Trotz Verschattung kannst du deine PV-Anlage effizient nutzen – mit intelligenter Planung

Unter der Verschattung einer PV-Anlage versteht man Bereiche der Solarmodule, die entweder zeitweise oder dauerhaft im Schatten liegen. Gründe dafür können Schatten werfende Objekte wie Bäume, Dachvorsprünge, Antennen oder Verschmutzungen sein. Diese Teilverschattung der Solaranlage kann zu Ertragsverlusten führen.

Es wird zwischen einer jahreszeitbedingten sowie einer wandernden Verschattung bei PV-Anlagen unterschieden. Jahreszeitbedingte Verschattungsverluste werden durch die Änderung des Sonnenstands verursacht. Während die Sonne im Sommer deutlich höher steht, können im Winter durch den niedrigeren Stand ausgeprägtere Verschattungen auftreten. Wandernde Schatten sind hingegen tageszeitabhängig. Sie ändern sich aufgrund des veränderten Sonnenstands im Laufe des Tages. Das kann eine Verschattung hervorrufen:

• Standort: Angrenzende Gebäude, Bäume oder auch Berge können Schatten auf deine Photovoltaikanlage werfen. Nahegelegene Strommasten, Stromleitungen oder Straßenlaternen können ebenso den Ertrag deiner Solaranlage beeinträchtigen.

• Dachaufbauten: Schornsteine, Satellitenschüsseln oder Gauben sind häufige Gründe für eine Teilverschattung von Solarmodulen. Selbst scheinbar kleine Aufbauten wie Blitzableiter oder Antennen können Verschattungsverluste hervorrufen.

• Verschmutzung: In landwirtschaftlich geprägten Regionen kann ein erhöhter Schmutzeintrag eine Verschattung begünstigen, sodass eine regelmäßige Reinigung notwendig ist. In urbanen Gebieten reicht der Neigungswinkel der Solarmodule in der Regel aus, sodass der Regen Staub und andere Verunreinigungen abspült und einer schmutzbedingten Teilverschattung entgegenwirkt.

Bei Flachdächern oder Freiflächen-Photovoltaik kann ein zu geringer Abstand eine sogenannte Eigenverschattung der Solaranlage verursachen. Um dies zu vermeiden, gilt es, den vorgeschriebenen Mindestreihenabstand einzuhalten. Bei Photovoltaik auf dem Dach besteht das Problem der Eigenverschattung nicht, da die Module dachparallel montiert werden.

Solarmodule bestehen aus zahlreichen kleinen Solarzellen, die in einer Reihe geschaltet sind. Selbst, wenn nur wenige Zellen verschattet werden, kann dies zu Verschattungsverlusten führen. Denn aufgrund der Reihenschaltung wirkt sich der hohe Widerstand in den verschatteten Zellen auch auf den Stromfluss in den anderen Modulteilen aus.

Das kannst du dir wie bei einem Gartenschlauch vorstellen. Bei einem Knick wird das Wasser gestaut, sodass es nicht mehr oder kaum noch fließen kann. Das trifft auch auf Solarmodule zu. Wird der Stromfluss durch eine Verschattung behindert, entsteht eine Art Stau. Dieser kann schlimmstenfalls zu einer Überhitzung führen.

Moderne Solarmodule verfügen über sogenannte Bypass-Dioden. Sie überbrücken inaktive Solarzellen mit hohem Widerstand, sodass mehr Strom fließen kann. Sie tragen bei vorübergehenden, z. B. tageszeitabhängigen Verschattungen, dazu bei, den Leistungsverlust gering zu halten. Ebenso beugen Bypass-Dioden der Überhitzung einzelner Zellen vor. Eine dauerhafte Verschattung können die Dioden jedoch nicht ausgleichen.

