Photovoltaik Verschattung – So vermeiden Sie Ertragsverluste

Verschattung ist ein wichtiges Thema bei der Planung und dem Betrieb von Photovoltaikanlagen. Durch Verschattung von Solarmodulen kommt es zu teils erheblichen Ertragsverlusten. Ein teilverschattetes Modul kann nur noch diffuse Sonneneinstrahlung nutzen und produziert deutlich weniger Strom als ein unverschattetes Modul.

Je nach Grad der Verschattung können die Erträge einer Photovoltaikanlage um 10-25% sinken. Bei vollständiger Verschattung einzelner Module geht deren Leistung sogar auf nahezu 0 zurück. Dies führt in der Summe zu deutlichen finanziellen Einbußen beim Solarstromertrag.

Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, bereits bei der Planung einer Photovoltaikanlage mögliche Verschattungen frühzeitig zu identifizieren. Durch geeignete Maßnahmen bei Anlagendesign und -ausrichtung lassen sich Verschattungen oft vermeiden oder zumindest reduzieren. Damit lassen sich unnötige Ertragsverluste von Beginn an minimieren.

Eine professionelle Verschattungsanalyse ist daher ein unverzichtbarer Bestandteil der Planung und Optimierung von Photovoltaikanlagen.

Arten von Verschattung

Verschattung bei Photovoltaikanlagen kann verschiedene Ursachen haben. Die drei häufigsten Arten sind:

Verschattung durch Verschmutzung

Verschmutzungen auf den Solarmodulen durch Pollen, Vogeldreck, Blätter oder Schmutzablagerungen führen zu Teilverschattungen auf der Moduloberfläche. Dadurch wird die Lichteinstrahlung gestört und der Ertrag gemindert. Regelmäßige Reinigung ist daher wichtig.

Standortbedingte Verschattung

Bäume, Gebäude und andere Hindernisse in der Umgebung können, je nach Standort der Anlage, zu Teil- oder Vollverschattungen führen. Schon kleine Verschattungen verursachen deutliche Ertragsverluste. Die Standortwahl ist daher entscheidend.

Eigenverschattung

Bei falscher Anordnung der Module zueinander kann es auch zu gegenseitiger Verschattung der Module kommen. Abstände und Anordnung müssen daher sorgfältig geplant werden, um Eigenverschattung zu vermeiden.

Jahresbedingte Verschattung

Eine der häufigsten Ursachen für jahresbedingte Verschattung bei Photovoltaikanlagen sind Laubbäume in der Umgebung. Im Sommer ist die Verschattung durch Laubbäume in der Regel kein Problem, da die Bäume voll belaubt sind und die Blätter die Sonnenstrahlen durchlassen.

In den Wintermonaten fallen die Blätter jedoch ab und die Äste können je nach Standort und Neigungswinkel zur PV-Anlage für Verschattung sorgen. Besonders kritisch sind Laubbäume, die südlich der Anlage stehen. Aber auch Bäume östlich und westlich können bei tiefstehender Sonne eine Verschattung verursachen.

Weitere mögliche Ursachen für jahresbedingte Verschattungen sind benachbarte Gebäude und Berge bzw. Hügel im Süden. Im Winter steht die Sonne tiefer am Himmel als im Sommer. Dadurch können im Winter Gebäude oder Berge, die im Sommer kein Problem darstellen, plötzlich zur Verschattung der Module führen.

Die jahresbedingte Verschattung lässt sich durch eine sorgfältige Standortwahl der Anlage sowie eine Verschattungsanalyse bereits in der Planungsphase gut erkennen und durch geschickte Modulanordnung oder andere Maßnahmen meist deutlich reduzieren.

Wandernde Verschattung

Wandernde Verschattungen sind zeitlich begrenzt und treten unregelmäßig auf. Sie werden hauptsächlich durch drei Faktoren verursacht:

Satelliten

Satelliten, die die Erde in einer niedrigen Umlaufbahn umkreisen, können kurzzeitig Schatten auf Solarmodule werfen. Dies passiert meist nur für Sekunden oder Minuten, kann aber den Ertrag merklich mindern, wenn es häufiger auftritt. Satellitenverschattungen sind schwer vorherzusagen.

Vögel

Speziell größere Vogelschwärme können beim Überflug einer Photovoltaikanlage für Verschattung sorgen. regional kommen große Schwärme von Staren, Möwen oder Kraniche vor. Die Verschattung durch Vögel ist in der Regel von kurzer Dauer.

