Die Verschattung von Photovoltaikmodulen verringert die Leistung der Photovoltaikanlage. Was kann man dagegen tun?

Ein Schornstein, der Baum des Nachbarn oder sogar ein Gebäude auf der anderen Straßenseite – schon die Verschattung eines einzigen Photovoltaikmoduls reicht aus, um die Leistung der gesamten Anlage deutlich zu verringern. Eine langfristige Verschattung der Module beeinträchtigt nicht nur die Leistung, sondern kann auch zu einer Degradation der Module führen. Bei der Planung einer Photovoltaikanlage sollte die Installationsfirma dies berücksichtigen. Wenn eine Verschattung nicht vermieden werden kann, gibt es Lösungen in Form von Bypass-Dioden oder Leistungsoptimierern, die die Auswirkungen abmildern.

Warum ist Verschattung ein Problem?
Eine Photovoltaikanlage besteht aus Modulen, die meist in Reihe geschaltet sind. In diesem Fall beeinflusst der schwächste Glied die Leistung der gesamten Kette – wenn ein Modul verschattet ist, verringert sich der Strom in der gesamten Reihe.

Jede Verschattung führt zu einem Leistungsabfall der Photovoltaikanlage, wenn sie jedoch stark ist (z. B. wenn sie wichtige Teile des Moduls beeinträchtigt), kann sie die Stromproduktion um bis zu mehrere zehn Prozent verringern. Dies wirkt sich dann in einer längeren Amortisationszeit der Investition aus.

Wir unterscheiden zwei Hauptkategorien von Verschattungen:

• Harte Verschattung: verursacht durch feste Objekte (z. B. Schornsteine oder benachbarte Gebäude). Sie hat klar definierte Ränder und kann Bypass-Dioden aktivieren, die ihre Auswirkungen mildern.
• Weiche Verschattung: verursacht durch Streulicht von sich bewegenden Ästen, entfernten Bäumen oder Wolken. Diese Art der Verschattung aktiviert in der Regel keine Bypass-Dioden, was bedeutet, dass die Leistungsminderung auf den gesamten Modulstrang übertragen wird und zu höheren Verlusten führen kann.

Wie man die Verschattung von Photovoltaikanlagen löst
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist es entscheidend, mögliche Verschattungen gründlich zu analysieren. Wir empfehlen die Verwendung professioneller Verschattungssimulationen, mit denen die Anordnung der Module optimiert und Leistungsverluste minimiert werden können.

Eine moderne Lösung zur Verringerung der Auswirkungen von Verschattung sind sogenannte Halbcut-Module. Diese Module sind in zwei unabhängige Hälften geteilt, sodass bei Verschattung einer Hälfte die andere Hälfte weiterhin effizient Energie erzeugen kann. Dadurch werden Verluste im Vergleich zu herkömmlichen Modulen reduziert.

Bypass-Dioden
Bypass-Dioden sind ein wichtiger Bestandteil von Photovoltaikmodulen, da sie den Leistungsabfall bei Verschattung minimieren. Wenn ein Schatten einen ganzen Abschnitt des Moduls (in der Regel ein Drittel) bedeckt, werden die Bypass-Dioden aktiviert und leiten den Strom um diesen Bereich herum weiter – so verhindern sie Überhitzung und Leistungsverluste.

Bypass-Dioden sind besonders bei starker Verschattung wirksam, wenn der Schatten einen Teil des Moduls deutlich abdeckt. Bei leichter Verschattung werden Bypass-Dioden jedoch in der Regel nicht aktiviert, da ein Teil des Moduls weiterhin Strom erzeugt, was zu einer Leistungsminderung des gesamten Strings führt.

Vorteile:

• Effektiv bei starker Verschattung eines Großteils des Moduls
• Kostengünstige Lösung, die in Photovoltaikmodulen integriert ist

Nachteile:

• Unwirksam bei leichter Verschattung
• Bei Verschattung eines kleineren Teils des Moduls kann es zu lokaler Überhitzung und dessen Degradation kommen

Leistungsoptimierer
Leistungsoptimierer sind Geräte, die auf einzelnen Modulen installiert werden und es ihnen ermöglichen, unabhängig von den anderen Modulen innerhalb eines Strings zu arbeiten. Das bedeutet, dass wenn ein Modul verschattet ist, der Optimierer seine Leistung so anpasst, dass die anderen Module in der Reihe nicht beeinträchtigt werden.

Optimierer sind sowohl bei starker als auch bei schwacher Verschattung wirksam, da sie eine separate Steuerung jedes Moduls ermöglichen. Dies verbessert die Gesamtleistung des Systems erheblich, insbesondere bei ungleichmäßiger Beleuchtung oder unterschiedlicher Ausrichtung der Module in der Anlage.

Vorteile

• Effizient bei starker und schwacher Verschattung
• Ermöglichen die unabhängige Optimierung jedes Moduls und maximieren so die Systemleistung.

Nachteile

• Höherer Preis
• Ausfallrisiko aufgrund der zusätzlichen Komplexität und Komponenten

Die langfristige Leistung und Lebensdauer von Photovoltaikanlagen wird vor allem dadurch gewährleistet, dass die Module an einem unverschatteten Ort aufgestellt werden. Wenn sich eine Verschattung jedoch nicht vollständig vermeiden lässt, ist es wichtig, die richtige Technologie zu wählen, um Verluste zu minimieren.

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