Photovoltaik Verschattung

Verschattung und Schatten schmälern den Ertrag eine Photovoltaikanlage erheblich, der prozentuale Ertragsverlust ist höher als der Anteil der verschatteten Fläche. Mögliche Verschattungen sollten daher bei der Planung berücksichtigt werden.

Solarzellen sind auf direkte Sonneneinstrahlung angewiesen. Sie können nur einen relativ kleinen Teil des Spektrums nutzen, der im diffusen Licht zu einem deutlich kleineren Anteil enthalten ist. An einem Sommertag ist es im Schatten eines Baumes nicht wirklich dunkel, aber für eine Solarzelle ist der Unterschied deutlich größer als für das Auge, das Strahlung aus dem gesamten optischen Spektrum verarbeiten kann. Selbst bei Betrachtung einer einzigen Solarzelle wirkt sich eine Verschattung also stark aus. In einer Photovoltaikanlage sind jedoch zahlreiche Solarmodule miteinander verschaltet, wodurch das Problem noch verstärkt wird. Der Leistungsabfall eines Photovoltaik-Moduls beeinflusst den gesamten Modulstrang.

Die Art der Verschaltung der Photovoltaik-Module hat erheblichen Einfluss darauf, wie stark ein verschattetes Modul im Strang die Gesamtleistung beeinträchtigt. Üblicherweise werden die Solarmodule in Reihe geschaltet. Hier ist die Stromstärke im gesamten Strang so groß wie im Modul mit dem größten Widerstand, also dem verschatteten Modul.

Kann eine Verschattung nicht beseitigt werden, empfiehlt sich daher eine Parallelschaltung der Module. Bei dieser Schaltung fließt durch die Module ein unterschiedlicher Strom, aber dafür ist die elektrische Spannung in allen Modulen dieselbe. Ein Modul mit sehr geringer Spannung reduziert also die Spannung an allen Modulen.

Aus diesem Grund werden vor die einzelnen Module spezielle Dioden geschaltet (Schottky-Dioden), die ein zu starkes Absinken der Spannung unterbinden. Die Parallelschaltung ist also die aufwändigere Variante, aber sie ist gut geeignet, um ein verschattetes Solarmodul zu überbrücken.

Einfach nur einmal auf das Dach zu schauen, genügt hier nicht. Im Winter steht die Sonne mittags tiefer als im Sommer, die Schatten von Objekten in der Sichtlinie werden entsprechend länger. Auch Schatten weiter entfernter Masten oder Bäume können dann auf die Photovoltaikanlage fallen. Allerdings ist der Sonnenstand für jeden Tag genau bekannt, er kann für jeden Standort im Voraus berechnet werden. Man kennt also den tiefsten Sonnenstand und muss eigentlich nur vom Dach aus in genau diese Richtung schauen. Nicht vergessen werden sollte dabei, dass Bäume in 20 Jahren erheblich wachsen können. Ebenfalls nicht vergessen werden sollte, dass die Sonne morgens und abends tiefer steht. In westlicher und östlicher Richtung führen also auch weiter entfernte Objekte zur Verschattung der Photovoltaik-Module. Leider nicht immer vorhersehbar sind zukünftige bauliche Veränderungen.

Die Photovoltaikanlage sollte möglichst während des gesamten Jahres freie Sicht auf die Sonne haben, idealerweise im ganzen Tagesverlauf. Vermieden werden sollten auf jeden Fall Nahschatten von Objekten auf dem eigenen Dach, beispielsweise von Kaminen oder Antennen. Ein nicht vermeidbarer zeitweiser Schattenwurf kann toleriert werden, seine Wirkung auf die Gesamtanlage kann durch eine geschickte Verschaltung minimiert werden.