Wolken

Vorbeiziehende Wolken verursachen ebenfalls wandernde Verschattungen. Je nach Wetterlage und Jahreszeit können diese sehr häufig auftreten und den Ertrag deutlich schmälern. Vor allem in den Übergangsjahreszeiten Frühling und Herbst ist die Bewölkung oft sehr wechselhaft.

Auswirkungen von Verschattung

Verschattung hat gravierende Auswirkungen auf die Leistung und den Ertrag einer Photovoltaikanlage. Wenn Module teilweise oder vollständig verschattet werden, können sie deutlich weniger Solarstrom erzeugen.

Die Ursache dafür ist, dass ein verschattetes Modul nur noch diffuse Sonneneinstrahlung nutzen kann. Die direkte Sonneneinstrahlung wird durch die Verschattung blockiert. Diffuses Licht allein reicht aber nicht aus, um die Solarzellen optimal zur Stromerzeugung anzuregen.

Je nach Grad der Verschattung kommt es so zu teils erheblichen Leistungseinbußen. Studien zeigen, dass bereits eine 10-prozentige Teilverschattung die Modulleitung um bis zu 50 Prozent senken kann. Eine vollständige Verschattung führt sogar dazu, dass das Modul überhaupt keinen Strom mehr erzeugt.

Diese verminderte Leistung wirkt sich direkt proportional auf den Ertrag der Anlage aus. Da die Einspeisevergütung nach erzeugter Kilowattstunde berechnet wird, bedeutet weniger Leistung automatisch auch weniger Erlös. Bei einer nur teilweisen Verschattung über das Jahr gerechnet können so schnell einige hundert Euro Ertragsverlust pro Jahr zusammenkommen.

Eine regelmäßige Kontrolle auf Verschattungen und deren Beseitigung sind daher essenziell, um die Performance einer Photovoltaikanlage dauerhaft auf hohem Niveau zu halten.

Verschattungsanalyse durch Wegatech

Eine professionelle Verschattungsanalyse ist unerlässlich, um Ertragsverluste durch Verschattung von vornherein zu vermeiden. Wegatech führt daher für alle Kunden eine detaillierte Analyse der möglichen Verschattungssituation durch.

Dafür werden mittels einer 3D-Simulation die Gegebenheiten wie Gebäude und Vegetation in der Umgebung detailliert nachgebildet. Anhand des geplanten Modul-Layouts auf dem Dach wird dann berechnet, wie sich Sonnenstand und mögliche Verschattungen über das Jahr auf die Einstrahlung der Module auswirken.

Diese aufwendige Analyse ist extrem wichtig, um schon vor dem Bau Ertragseinbußen durch Verschattungen ausschließen zu können. Denn nur so können frühzeitig bauliche Maßnahmen ergriffen werden, um die Verschattung zu minimieren oder zu vermeiden.

Wegatech führt die Verschattungsanalyse für Kunden stets kostenlos durch. Denn als Experte ist es unser Anspruch, von Beginn an das optimale Ertragspotenzial der Anlage sicherzustellen. Die Analyse gibt Sicherheit über die erwarteten Erträge und hilft, unliebsame Überraschungen nach Inbetriebnahme zu vermeiden.

Ursachen beheben

Um Ertragsverluste durch Verschattung zu vermeiden, sollten zunächst die Ursachen für die Verschattung beseitigt werden.

Eine häufige Ursache ist Verschmutzung der Module durch Staub, Pollen oder Vogelkot. Dies lässt sich durch regelmäßige Reinigung der Module vermeiden. Am besten reinigt man die Module 2-4 Mal im Jahr mit Wasser und einem weichen Schwamm oder Mikrofasertuch.

Auch überhängende Äste von Bäumen und Sträuchern können Module verschatten. Hier empfiehlt sich ein regelmäßiger Rückschnitt der betroffenen Pflanzen. Dabei sollten die Module vollständig freigeschnitten werden, so dass über den Tages- und Jahresverlauf keine Verschattung mehr auftritt. Wichtig ist, dass man dabei die Vorschriften zum Naturschutz beachtet.

Durch das Beseitigen dieser Ursachen für Verschmutzungen lässt sich Verschattung und damit Ertragsverlusten bei der eigenen Photovoltaikanlage vorbeugen.

Maßnahmen bei jahresbedingten Verschattungen

Jahresbedingte Verschattungen treten vor allem durch Bäume oder andere hohe Pflanzen auf, deren Blätterdach im Sommer für Schatten auf den Solarmodulen sorgt.

Um diese Art der Verschattung zu vermeiden, sollten bereits bei der Planung der Anlage eventuelle Verschattungen durch Bäume berücksichtigt werden. Oft ist es ratsam, Bäume, die kritisch für die Anlage sind, zurückzuschneiden oder sogar zu fällen, um die Verschattung zu minimieren.

