Schattenmacher auf der Sonnenseite
Ohne eine sorgfältige Anlagenplanung können Verschattungen den Ertrag einer Photovoltaikanlage wesentlich beeinträchtigen
Sind am geplanten Montageort einer Photovoltaikanlage Verschattungen zu erwarten, ist eine genaue Schattenanalyse unerlässlich. Nur so kann eine optimale Modulanordnung gefunden und können Ertragseinbußen erfolgreich verhindert werden.
Photovoltaikanlagen mögen keinen Schatten
Schatten können zu erheblichen Ertragsausfällen bei einer Photovoltaikanlage führen. Die Besonderheit hierbei ist, dass bereits kleinere Schatten auf einem einzigen Modul nicht nur dessen Ertrag mindern, sondern unter Umständen den Ertrag der gesamten Anlage beeinträchtigen können. Ursache hierfür ist die Art wie die Module miteinander verschaltet werden. Um ausreichend hohe Spannungen zu erhalten, wird eine bestimmte Anzahl von Modulen hintereinander zu einem so genannten Strang verschaltet. Dies ist ähnlich wie bei einer Stabtaschenlampe, auch hier müssen mehrere Batterien hintereinander gesteckt werden. Innerhalb eines Stranges bestimmt somit das schwächste Glied maßgeblich den Ertrag. Wird ein Modul verschattet, ist dies so als ob man bei der Stabtaschenlampe eine leere Batterie dazwischen stecken würde, der gesamte Strang liefert weniger Ertrag, bzw. die Taschenlampe würde nur sehr schwach leuchten. Hinzu kommt, dass der Wechselrichter an dem der Strang angeschlossen ist, nicht mehr optimal arbeiten kann und hierdurch weitere Teilstränge der Photovoltaikanlage eine verringerte Leistung liefern. Verschattungen müssen also weitestgehend vermieden oder aber entsprechend berücksichtigt werden.
Schatten werden oft vernachlässigt
Eine Ertragsminderung aufgrund von Schatteneinfluss wird oft nicht bemerkt, weil der Ertrag der Anlage meist immer noch über der bewusst pessimistisch angesetzten Prognose liegt. Den Ertrag zunächst einmal niedrig anzusetzen ist selbstverständlich richtig, darf jedoch nicht da zu verwendet werden, die Anlagenplanung bewusst zu vernachlässigen. So fordert denn auch die Gütegemeinschaft Solarenergieanlagen e.V., welche das bekannte RAL-Gütezeichen vergibt, in Ihren Richtlinien zur Konzeption Photovoltaischer Anlagen, nach Bedarf eine Verschattungsanalyse durchzuführen und entsprechende Maßnahmen zur Minimierung der Auswirkungen vorzunehmen.
Abb.: Horizontaufnahme am geplanten Montageort einer Photovoltaikanlage die mit Sonnenbahnen aus verschiedenen Jahreszeiten überlagert wurde
Verschattungsanalysen optimieren den Ertrag
Für eine Analyse der zu erwartenden Schatten gibt es generell zwei Möglichkeiten. Verschattungen durch Geländebegebenheiten, wie z.B. Berge oder Häuser kann man mit Hilfe einer Horizontaufnahme ermitteln. Hierbei wird am geplanten Standort der Photovoltaikanlage eine Horizontaufnahme erstellt und diese mit den Sonnenbahnen der verschieden Jahreszeiten überlagert. So kann festgestellt werden zu welchen Zeitpunkten die Sonne durch den Horizont verdeckt wird.
Nahverschattungen, wie z.B. durch einen Kamin oder eine Gaube lassen sich durch spezielle Simulationsprogramme nachbilden. Als Ergebnis hieraus erhält man wie häufig eine Stelle des Daches im Jahresverlauf verschattet wird.
Die so ermittelten Informationen werden für die Optimierung der Modulanordnung, der Gleichstromverkabelung und der Wechselrichterauslegung verwendet.
Abb.: Durch den Einsatz einer speziellen Software zur Schattensimulation kann die optimale Anordnung der Module ermittelt und so der Ertrag maximiert werden
Halbwissen schadet der Anlagenqualität
Die in allen Modulen, nach der internationalen Norm IEC 61215, vorgeschriebenen Bypassdioden werden fälschlicher Weise oft für die Argumentation verwendet, dass hierdurch Ertragsminderungen aufgrund von Verschattungen verhindert werden könnten. Dies ist jedoch nur teilweise richtig, da die diese elektronischen Bauteile eigentlich nur zum Schutz des Moduls vor Überhitzung bei Teilverschattungen dienen und nur in besonderen Konstellationen vor Ertragsverlust schützen. Die Vernachlässigung einer sorgfältigen Verschattungsanalyse wird hierdurch in keiner Weise gerechtfertigt.
