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Verschattung bei Photovoltaik: Ursachen und Lösungen

Verschattung bei Photovoltaik: Ursachen und Lösungen

Thor Marquardt
Zuletzt aktualisiert:
9.2.2024

Verschattungen spielen bei Photovoltaikanlagen eine ganz besondere Rolle und werden häufig unterschätzt.

Jedes verschattete Solarmodul hat einen erheblichen negativen Einfluss auf die Gesamt-Stromausbeute und die Rentabilität Ihrer Anlage.

Aus diesem Grund ist eine umfangreiche Verschattungsanalyse Ihres Dachs sehr wichtig. Wie das geht und was Sie tun können, wenn Ihre Anlage bereits verschattet ist, erfahren Sie hier.

Das Wichtigste zu Verschattung kurz und knapp

  • Verschattungen können den Ertrag einer Photovoltaikanlage um 25 % und mehr reduzieren.
  • Die Planung von Photovoltaikanlagen bei Verschattung ist eine Herausforderung, die sich jedoch mit der richtigen Herangehensweise meistern lässt.
  • Spezielle verschattungsresistente Solarmodule, Anpassungen der Module oder bestimmte bauliche Maßnahmen können Ihre Anlage auch im Nachhinein vor Schattenquellen schützen.

Welche Auswirkung hat eine Verschattung auf ein Modul?

Schatten können den Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage erheblich beeinträchtigen. Schatten auf einem Teil der Anlage führt dazu, dass die gesamte Anlagenleistung abnimmt, da die Module in Reihe geschaltet sind.

Eine Reihenschaltung bedeutet, dass die einzelnen Solarzellen durch mehrere Kabel in Reihe verbunden sind. Ähnlich wie bei einem Knick im Gartenschlauch beeinflusst das schwächste Glied den gesamten Wasser- bzw. Stromfluss. An den Engpässen kann es außerdem zu einem Stromstau und folglich einer Überhitzung im Modul kommen.

Damit das gar nicht erst passiert, verfügen einige Photovoltaikmodule über sogenannte Bypassdioden. Diese überbrücken die Stellen, die gerade im Schatten liegen. Doch wie bereits zuvor erklärt, ist der Ertrag einer PV-Anlage immer vom schwächsten Glied abhängig. Die Verschattung einzelner Solarzellen hat immer eine Leistungsminderung des gesamten Strings zur Folge.

Im schlimmsten Fall kann eine Verschattung also die Lebensdauer der Anlage verkürzen und die Rentabilität Ihrer PV-Investition so stark beeinträchtigen, dass sich die Anschaffungskosten am Ende nicht mehr amortisieren.

Wie viel kostet Sie eine Verschattung Ihrer Solaranlage?

PV-Anbieter warnen zwar regelmäßig vor einem Schattenwurf, trotzdem werden die Ertragseinbußen noch immer massiv unterschätzt.

Wir haben für Sie eine Beispielrechnung unter Berücksichtigung verschiedener Verschattungsszenarien aufgestellt.

Als Basis dient ein optimal nach Süden ausgerichtetes Dach mit 30 Grad Neigung in Leipzig, eine Modulfläche von 50 m², aufgeteilt auf fünf Solarmodule aus monokristallinen Siliziumzellen, und eine Einspeisevergütung von 8,2 Cent je Kilowattstunde Strom.

Ohne Schatten 1 versch. Modul 2 versch. Module
PV-Nenn-Leistung 5,91 kWp 5,91 kWp 5,91 kWp
Effizienz 77 % 63 % 55 %
Einspeisung ins Netz 5.338 kWh/Jahr 4.541 kWh/Jahr 3.796 kWh/Jahr
Einspeise-Vergütung 437,71 € 372,36 € 311,27 €

Der Tabelle können Sie entnehmen, dass Sie durch eine Verschattung Ertragseinbußen von bis zu 30 % verzeichnen können. Je mehr Module von einem Schattenwurf betroffen sind, desto weiter steigt diese Zahl an. Ohne eine umfangreiche Schattenanalyse im Vorfeld oder notwendige Anpassungen im Nachhinein wird sich Ihre Anlage im Zweifelsfall kaum noch rentieren.

Unser Tipp: Lassen Sie sich hier von Fachunternehmen beraten. Diese analysieren Ihren Standort und mögliche Verschattungsquellen, bevor Sie eine Machbarkeits-Einschätzung erhalten.

Beratung & Analyse anfordern

Ursachen für PV-Verschattung

Ein verschattetes PV-Modell mit Fragezeichen

Es gibt zahlreiche Faktoren, die den Ertrag einer Photovoltaikanlage durch Schattenwurf beeinträchtigen können. Um diesen Risiken entgegenzuwirken, ist es wichtig, sich über die verschiedenen Schattenquellen im Klaren zu sein. Hier sind einige der Hauptgründe:

Standortbezogene Verschattung

Schattenwürfe entstehen oftmals aufgrund von baulichen Gegebenheiten am Haus, den umliegenden Gebäuden oder der Umgebungsgestaltung. Zu den üblichen Verursachern zählen Bäume, Zäune, Nachbargebäude, Schornsteine, Strommasten und -leitungen, Satellitenschüsseln, Hochantennen und Blitzableiter.

