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Verschattungen sorgen bei Solaranlagen zu Einbußen bei den Erträgen. Doch wie stark wird die Leistung wirklich verringert? Wir klären Sie auf.
Geschrieben von Armin Hirschfeld
Zuletzt aktualisiert: 01.07.2024
Neben den Themen der Ausrichtung der Neigung und der Größe der Solaranlage, kommt bei der Planung einer PV-Anlage immer wieder das Thema der Verschattungen auf. Es herrscht sehr viel Unwissenheit über die tatsächliche Auswirkung von störenden Objekten aus der Umgebung, die einen Schatten auf die Anlage werfen.
In diesem Beitrag erfahren Sie alle wichtigen Informationen für Sie als Hausbesitzer, wie Sie eine zukünftige Solaranlage bei Verschattungen planen oder eine bestehende PV-Anlage nachrüsten, um möglichst hohe Erträge zu erfüllen.
Es gibt eine wesentliche Unterscheidung zwischen bewölktem Wetter und geworfenen Schatten. Herrscht gerade ein bewölkter Himmel, entsteht überall diffuses Licht und die Gesamtleistung der Anlage wird verringert. Eine Verschattung hingegen entsteht vor allem dann, wenn die Sonne nicht von Wolken abgeschirmt wird und somit direkt die Umgebung ablichten kann.
Gibt es jetzt ein Hindernis, wie z.B einen Baum, ein Schornstein, ein Giebel oder ein benachbartes Gebäude, wird davon ausgehend auf Ihre PV-Anlage ein Schatten geworfen, der in der Regel nicht die gesamte Anlage verdeckt, sondern nur Teile davon. Im Zusammenhang mit der Photovoltaik, sprechen wir in diesem Fall von einer Verschattung.
Damit Sie sich das zahlentechnisch vorstellen können:
Direkte Einstrahlung (kein Schatten): 1000W bis 1500W pro Quadratmeter an Leistung
Indirekte Strahlung (diffuses Licht): nur ca. 200W pro Quadratmeter. Das betrifft die gesamte Anlage oder die verschatteten Stellen
Zwischen Verschattung und direkter Einstrahlung ist also ein erheblicher Unterschied zu erkennen. In diesem Beitrag werden wir den zweiten Fall genauer unter die Lupe nehmen, die Auswirkungen von Verschattungen erklären und mögliche Lösungsansätze aufzeigen.
In den seltensten Fällen wird die gesamte Anlage von einem Schatten abgedeckt. Meistens sind nur Teile der Solaranlage, einzelne Module oder sogar nur einzelne Stellen der Solarpaneele verschattet. Gerade bei geringen Verschattungen können sich Hausbesitzer schwer vorstellen, wie stark die Gesamtleistung der Anlage durch die Verschattung nachlässt.
Ohne auf die technischen Details einzugehen, müssen Sie verstehen, wie Solarmodule und PV-Anlagen funktionieren, um nachvollziehen zu können, wieso Verschattungen Ihre Erträge beeinträchtigen. Bei sowohl einzelnen Solarmodulen als auch bei der gesamten Solaranlage gilt der Umstand, dass sobald ein kleiner Teil von Verschattungen betroffen ist, sich die Leistungsminderung auf den restlichen Teil auswirkt. Haben Sie beispielsweise acht Module in Reihe geschaltet und eines ist davon verschattet, können die restlichen sieben Module nur so stark sein wie das verschattete Paneel.
Deswegen kann es in so einer Situation tatsächlich zu einem Leistungsverlust von bis zu 80% kommen, selbst wenn die sieben restlichen Module in der prallen Sonne liegen. Diese Werte fallen besonders drastisch aus, wenn gar keine Maßnahmen ergriffen werden, um gegen die Verschattungen vorzubeugen. Auch ist die Fläche der Verschattung immer abhängig von der Tageszeit. Dieses Szenario muss also nicht zwingend den gesamten Tagesablauf eintreten, sondern nur zum Zeitpunkt der tatsächlichen Verschattung.
Von Schatten unberührte Solaranlagen sind eher die Ausnahme als die Norm, deshalb sollten Sie einzelne Verschattungen zu bestimmten Tageszeiten nicht überbewerten.
