Sommer. Die Licht- und Schattenverhältnisse unterscheiden sich dann je nach Lage und Ausrichtung Ihres Hauses.
Was passiert bei einer PV Verschattung?
Die Solarmodule einer Photovoltaikanlage bestehen aus einer Vielzahl kleiner Solarzellen. Diese sind in einer Reihe geschaltet, den sogenannten Strings. Dabei wird die positive Seite einer Zelle jeweils mit der negativen Seite der benachbarten Zelle verbunden und die Spannung addiert.
Ein Beispiel: Wenn zehn einzelne Solarzellen hintereinander geschaltet sind und jede Zelle 1 Volt erzeugt, summiert sich die Spannung eines Strings auf 10 Volt. Selbst wenn nur wenige Solarzellen, zum Beispiel durch ein Laubblatt, bedeckt sind, kann dies hohe Verschattungsverluste nach sich ziehen. Denn die verschatteten Elemente erzeugen einen Widerstand, durch den sich der Stromfluss auch in anderen Teilen des Solarmoduls reduziert.
In extremen Fällen kann es durch die Verschattungswirkung zu einer Überhitzung einzelner Zellen und in der Folge zu einer Schädigung des gesamten Moduls kommen. Moderne PV Anlagen vermeiden diese Gefahr jedoch standardmäßig mit Hilfe von Bypass-Dioden.
Die Dioden sorgen für eine Überbrückung inaktiver Solarzellen mit einem hohen Widerstand, was den Stromfluss nicht verringert. Man nennt solch ein Solarmodul verschattungsresistent.
Es ist aber zu beachten, dass die Bypass-Dioden in einer Weise konzipiert sind, dass sie zwar die Überhitzung einzelner Zellen verhindern und Leistungsverluste bei einer kurzfristigen Verschattung gering halten. Eine dauerhafte Verschattung der Photovoltaikanlage können sie jedoch nicht ausgleichen.
Zudem ist hier ein weiterer Punkt zu beachten: Die Solarmodule sind wie die Solarzellen ebenfalls in Reihe geschaltet. Fällt die Leistung eines Moduls auf Grund einer Verschattung ab, wirkt sich dies auf den gesamten Strang aus. Der Ertrag der gesamten PV Anlage kann dadurch eine spürbare Beeinträchtigung erfahren.
Verschattungsanalyse für die Sicherung konstanter Erträge
Unser Team führt für jedes Projekt eine individuelle Verschattungsanalyse durch, um einen konstanten Energieertrag Ihrer PV Anlage zu gewährleisten. Dabei erfassen wir zum Beispiel große schattenwerfende Objekte mit einer Fotodokumentation. Mit Ihren Angaben können wir eine Berechnung durchführen sowie die Verschattung der Dachfläche im Verlauf von Tages- und Jahreszeiten bestimmen.
Ein wichtiges Kriterium für die Bewertung ist die Ausrichtung Ihrer Photovoltaikanlage. Bei einer Westausrichtung beispielsweise sollte die Anlage auf keinen Fall am späten Nachmittag und Abend verschattet sein. Das liegt auf der Hand, denn dann läuft ihre effektivste Produktionsphase.
Bei einer starken dauerhaften Verschattung empfiehlt es sich, diese Stellen bei der Planung mit zu berücksichtigen. Sobald Verschattungen und ihre Ursachen ermittelt sind, können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um für eine möglichst große Verschattungsfreiheit zu sorgen.
Unser Tipp: Denken Sie für die Zukunft mit
Eine professionelle Verschattungsanalyse empfiehlt sich auch im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen. Fachlich kompetente Betriebe für Photovoltaik berücksichtigen zum Beispiel, dass heute kleine Bäume auf Ihrem Grundstück. In einigen Jahren sind sie groß sind und können dann zu Verschattungen führen.
Oder in der Nachbarschaft kommt es zu beeinträchtigenden Baumaßnahmen. Zudem steht die Sonne im Winter niedriger steht als im Sommer und wirft längere Schatten. Solche Aspekte sind bei der Planung einer PV Anlage unbedingt zu beachten.
Professionelles Verschattungsmanagement für die Steuerung und Optimierung
Wie viel Verschattung einer PV-Anlage? Wo liegt das schwächste Element der Anlage? Was bringen Optimierer bei PV-Anlagen? Wie viele Module maximal pro String? Das sind einige der Fragen, die wir bei der GffD mit unserem professionellen Verschattungsmanagement beantworten und regeln.
