Schatten, Photovoltaik und Leistungseinbussen

Eine oft gestellte Frage...

Man muss unterscheiden zwischen Schatten auf einzelnen Modulen und einer Verschattung der ganzen Anlage.

Folgendes gilt immer und ganz allgemein

- 50% des Ertrages pro Jahr wird in Mitteleuropa durch Schwachlicht und diffuses Licht - vereinfacht Schatten - erzeugt! *

- Schatten gibt es nur bei tiefer stehender Sonne. (Morgens, Abends und im Winter)
Wenn die Sonne von oben kommt gibt es an Orten an denen man Solarmodule normalerweise installiert keinen Schatten....
Ausnahme in speziellen Fällen an der Fassade.

- Der grösste Anteil des Ertrages durch direktes Sonnenlicht wird bei nahezu senkrechter Einstrahlung zwischen ca. 10-14:00, also hoher Sonne erzeugt. Ganz grob 75%.
Wenn die Sonne sehr schräg auf die Module scheint, ist zum Einen die beschienen Fläche aus Sicht der Sonne kleiner (z.B. bei 45 Grad nur noch 50%) und zum Anderen "muss" das Licht einen weiteren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen und wird dadurch schwächer.

50% * (100%-75%) = 50% * 25% = 12.5%
Das ist etwa die Grössenordnung des Ertrags der durch Schatten beinflusst werden kann.

Das ist viel weniger, als die Meisten befürchten.

* Diffuses Licht ist fast unabhängig von der Himmelsrichtung. Also erhält man fast unabhängig von der Ausrichtung der Anlage allein durch diffuse Einstrahlung etwa 50% des Ertrages.
Wer will kann das hier mit PVGIS der Ertragsberechnung der EU gerne kontrollieren.

Schatten auf einzelnen Modulen

Wenn einzelne Module ganz oder teilweise beschattet werden, sinkt mit dem Strom (A) deren Ertrag und reduziert in Serienschaltung den Ertrag der anderen Module...
Allerdings haben Solarmodule meist 3 Felder und schalten sich durch 3 spezielle Bypass-Dioden bei starker Beschattung ganz oder teilweise ab und beeinflussen, so die anderen Module eines Strings nicht mehr.

Wer häufig und lange Schatten insbesondere diffusen Schatten von Pflanzen auf einzelnen Modulen hat, der hat noch 2 andere gebräuchliche Möglichkeiten:

- Parallelschaltung von Strings. Denn bei der Parallelschaltung gleich langer Strings addiert sich der Strom.
- Optimierer (Optimiser) von. SMA/Tigo oder Solaredge. Diese optimieren einzelne Module so, dass diese die anderen Module nicht negative beeinflussen.
Damit kann man so viele Module unterschiedlicher Ausrichtung wie benötigt zusammenschalten.

(Achtung: Die Startspannung des Wechselrichters darf nicht unterschritten werden. Die Spannung aller Module muss deutlich höher liegen, damit die Geräte regeln können, ohne dass die Spannung unter das Minimum fällt.)

Ein weiterer Vorteil von Optimierern: Unterschiedliche , alte, teilweise defekte Module können weiter verwendet werden bzw. müssen nicht unbedingt getauscht werden, damit die Anlage weiter funktioniert.

Schattenmanagement

Die meisten modernen Wechselrichter besitzen ein Schattenmanagement. Das Sytem von SMA nennt sich: "OptiTrac mit Global Peak". Das bedeutet, der Bereich den die Wechselrichter auf den optimalen Ertrag testen (MPPT-Regelung) ist grösser, so dass sie im Gegensatz zu älteren Modellen die Bypass-Dioden sehr viel früher zum Schalten zwingen.

Videos der Hersteller hier im Shop 

Was bringt Schattenmanagement und Optimierer?

Das ist etwas strittig. Man liest verschiedenes. Klar, denn die Gegenbenheiten sind äusserst unterschiedlich und die Erwartungen auch. Zu einem gegebenen Zeitpunkt kann das viel ausmachen. Wenn man nur die Leistung betrachtet. Im Extremfall durchaus nur noch 2-10% Verlusst statt 90%. Logisch. Wenn 20 Module statt 6000 nur noch 600W liefern, weil eine einzige Zelle etwas Schatten abbekommt... Wenn nun die Diode durch das Schattenmanagement zu diesem Zeitpunkt 1/3 des betroffenen Moduls abschaltet, fehlt nur 20 Module geteilt durch  1/3 = 1/60 = 1.6%
Wenn ein Optimiser oder Modulwechselrichter verwendet wird sind es 1/20, also 5%.
Aber seien wir ehrlich wie wahrscheinlich ist das?

Der Normalfall ist eher dieser: Der Schatten wandert und betrifft in kurzer Zeit immer mehr Module...

Aber wenn ein kleiner Schornstein 1-3 Module "stört" ist ein Optimizer ein gute Option statt die Module weg zu lassen und eine optisch weniger schöne Anlage zu haben.

Anders ist es bei Balkonsolaranlage oder anderen kleinen Anlagen mit wenigen Modulen. Da ist ein Modul weniger von 2-4 ein grosser Unterschied, zumal es in der Regel bei solchen Anlage an Platz mangelt.

Finanziell...?

Ob die Mehrkosten sich durch den Mehrertrag amortisieren lässt sich noch weniger pauschal beantworten. Denn dann spielen nicht nur die Ertragsunterschied eine Rolle, sondern auch Eigenverbrauch, Vergütung und Stromkosten...

Dieser Post (gibt wie alle Posts) die Meinung des Autors wieder und ist zur Information gedacht, die keinerlei Garantien oder Handlungsanweisungen beinhaltet. In vielen Fällen ist Beratung vom Fachmann sinnvoll.

Wie immer sind Kommentare und Fragen willkommen.