Insbesondere Laubbäume können durch gezieltes Zurückschneiden so gestutzt werden, dass die Verschattung der Module in den sonnenreichen Monaten minimiert wird. Der Baum kann so erhalten bleiben, stört aber den Ertrag der Anlage nicht mehr.

Ist eine Fällung oder ein radikaler Rückschnitt nicht möglich, kann die Anlage auch so geplant werden, dass die Module nicht in verschatteten Bereichen installiert werden. Bei der genauen Berechnung der Verschattung ist eine Verschattungsanalyse durch einen Fachbetrieb ratsam.

Maßnahmen bei wandernden Verschattungen

Bei wandernden Verschattungen, die z.B. durch Bäume oder Gebäude verursacht werden, ist es wichtig, die Anlage so zu planen, dass die Auswirkungen minimiert werden. Zwei wirksame Maßnahmen sind dabei der Einsatz von Stringwechselrichtern und Verschattungsoptimierern.

Stringwechselrichter

Moderne Wechselrichter verfügen über sog. Stringwechselrichter. Dabei wird jede Module-Reihe separat angesteuert. Bei Verschattung eines Moduls wird nur die betroffene String-Leitung abgeschaltet. Die übrigen Strings produzieren weiterhin Strom.

Dadurch lassen sich teilverschattete Module von voll produzierenden Modulen trennen. Der Gesamtertrag der Anlage fällt deutlich höher aus als bei herkömmlichen Wechselrichtern.

Verschattungsoptimierer

Noch effizienter arbeiten sog. Verschattungsoptimierer. Sie regeln die Leistung jedes einzelnen Moduls über einen DC/DC-Wandler.

Verschattete Module werden auf den Arbeitspunkt minimaler Leistung eingestellt, während die voll besonnten Module mit maximaler Leistung betrieben werden.

Dadurch wird der Ertrag der Anlage trotz Verschattung einzelner Module maximiert. Allerdings ist der Einsatz von Verschattungsoptimierern mit höheren Kosten verbunden.

Fazit

Verschattung kann die Stromerzeugung und damit den Ertrag einer Photovoltaikanlage deutlich reduzieren. Idealerweise sollte Verschattung daher von vornherein bei der Planung vermieden werden, indem der Standort und die Ausrichtung der Module entsprechend gewählt werden.

Ist Verschattung nicht vollständig zu vermeiden, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Auswirkungen zu mindern:

• Separierung der Module, um teilverschattete Module vom String zu trennen
• Einsatz von Leistungsoptimierern, die die Leistung teilverschatteter Module erhöhen
• Ausrichtung der Module nach Osten/Westen bei hohen Horizontverschattungen

Teilverschattungen von bis zu 10-20% der Nennleistung sind in der Regel noch tolerierbar. Bei stärkeren Verschattungen sollten die oben genannten Maßnahmen ergriffen werden. Ansonsten muss man mit den Ertragseinbußen leben oder die Anlage an einen günstigeren Standort verlegen. Regelmäßige Kontrolle und gegebenenfalls Reinigung erhalten die Module verschattungsfrei.

Wie lässt sich Photovoltaik Verschattung vermeiden?

Verschattung lässt sich am besten bereits bei der Planung und Standortwahl für die Photovoltaikanlage vermeiden.

Folgende Maßnahmen helfen, Verschattung von vornherein zu minimieren:

• Standort mit möglichst geringer Verschattung durch Gebäude, Bäume oder andere Hindernisse wählen
• Abstand zu Verschattungsobjekten wie Bäumen einhalten
• Verschattende Bäume und Sträucher zurückschneiden
• Bei Teilverschattung: betroffene Module separieren
• Leistungsoptimierer einsetzen

Generell sollten im Vorfeld eine Verschattungsanalyse durchgeführt und die Ergebnisse bei der Planung berücksichtigt werden. Mit der richtigen Standortwahl und Modulanordnung lässt sich die Verschattungswirkung oft deutlich reduzieren oder vermeiden.

Welche Arten von Verschattung gibt es bei Photovoltaik?

Es gibt zwei Haupttypen von Verschattung bei Photovoltaikanlagen:

Jahresbedingte Verschattung

Diese Verschattung tritt saisonal aufgrund der sich ändernden Sonnenstandshöhe auf. In den Wintermonaten steht die Sonne tiefer, wodurch leichter Verschattungen durch Gebäude, Bäume oder Berge entstehen können. Nach dem Winter wandert die Sonne wieder höher und die Verschattung kann sich zurückbilden.