Wir nutzen dafür spezielle Hard- und Software, mit der sich das Verschattungsmanagement effizient steuern sowie der Ertrag der PV Anlage optimieren lässt – und zwar für jedes Projekt ganz individuell.
Unser Tipp: Das Verschattungsmanagement der GffD bieten wir nicht nur für neue und durch uns installierte PV Anlagen an. Auch für bestehende Installationen können Sie unseren Service beanspruchen, um den Ertrag an umweltfreundlicher und kostenloser Sonnenenergie zu steigern.
GffD Gesellschaft für Bau und Energie mbH
Ansprechpartner: Geschäftsführer Frank Rogler
E-Mail: info@gffd.de
Tel.: 0331 23 70 23 20
Welche Möglichkeiten gibt es gegen Verschattungsverluste?
Sollte es trotz einer sorgfältigen Planung zu einer Verschattung Ihrer PV Anlage kommen, gibt es mehrere Gegenmaßnahmen. Mit diesen lässt sich eine Optimierung der Erträge erzielen, die wir in den folgenden Abschnitten kurz vorstellen möchten.
Entsteht die Verschattung durch Objekte auf Ihrem Grund und Boden, können Sie gegebenenfalls selbst aktiv werden, Versetzen Sie beispielsweise Blitzableiter oder Antennen an einen anderen Platz. Oder fällen Sie Bäume, die einen Teil des Daches und damit der PV Anlage verschatten.
Aber Vorsicht: Greifen Sie nicht zu Axt und Säge, ohne sich die entsprechende Erlaubnis einzuholen. Laut Bundesnaturschutzgesetz können Bäume prinzipiell ganzjährig gefällt werden. Allerdings haben sehr viele Kommunen ihre individuellen Baumschutzsatzungen. Gegen diese sollten Sie nicht verstoßen, denn es drohen Bußgelder von bis zu 100.000 Euro bei Zuwiderhandlungen. Handelt es sich um einen Grenzbaum, muss der Nachbar ebenfalls seine Einwilligung erteilen.
Bei Objekten auf benachbarten Grundstücken wird es schwieriger, wenn keine gütliche Einigung erzielt wird oder Objekte nicht versetzt werden können. Dann helfen nur Maßnahmen an der Anlage selbst.
Modulwechselrichter installieren
Modulwechselrichter bzw. Mikrowechselrichter erlauben die separate Ansteuerung einzelner Solarmodule der PV Anlage. Sie können damit verschattete und nicht verschattete Module zu unterschiedlichen Strings kombinieren.
Mit sogenannten MPP-Trackern (Maximum Power Point Tracker) lassen sich die verschiedenen Strings oder einzelne Module regulieren. Sie gewährleisten, dass die Photovoltaikanlage insgesamt die optimale Leistung unter den jeweils gegebenen Bedingungen erbringt. Diese Maßnahme eignet sich vor allem bei jahreszeitlich bedingten Verschattungen.
Bei der Auswahl der Wechselrichter sind vor allem drei Punkte zu beachten:
- Aggregate mit einem großen Eingangsspannungsbereich sind in der Lage, auch bei einer Verschattung und der damit einhergehenden Reduzierung der MPP-Spannung durchgängig den optimalen Arbeitspunkt einzustellen.
- Die Verwendung von Wechselrichtern mit einer Einzelstring-Regelung ermöglicht, dass auch teilverschattete Solarmodule sehr nahe am Optimum betrieben und große Teile der Ertragsverluste vermieden werden können.
- Um Verschattungsverluste möglichst gering zu halten, empfiehlt sich der Einsatz von Wechselrichtern, die mit Hilfe ihres MPP-Trackings das Vorhandensein mehrerer Arbeitspunkte erkennen.
Wir erläutern Ihnen diese Aspekte gerne ausführlich und können Ihnen die entsprechenden Modulwechselrichter vorstellen, die wir bei unseren Installationen einsetzen.
Einsatz von Leistungsoptimierern
Bei einer nicht konstanten, sondern sich im Tagesablauf verändernden Verschattung lassen sich die Erträge an Sonnenenergie mit Leistungsoptimierern steigern. Diese Geräte sind kleine kastenförmige Elemente, die an jedem Solarmodul installiert werden und diese steuern.
