PV-Anlagen bei Schattenwurf

Heute widmen wir uns einem der größten Herausforderungen für Photovoltaikanlagen - Schatten. Wir betrachten die Auswirkungen von Schatten auf eine solche Anlage, die oft größer sind als allgemein angenommen. Zudem werden wir uns mit möglichen Lösungen befassen, um die negativen Auswirkungen von Schatten auf Balkon-PV-Anlagen so gering wie möglich zu halten.

Zunächst eine kurze Erklärung des Begriffs Verschattung einer Photovoltaikanlage. Es hat nicht unbedingt mit dem Wetter zu tun, obwohl dies indirekt eine Rolle spielen kann. Es gibt direktes Sonnenlicht und indirekte Sonnenstrahlung. Direktes Sonnenlicht ist die volle Sonnenkraft auf die Photovoltaikmodule bei klarem Himmel. Dies bietet die besten Ertragsbedingungen. Bei bewölktem Himmel haben wir hingegen weniger direktes Sonnenlicht, aber immer noch indirekte Strahlung, von der die Photovoltaikanlage Energie erzeugen kann. Allerdings ist diese Energie nicht so groß wie bei direktem Sonnenlicht. Es kann etwa ein Fünftel oder sogar weniger der Sonnenenergie sein. Der entscheidende Punkt ist, dass dies die gesamte Anlage betrifft. Schlechtes Wetter führt dazu, dass die gesamte Anlage weniger Energie erzeugt, da weniger Einstrahlung zur Verfügung steht.

Verschattung hingegen tritt auf, wenn ein festes Objekt, wie beispielsweise ein Schornstein, in der Nähe der Photovoltaikanlage einen Schatten auf die Module wirft. Flächenmäßig mag dieser Schatten nicht viel ausmachen, aber viele unterschätzen die negativen Auswirkungen, die selbst ein kleiner Schattenwurf auf eine ansonsten gut funktionierende Anlage haben kann.

Um dieses Problem besser zu verstehen, müssen wir tiefer in die Materie eintauchen und verstehen, wie ein Photovoltaikmodul aufgebaut und verschaltet ist. Ein Photovoltaikmodul besteht aus Solarzellen, die in der Regel aus Halbleitern wie Silizium hergestellt werden. Um die gewünschte Ausgangsspannung und -stromstärke zu erreichen, werden die Solarzellen verschaltet, entweder in Reihe oder parallel.

In einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen der Solarzellen, während der Strom konstant bleibt. Wenn jedoch eine Solarzelle in dieser Reihenschaltung verschattet wird und ihre Leistung sinkt, beeinflusst dies die gesamte Reihenschaltung negativ. Die Leistung der gesamten Reihe kann daher stark abnehmen. Im Gegensatz dazu kann eine Verschattung in einer Parallelschaltung den Gesamtertrag nur geringfügig beeinflussen, da die anderen Module weiterhin normal arbeiten.

Um die negativen Auswirkungen von Schatten zu minimieren, gibt es verschiedene technische Lösungen. Eine effektive Planung und Auslegung der Anlage ist dabei der erste Schritt. Es ist wichtig zu berücksichtigen, ob bestimmte Bereiche des Daches häufig verschattet sind und diese bei der Platzierung der Module zu vermeiden.

Eine weitere Möglichkeit sind sogenannte schattentolerante Photovoltaikmodule, die mit Bypass-Dioden ausgestattet sind. Diese Dioden überbrücken verschattete Solarzellen, um den Leistungsabfall in der Reihenschaltung zu reduzieren. Allerdings haben Dioden nicht die längste Lebensdauer und können nach einigen Jahren ausfallen.

Leistungsoptimierer bieten eine weitere Lösung. Sie sorgen dafür, dass jedes Modul unabhängig von den anderen im optimalen Bereich arbeitet. Wenn ein Modul verschattet wird, beeinträchtigt dies nur das betroffene Modul und nicht die gesamte Anlage.

Eine weitere Möglichkeit sind Mikro-Wechselrichter oder Modulwechselrichter. Diese werden direkt an jedes Modul angeschlossen und sorgen dafür, dass jedes Modul unabhängig von den anderen arbeitet. Obwohl diese Lösung einige Vorteile bietet, kann sie die Kosten der Anlage erheblich erhöhen.

Insgesamt ist es wichtig, die Auswirkungen von Schatten auf Photovoltaikanlagen nicht zu unterschätzen und bei der Planung geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um den Ertrag zu maximieren. Es gibt verschiedene Lösungen, die je nach Anforderungen und Budget angewendet werden können, um die negativen Effekte von Schatten zu minimieren.