Wandernde Verschattung

Hierbei handelt es sich um Verschattungen, die über das Jahr hinweg wandern. Ein Beispiel ist ein Schornstein, der im Laufe des Tages eine Verschattung auf dem Solarmodul erzeugen kann. Diese Verschattung wandert mit der täglichen Bewegung der Sonne und ist somit nicht konstant an einer Stelle.

Die Unterscheidung der Verschattungsarten ist wichtig, um gezielte Maßnahmen zur Leistungsoptimierung ergreifen zu können.

FAQ 3: Wie wirkt sich Verschattung auf den Ertrag einer Photovoltaikanlage aus?

Verschattung hat einen direkten Einfluss auf die Stromerzeugung und damit auch auf den Ertrag einer Photovoltaikanlage. Wenn Module teilweise oder vollständig verschattet werden, können sie deutlich weniger oder gar keinen Strom produzieren.

Die Auswirkungen hängen dabei von folgenden Faktoren ab:

• Grad der Verschattung: Je mehr Fläche verschattet ist, desto stärker ist der Ertragsverlust. Schon eine teilweise Verschattung von 20% kann die Leistung um bis zu 80% reduzieren.

• Dauer der Verschattung: Kurze Verschattungen haben weniger Auswirkungen als länger andauernde oder dauerhafte.

• Anzahl der betroffenen Module: Sind viele Module verschattet, addieren sich die Ertragsverluste.

• Tageszeit: Am meisten Strom wird in den Mittagsstunden produziert. Verschattung zu dieser Zeit wirkt sich besonders stark aus.

• Jahreszeit: Im Sommer ist der Ertrag höher, daher schlagen sich Verschattungen stärker nieder als im Winter.

Insgesamt lässt sich sagen, dass bereits geringe Verschattungen von nur 5-10% der Modulfläche die Leistung und damit den Ertrag spürbar reduzieren können. Bei einer kompletten Verschattung entstehen an der betroffenen Stelle natürlich Ertragsverluste von 100%. Deshalb sollte Verschattung nach Möglichkeit vermieden oder minimiert werden.

Wie führt Wegatech eine Verschattungsanalyse durch?

Bei Wegatech führen wir eine umfassende Verschattungsanalyse für Ihre geplante Photovoltaikanlage durch.

Dabei kombinieren wir verschiedene Methoden:

• Analyse vor Ort: Unsere Experten begutachten die Örtlichkeiten, um mögliche Verschattungen durch Gebäude, Bäume oder andere Hindernisse frühzeitig zu identifizieren.

• Softwarebasierte Analyse: Mithilfe spezieller Verschattungssoftware modellieren wir die Lichtverhältnisse und simulieren die zu erwartenden Schattenwürfe.

• Langjährige Erfahrung: Auf Basis unserer langjährigen Projekterfahrung bei der Planung von Photovoltaikanlagen können wir kritische Punkte und Problemstellen schnell erkennen.

Durch dieses abgestimmte Vorgehen erhalten Sie eine präzise Einschätzung der Verschattungssituation und passende Empfehlungen, um Ertragsverluste von vornherein zu vermeiden. Sprechen Sie uns an!

FAQ 5: Welche Maßnahmen helfen bei jahresbedingten vs. wandernden Verschattungen?

Es gibt einige Maßnahmen, die bei jahresbedingten und wandernden Verschattungen helfen können, um die Leistungseinbußen zu reduzieren:

Jahresbedingte Verschattungen

Bei jahresbedingten Verschattungen, z.B. durch Bäume oder Gebäude, die im Sommer Schatten auf die Module werfen, aber im Winter durch den niedrigeren Sonnenstand verschwinden, gibt es folgende Möglichkeiten:

• Bäume zurückschneiden oder fällen, sofern möglich
• Module so ausrichten, dass die Verschattung minimiert wird
• Verschattete Module separieren, damit sie die Leistung der übrigen Module nicht drosseln
• Leistungsoptimierer einsetzen, die die Leistung verschatteter Module anheben

Wandernde Verschattungen

Bei wandernden Verschattungen, die z.B. durch parkende Autos oder Kräne verursacht werden, helfen diese Maßnahmen:

• Verschattete Module separieren
• Leistungsoptimierer verwenden
• Gegebenenfalls Parkplätze oder Baustellen verlegen

Mit Separierung der Module und dem Einsatz von Leistungsoptimierern lassen sich viele Verschattungsprobleme deutlich reduzieren, sodass trotz Teilverschattung ein guter Ertrag erzielt werden kann.