Sie sorgen dafür, dass die Leistung eines Strings nicht durch punktuelle Verschattungen beeinträchtigt wird. Dabei überbrücken sie den Widerstand der verschatteten Module und ermöglichen einen höheren Stromfluss.
Leistungsoptimierer eignen sich besonders, wenn horizontale Schatten oder Schattenwürfe durch Masten und ähnliche Objekte auf die PV Anlage fallen. Die Technik hat zudem den Vorteil, dass sie ein detailgenaues Monitoring auf der Modulebene erlaubt. Außerdem erweisen sie sich bei einer Störung als nützlich. Ein eventuell beeinträchtigtes Modul lässt sich damit sofort und separat kontrollieren.
Leistungsoptimierer machen jedoch nicht generell Sinn, zum Beispiel wenn Ihre PV Anlage nur für kurze Zeit verschattet ist. Das ist häufig in den frühen Morgenstunden kurz nach Sonnenaufgang der Fall. Auch sogenannte Hot Spots bilden auf einer modernen PV Anlage keine Gefahr mehr. Ein Hot Spot kann etwa durch eine Frisbee-Scheibe oder durch einen Fußball auf einem Flachdach entstehen.
Durch die Ausstattung mit den bereits erwähnten Bypass-Dioden wird jedoch eine Überhitzung verhindert. Bekommt die PV Anlage auf Ihrem Dach gleichmäßig viel Sonne ohne Verschattung ab, rentiert sich der Einbau von Leistungsoptimierern nicht.
Es sieht jedoch anders aus, wenn einzelne Solarmodule unter anderen Bedingungen laufen als die übrigen Module der PV Anlage. Das kann eine teilweise Verschattung sein, ein abweichender Anstellwinkel oder auch die Verwendung verschiedener Modultypen. In solchen Fällen sind Leistungsoptimierer sinnvoll, um Ertragsverluste zu vermeiden.
Wir klären Sie gerne über dieses Thema auf, wenn wir Ihre individuelle PV Anlage kennen.
Verwendung von Dünnschicht-Solarmodulen
Die Alternative einer Installation von Dünnschicht-Solarmodulen hat sich zwar als toleranter gegenüber einer Verschattung erwiesen. Im Vergleich mit den gängigeren Dickschicht-Modulen aus kristallinen Solarzellen ist ihr Ertrag jedoch geringer. Sie eignen sich deshalb besser für Freiland-Photovoltaikanlagen und sind für eine Verwendung auf begrenzten Dachflächen normalerweise nicht zu empfehlen.
Verzicht auf Solarmodule
Schließlich haben Sie noch die Möglichkeit, teilweise oder dauerhaft verschattete Dachbereiche nicht mit Solarmodulen auszustatten. Sie können dann zwar nicht die gesamte Fläche nutzen, aber Sie sparen einiges an Geld, weil die PV-Anlage kleiner ausfällt. Auf diese Weise amortisiert sich die PV Anlage unter Umständen schneller und arbeitet insgesamt wirtschaftlicher.
Je nach den Standortbedingungen auf Ihrem Grundstück kann es sinnvoll sein, einen anderen Platz für Ihre PV-Anlage zu wählen. Möglichkeiten bieten sich zum Beispiel auf Ihrer Garage oder auf Ihrem Carport. Sprechen Sie uns diesbezüglich einfach unverbindlich an. Unser GffD-Team berät Sie gerne ausführlich über technische Möglichkeiten, Erträge und Kosten für eine Alternative zur Installation eine Dachanlage.
Verschattung PV Anlage: Nutzen Sie unsere Beratungskompetenz
Sie wünschen mehr Informationen über den Themenkomplex Verschattung Solarmodule oder über zusätzliche Details wie einen Heizstab nachrüsten und einen Speicher nachrüsten? Da nehmen Sie einfach Kontakt über die gängigen Kanäle mit uns auf. Oder besuchen Sie uns direkt in unseren Niederlassungen für Photovoltaik in Berlin, Röthenbach an der Pegnitz (Bayern/Mittelfranken) oder Münchenbernsdorf (Thüringen).
Wir freuen uns auf Ihr Projekt und Ihre Herausforderung!
GffD Gesellschaft für Bau und Energie mbH
Ansprechpartner: Geschäftsführer Frank Rogler
E-Mail: info@gffd.de
Tel.: 0331 23 70 23 20