Wichtig ist die Unterscheidung zwischen Situationen, wo die Verschattungen Ihnen viel Geld kosten und den Zeiten, wo eine Verschattung keinen wesentlichen Unterschied für ihren Energiehaushalt verursacht.
Hier haben wir Ihnen mal ein paar Szenarien aufgezählt, die Sie für sich durchgehen und überprüfen können:
Die größten Erträge werden bei wolkenlosem Wetter in der Mittagszeit, also von 11 bis 13 Uhr, erzielt. Ist Ihre PV-Anlage zu dieser Zeit von Verschattungen betroffen, müssen Sie am meisten Solarstrom ein, den Sie entweder nicht für Ihren Stromspeicher nutzen können bzw für den Sie auch keine Einspeisevergütung erhalten können.
Wichtig ist auch, sich am eigenen Nutzungsverhalten zu orientieren, um zu entscheiden, ob die Verschattungen zu verkraften sind oder ob sie Ihre Photovoltaikanlage unwirtschaftlich machen. Gerade für Arbeitnehmer ist gerade die Nutzung von Strom am Morgen und am Abend wichtig, so dass gerade eine unverschattete Solaranlage zu diesen Tageszeiten notwendig ist, um eine ausreichende Energieversorgung sicherzustellen. Verdeckt zum Beispiel ein Baum den gesamten Vormittag die Hälfte Ihrer Solaranlage, wird dies eventuell nicht ausreichend sein, um Ihren gesamten Energiebedarf abzudecken.
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Ist Ihr Hausdach oder Ihr Grundstück von vielen Schatten unterschiedlichster Objekte betroffen mit wenigen Zeitfenstern uneingeschränkter Sonneneinstrahlung, dann ist Ihnen von einer Installation einer Photovoltaikanlage an diesem Standort grundsätzlich abzuraten.
Natürlich werden Sie mit diffusem Licht auch Strom produzieren, aber nicht ausreichend, um damit wirklich autark zu werden, geschweige denn positiv zu wirtschaften. In so eine Fall sollten Sie sich eher überlegen, welche alternativen Orte für eine Aufstellung einer Solaranlage vorhanden sind, wie z.B eine aufgeständerte Solaranlage im Garten.
Es ist also wichtig, die Wirtschaftlichkeit und ihr Nutzungsverhalten einzubeziehen, wenn es darum geht, die Auswirkungen von Verschattungen für Ihre Solaranlage richtig zu bewerten. Haben Sie also z.B kaum Strombedarf zur Mittagszeit, weil sie sowieso nicht zu Hause sind, ist ein kleiner verschatteter Bereich um 12 Uhr keine schwerwiegende Einschränkung in der Nutzbarkeit Ihrer Anlage.
Verschattungen lassen sich oftmals nicht gänzlich vermeiden. Auch fast jedem Grundstück stehen irgendwelche Bäume und auf jedem Dach verschiedene Störfaktoren. Und wenn es nicht das eigene Grundstück ist, dann ist es der Baum beim Nachbarn oder der Dachgiebel von gegenüber.
Deshalb sollten Sie verschiedene Lösungsansätze in Betracht ziehen, die Ihnen dabei helfen können, Verschattungen gänzlich zu vermeiden oder die Auswirkungen zu vermindern. Hier sind einige davon:
Falls Sie sich gerade noch in der Planungsphase befinden, sollten Sie sich folgende Fragen stellen, um Leistungsverluste durch Verschattungen zu vermeiden.
Gibt es hohe, starre Objekte, z.B. Abgasrohre oder das Nachbarhaus, die über den Tagesverlauf Schatten auf die PV-Anlage werfen würden?
Gibt es bereits große Bäume oder Büsche, die Schatten aufs Dach werfen?
Wachsen Bäume in Sonnenrichtung, die innerhalb der nächsten 10-40 Jahre Schatten werfen würden? Auch kleine Bäumchen können irgendwann richtig groß wachsen.
Verschiedene Jahreszeiten beachten: Im Juni steht die Sonne um einiges höher als. im Oktober oder März. Reicht der Einfallswinkel der Sonne auch im Winter, um meine Solarmodule nicht zu verschatten?