Um das Ausmaß der möglichen Ertragsverluste abschätzen zu können, solltest du vor dem Bau deiner Solaranlage eine Verschattungsanalyse durchführen. Das ist in Eigenregie zwar möglich, sicherer ist es jedoch, diese durch Fachpersonal anfertigen zu lassen. Professionelle Fachbetriebe führen bei der Planung deiner PV-Anlage in der Regel eine Verschattungsanalyse durch, um den möglichen Mehrertrag zu berechnen.

Dabei berücksichtigen sie aktuelle und zukünftig mögliche Verschattungen. Dazu zählen beispielsweise wachsende Bäume oder Baumaßnahmen auf Nachbargrundstücken. Ebenso fließt der unterschiedliche Sonnenstand je nach Jahreszeit in die Analyse mit ein. Bereiche, die dauerhaft erheblich verschattet wären, sollten bei der Planung der Solaranlage ausgespart werden.

Lassen sich Schatten werfende Objekte nahe der Photovoltaikanlage nicht entfernen oder versetzen? Dann hilft eine intelligente Planung deiner Solaranlage dabei, Verschattungen und eine damit einhergehende Leistungsminderung zu verringern.

• Wechselrichter: Modulwechselrichter, auch Mikrowechselrichter genannt, ermöglichen es, Solarmodule separat anzusteuern. So können dauerhaft verschattete Module von nicht verschatteten Solarmodulen getrennt werden. Mithilfe eines Wechselrichters werden sie damit in unterschiedlichen Strings zusammengefasst. MPP-Tracker (Maximum Power Point Tracker) regulieren die unterschiedlichen Strings oder einzelnen Module so, dass die Anlage unter den gegebenen Bedingungen die bestmögliche Leistung liefert.

• Leistungsoptimierer: Handelt es sich bei deiner PV-Anlage um eine tageszeitabhängige Verschattung, helfen Leistungsoptimierer, Ertragseinbußen zu minimieren. Sie werden an jedem Modul angebracht, sodass die Optimierung punktuell stattfindet. Dadurch wird das verschattete Modul überbrückt, sodass mehr Strom durch den String fließen kann. Nur seine Leistung fällt ab – die mit ihm verschalteten, nicht verschatteten Module werden nicht beeinträchtigt. Leistungsoptimierer sorgen bei horizontalen Schatten für einen effektiven Mehrertrag.

In ganz oder teilweise verschatteten Bereichen empfiehlt es sich, auf Solarmodule zu verzichten. So erreichst du insgesamt eine geringere Verschattung und deine PV-Anlage kann wirtschaftlicher arbeiten. Dadurch amortisiert sie sich schneller. Eine intelligente Planung von Photovoltaik unter Berücksichtigung von Schatten ist daher ausschlaggebend für eine gewinnbringende Solaranlage. 

Bevor du eine Photovoltaikanlage installieren lässt, solltest du eine Verschattungsanalyse durchführen. Professionelle Solar-Fachbetriebe wie 1KOMMA5° übernehmen das bei der Planung, um den bestmöglichen Ertrag das ganze Jahr über zu gewährleisten. Dabei fließen Faktoren wie der Sonnenstand im Sommer und Winter sowie Schatten werfende Objekte ein, z. B. Bäume, Schornsteine oder umliegende Häuser.

Tages- oder jahreszeitbedingte Verschattungen lassen sich bei einer PV-Anlage nicht gänzlich vermeiden. Doch moderne Solarmodule verfügen über Bypass-Dioden, die inaktive Solarzellen überbrücken. Modulwechselrichter und Leistungsoptimierer sind weitere Möglichkeiten, um die Leistung deiner PV-Anlage bei anteiliger Verschattung so effizient wie möglich zu gestalten.

An ganz verschatteten Bereichen solltest du hingegen auf Solarmodule verzichten, da sie größere Ertragseinbußen mit sich bringen. Mit einer durchdachten Planung und der Berücksichtigung möglicher Verschattungen erzielst du für deine PV-Anlage die bestmögliche Leistung. So wirst du unabhängiger vom öffentlichen Stromnetz und startest mit selbstproduziertem Strom in eine grünere Zukunft.