Probleme durch Verschattung bei Photovoltaik

Verschattungen können zu großen Ertragseinbußen bei Photovoltaikanlagen führen. Dabei ist nicht nur die direkt verschattete Zelle betroffen, sondern oft der gesamte Modulstrang. Warum dies so ist und wie Sie es verhindern können, wollen wir Ihnen hier zeigen.

Wie wirken Verschattungen auf Photovoltaikanlagen?

Solarzellen benötigen direktes Sonnenlicht, da sie nur einen relativ kleinen Anteil des Lichtspektrums nutzen können. Im diffusen Licht oder gar im Schatten sind die von der Solarzelle verwertbaren Spektrumsanteile kaum vorhanden, sodass die Stromproduktion stark absinkt.

Insofern dies nur die jeweilig verschatteten Solarmodule betreffen würde, wäre dies kein allzu großes Problem. Leider ist das aber nur in wenigen Photovoltaikanlagen der Fall, weil die meisten in Reihe geschaltet sind. Dies hilft dem Generator die Spannung so zu erhöhen, dass die Netzspannung leichter erreicht werden kann.

In Reihe geschaltete Modulstränge haben allerdings ein großes Problem: Sie sind nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Dies bedeutet, dass wenn ein Modul kaum oder keinen Strom produziert, weil es verschattet ist, können die anderen keinen Strom weiterleiten. Die Gesamtproduktion sinkt also ebenfalls drastisch ab.

Mögliche Ursachen für Verschattung

Einige Verschattungen sind sofort offensichtlich und können eventuell beseitigt werden, während andere sich nur zu bestimmten Jahreszeiten ergeben und weniger deutlich erkennbar sind. Der neben dem Haus stehende Baum kann vielleicht beschnitten oder gefällt werden, und auch Antennen können eventuell umgesetzt werden, aber außer Acht gelassen werden oft weiter entferntere Verschattungsursachen wie Schornsteine, Türme, Häuser, Hügel und Bäume. Sie sorgen insbesondere im Winter, wenn die Sonne deutlich tiefer steht, für Probleme und können kaum beseitigt werden. Hier ist also eine gute Planung gefragt, um das Maximum an Energie aus der eigenen Photovoltaikanlage zu holen.

Photovoltaikanlagen richtig planen

Im Idealfall sollte eine Photovoltaikanlage möglichst im gesamten Tagesverlauf freie Sicht auf die Sonne haben – und dies im Winter wie im Sommer. Sogenannte Sonnenstandsdiagramme helfen Ihnen hier, den deutlich niedrigeren Sonnenstandswinkel im Winter zu berechnen und mögliche Verschattungsquellen ausfindig zu machen. Die vom Schatten betroffenen Flächen können Sie dann eventuell von Modulen freihalten, um Energieverluste zu vermeiden. Aber auch eine geschickte Verschaltung verhindert, dass zeitweise Schattenwürfe Energiegewinne stark minimieren.

Gerade auf Flachdächern sollte zudem auf einen geeigneten Aufstellwinkel der Solarmodule geachtet werden, um eine Eigenverschattung möglichst ganzjährig zu vermeiden.

Tipp: Wenn Sie Bäume auf Ihrem Grundstück pflanzen, denken Sie daran, dass diese stark wachsen und in einigen Jahren vielleicht Ihre Photovoltaikanlage verschatten. Setzten Sie die Bäume also so, dass sie später keine Verluste für Ihre Solarstromerzeugung bedeuten.

Höhere Energiegewinne durch andere Schaltungen

Um nicht vermeidbare Verschattungsprobleme zu lösen, können Installateure auf eine Reihe von Kniffs zurückgreifen. So garantiert die Parallel- oder Paarmodulschaltung, dass stets Strom fließt und an nicht aktiven Modulen vorbeigeleitet wird. Da bei der Parallelschaltung die elektrische Spannung in den verschiedenen Modulen die gleiche bleibt und Module mit niedrigerer Spannung die Gesamtspannung reduzieren können, werden zusätzlich spezielle Dioden genutzt. Die sogenannten Schottky-Dioden werden vor die Module geschaltet, um ein zu starkes Absinken der Spannung zu unterbinden. Dies ist zwar recht aufwendig, garantiert aber deutlich bessere und gleichmäßigere Gesamtenergiegewinne. So führt auch ein gelegentlicher Schattenwurf zu keinen allzu großen Problemen.