Schattierung und Ertragseinbußen: So minimieren Sie Verluste durch Schatten

Die Effizienz und Leistung einer Photovoltaikanlage hängt maßgeblich von den Lichtverhältnissen ab. Eine der größten Herausforderungen für Besitzer solcher Anlagen ist dabei die Schattierung, die durch Gebäude, Bäume, Antennen oder andere Objekte verursacht werden kann. Schatten können den Energieertrag der gesamten Anlage erheblich beeinträchtigen und führen zu finanziellen Verlusten. In diesem Ratgeber erklären wir, wie sich Schattierung auf Photovoltaikanlagen auswirkt, wie Sie Ertragseinbußen minimieren können und welche technischen Lösungen zur Verfügung stehen.

1. Wie beeinflusst Schattierung die Photovoltaikanlage?

Photovoltaikmodule wandeln Sonnenlicht in Strom um, wobei eine optimale Bestrahlung aller Zellen notwendig ist, um die maximale Leistung zu erzielen. Wenn jedoch Teile eines Moduls oder mehrere Module im String durch Schatten beeinträchtigt werden, sinkt die Effizienz der gesamten Anlage. Dies liegt daran, dass Photovoltaikzellen in Modulen in Reihen geschaltet sind. Wenn eine oder mehrere Zellen weniger Licht erhalten, verringert sich der Stromfluss durch alle Zellen der Reihe.

Schon kleine Schatten können zu erheblichen Leistungsverlusten führen, und es kann sich dabei nicht nur um dauerhafte Schatten (wie durch benachbarte Gebäude oder Bäume), sondern auch um temporäre Einflüsse handeln, etwa durch Wolken, Satellitenschüsseln oder Laub.

2. Typische Ursachen für Schattierung

Die Hauptursachen für Schattierungen bei Photovoltaikanlagen lassen sich in drei Kategorien unterteilen:

• Gebäude und bauliche Strukturen: Häufig sind es benachbarte Häuser, Kamine, Antennen oder Schornsteine, die Schatten auf Teile der Solaranlage werfen.

• Bäume und Vegetation: Insbesondere in Wohngebieten mit viel Grün können Bäume Schatten auf das Dach werfen. Ein weiteres Problem ist das saisonale Wachstum von Bäumen, das über die Jahre zu mehr Schatten führen kann.

• Sonstige Hindernisse: Temporäre Schattenquellen wie Schmutz, Laub, Schnee oder Wolken bedeuten meist nur kurzfristige Ertragseinbußen, sollten aber nicht unterschätzt werden.

3. Techniken zur Minimierung von Schattierungsverlusten

Es gibt verschiedene Maßnahmen und Technologien, um die negativen Auswirkungen von Schattierungen auf Photovoltaikanlagen zu reduzieren:

Die beste Prävention gegen Schattierung beginnt bereits bei der Planung Ihrer Photovoltaikanlage. Die Position und Ausrichtung der Module sollte so gewählt werden, dass Schatten vermieden oder minimiert wird. Professionelle Installateure setzen hierbei oft auf Simulationssoftware, um mögliche Schattenbereiche zu identifizieren und die Platzierung der Module entsprechend anzupassen.

Eine Ausrichtung der Module nach Süden (in der nördlichen Hemisphäre) bei einem optimalen Neigungswinkel minimiert nicht nur Schatten, sondern erhöht auch die Sonneneinstrahlung.

Viele moderne Photovoltaikmodule sind mit Bypass-Dioden ausgestattet, die den Stromfluss um die verschatteten Zellen herumleiten. Dadurch wird verhindert, dass eine Schattenpartie die Leistung des gesamten Moduls oder des Strings beeinträchtigt. Bypass-Dioden reduzieren den Leistungsverlust erheblich, sind jedoch nicht in allen Modulen standardmäßig verbaut.

Leistungsoptimierer (oder Module-Optimierer) sind kleine Geräte, die direkt an den Solarmodulen installiert werden und den Ertrag jedes Moduls individuell maximieren. Sie überwachen die Leistung jedes einzelnen Moduls und verhindern, dass verschattete Module die Effizienz der gesamten Anlage verringern. Leistungsoptimierer können insbesondere in Anlagen mit teilweiser oder wechselnder Schattierung erhebliche Ertragssteigerungen ermöglichen.

Eine alternative Lösung zu Optimierern sind Mikrowechselrichter, die ebenfalls auf Modulbasis arbeiten. Im Gegensatz zu zentralen Wechselrichtern, die den Strom aller Module gemeinsam umwandeln, wandeln Mikrowechselrichter den Gleichstrom jedes einzelnen Moduls in Wechselstrom um. Dadurch sind sie unempfindlicher gegenüber Schattierungen, da die Leistung der verschatteten Module keine Auswirkungen auf den Rest der Anlage hat.

Schattierungen durch temporäre Hindernisse wie Schmutz, Laub oder Schnee können durch regelmäßige Reinigung und Wartung der Solarmodule minimiert werden. Besonders in Herbst und Winter sollten Solaranlagenbesitzer darauf achten, dass keine Blätter oder Schnee die Module bedecken, da selbst kleine Verschmutzungen den Energieertrag verringern können.

4. Langfristige Überlegungen: Bäume und bauliche Veränderungen

Wenn Ihre Photovoltaikanlage von Bäumen verschattet wird, sollten Sie langfristige Maßnahmen in Betracht ziehen. Ein regelmäßiger Baumschnitt kann oft helfen, die Lichtverhältnisse zu verbessern. In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, Bäume zu versetzen oder zu entfernen, um die Effizienz der Solaranlage zu maximieren. Bei größeren baulichen Veränderungen in der Nachbarschaft (z. B. Neubauten) sollten Sie gegebenenfalls die Position oder Ausrichtung der Module anpassen.

Fazit

Schattierungen stellen eine der größten Herausforderungen für die Effizienz von Photovoltaikanlagen dar. Durch eine sorgfältige Planung, den Einsatz moderner Technologien wie Leistungsoptimierer oder Mikrowechselrichter sowie eine regelmäßige Wartung können Ertragseinbußen jedoch deutlich minimiert werden. Insbesondere bei der Installation der Anlage ist es wichtig, potenzielle Schattenquellen zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um den maximalen Nutzen aus Ihrer Photovoltaikanlage zu ziehen.