Gibt es andere Dachflächen, die nicht verschattet sind, die ich nutzen kann? Eventuell können Sie eine andere Ausrichtung für Ihre Solaranlage wählen, um Verschattung zu vermeiden.
Es gibt eine ganze Bandbreite von Solarmodulen, die für verschiedene Bedingungen ausgelegt sind. Genauso wie es besonders robuste Paneele gibt, existieren auch Solarmodule, die Verschattungen besser kompensieren können. Bei solchen Modulen sind zusätzliche Bypass-Dioden verbaut. Diese sorgen für eine höhere Leistung, auch bei Verschattung einzelner Stellen.
Bedenken Sie dabei den höheren Preis und die geringere Lebensdauer dieser Module, denn Bypass-Dioden gehen irgendwann kaputt. Meistens passiert das schon vor 20 Jahren Nutzungsdauer. Kalkulieren Sie also diesen Umstand in Ihre Wirtschaftlichkeitsberechnung mit ein.
Für die bessere Kontrolle und Steuerung von Solarmodulen gibt es sogenannte Leistungsoptimierer, welche insbesondere bei Verschattungen eingesetzt werden. Die PV-Optimierer helfen dabei, die Leistungseinbuße einzelner Solarmodule auszugleichen. Sie verhindern den Effekt, dass einzelne verschattete Paneele die Gesamtleistung der Anlage nach unten ziehen. Hier gibt es verschiedene Arten von Leistungsoptimierern zu unterschiedlichen Preispunkten.
Gerade für kleinere Solaranlagen können sogenannte Mikrowechselrichter bzw. Modulwechselrichter in Frage kommen. Diese klein dimensionierten Wechselrichter lassen jedes Modul für sich unabhängig arbeiten, so dass eine Verschattung einzelner Solarmodule kaum eine Minderung der Gesamtleistung verursacht.
Solche Mikrowechselrichter kosten zwischen 120 bis 150 € pro Stück. Außerdem können Sie sich bei Verwendung dieser Modulwechselrichter einen großen “Hauptwechselrichter” sparen. Aus diesem Grund sind Mikrowechselrichter gerade für kleinere Anlagen gut geeignet, weil sich die Anschaffungskosten im Rahmen halten.
Verschattungen wirken sich auf die Erträge stärker aus, als die meisten Betreiber von Solaranlagen erwarten. Zwar ist auf Tagesbasis bei kleineren Verschattungen kein riesiger Unterschied zu erkennen, doch summieren sich die Verluste durch die Ertragsverringerung über mehrere Jahre auf und Ihre Amortisationszeit zieht sich in die Länge. Das liegt häufig am fehlenden Hintergrundwissen über die Funktionsweise von PV-Modulen.
Unterm Strich ist es für Sie am wichtigsten genau zu kalkulieren, ob die Verschattungen ihren Energiehaushalt stark beeinträchtigen oder nicht. Sollten Sie kleinere Einbuße erfahren, zu einer Tageszeit, wo sie die Energie gar nicht verwerten können, wird es der Nutzbarkeit Ihrer Solaranlage keinen Abbruch tun. Haben Sie aber mit stetiger Energieknappheit in Ihrem Stromspeicher zu kämpfen, weil dieser aufgrund von Verschattungen nicht ausreichend geladen werden kann, werden Verschattungen zu einem teuren Problem.
Achten Sie deshalb bereits vor der Installation Ihrer Photovoltaikanlage auf die richtige Positionierung ihrer Module. Dafür lohnt es sich an einem wolkenfreien Tag die Schattenverteilung auf Ihrem Dach oder Ihrem Grundstück zu beobachten und genau zu dokumentieren. Daran werden Sie erkennen, an welchen Stellen Sie ihre Solaranlage freilassen sollten, um Verschattungen zu vermeiden.
Falls Sie Ihre PV-Anlage bereits installiert haben, gibt es auch nachträgliche Möglichkeiten, die Leistungseinbuße mit Leistungsoptimierern oder Mikro-Wechselrichtern zu verhindern. Ansonsten bleibt ihnen immer noch übrig, die Solaranlage entsprechend der schattenfreien Stellen zu verlagern oder Ihre Solaranlage mit dem neuen Wissen zu erweitern.
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