Versuchen Sie so gut wie möglich zukünftige Baumaßnahmen mit potenziellem Schattenwurf in die Planung Ihrer Solaranlage miteinzubeziehen.

Gebäudeabhängige Schattenbildung

Solche Schatten entstehen häufig durch Dachgauben, Kamine und Fassadenvorsprünge des eigenen Gebäudes. Bedenken Sie, dass Schatten mit dem Stand der Sonne über den Tag verteilt wandern.

Eigenverschattung

Nicht nur die Umgebung kann eine Schattenquelle sein, sondern auch das Solarmodul selbst. Das ist oft der Fall bei Verwendung von Dachhalterungen für Flachdachmontagen. Auch Schrauben und Klemmen können unter Umständen Schatten auf die PV-Module werfen und werden gerne bei der Analyse vergessen.

Kurzzeitige Schattenwirkung

Selbst bei einer günstigen Ausgangslage Ihrer Umgebung kann es durch regionale Witterungsbedingungen und Verschmutzungen zu Schattenwürfen kommen. Hierzu zählen allen voran Nebel, Laub, Regen, Hagel, Schnee, Vogelkot und Staubschichten.

Tipp: Wenn Sie keine Lust haben, oder es einfach zu gefährlich ist, gelegentlich aufs Dach zu steigen, um Ihre PV-Anlage zu reinigen, gibt es gute Alternativen. Automatische Reinigungssysteme halten Ihre Anlage sauber.

Die Maßnahmen: Folgendes können Sie tun.

Um geeignete Maßnahmen gegen eine Verschattung Ihrer Anlage zu treffen, müssen Sie zunächst folgende Frage klären: Liegt die Schattenquelle innerhalb Ihres Grundstücks oder außerhalb? Je nachdem gibt es verschiedene Ansätze, die sich entweder auf das Photovoltaiksystem selbst oder auf bauliche Veränderungen beziehen.

1. Baumaßnahmen zur Schattenreduzierung

Wenn die Schattenbildung durch Faktoren im eigenen Besitz verursacht wird, sind bauliche Maßnahmen oft die kostengünstigere Lösung. Beispiele hierfür sind:

  • Bäumen fällen
  • Umpositionierung von Antennen, Satellitenschüsseln oder Blitzableitern
  • Verlegung von Strommasten durch den örtlichen Stromnetzbetreiber
  • Bauliche Anpassungen an Gebäudeteilen wie beispielsweise Dachgauben

2. Anpassung der Solarmodule

Bauliche Veränderungen können Sie logischerweise nur an Ihrem eigenen Hab und Gut durchführen. Das bedeutet jedoch noch lange nicht, dass Sie einer Schattenquelle Ihres Nachbarn völlig ausgeliefert sind.

Auf dem Photovoltaikmarkt gibt es passende Produkte für Ihr individuelles Problem, mit denen eine Schattenbildung entweder ganz vermieden oder zumindest der Ertragsverlust verringert wird. Häufig eingesetzte Methoden zur Reduzierung der Schattenwirkung sind:

  • Verzicht auf Solarmodule in schattenreichen Bereichen
  • Veränderung des Standorts der Solarmodule, z. B. als Fassadenmodule oder mit Ständerkonstruktionen
  • Optimierung der Solarmodulausrichtung
  • Einsatz von Solarmodulen mit Bypass-Dioden
  • Verwendung von Dünnschichtsolarmodulen
  • Parallelschaltung der Solarmodule anstelle von Reihenschaltung
  • Nutzung überbrückender Wechselrichter

Verschattungsresistente Solarmodule für Mini-PV-Anlagen.

Sie wollen sich den ganzen Ärger am liebsten gleich von Anfang an direkt sparen? Kein Problem. Hierfür halten die ersten PV-Hersteller mittlerweile extra verschattungsresistente Solarmodule bereit.

Vorreiter in diesem Bereich ist das Unternehmen GreenAkku. Dessen Module nutzen die „Hot-Spot Free“-Technologie, um auch bei Teilverschattung effizient Solarstrom zu erzeugen. Dabei handelt es sich um ein Balkonkraftwerk-Komplettpaket, welches aus einem monokristallinen Solarmodul, einem Mikrowechselrichter, einem Anschlusskabel und einer Halterung besteht.

Die „Hot-Spot Free“-Technologie ermöglicht eine höhere Stromausbeute bei Verschattungen. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) bestätigt einen Leistungsverlust von lediglich drei Prozent bei Verschattung einer der 60 PV-Zellen.

Des Weiteren ist jede PV-Zelle mit einer Bypass-Diode ausgerüstet, um ein Einbrennen durch Überhitzung zu vermeiden. Gleichzeitig wurde eine Umleitung bei verschatteten Zellen eingerichtet, sodass die anderen Zellen weiterhin Strom produzieren können. Die Bypass-Dioden wurden in Zusammenarbeit mit einem Diodenhersteller entwickelt und in den Stringingprozess integriert.

Neben GreenAkku treiben aber auch andere große PV-Hersteller verschattungsfreie Modullösungen voran. Dabei konzentriert sich die Forschung verstärkt auf Solarmodule mit flexiblen, redundanten Stromwegen, die ohne Bypass-Dioden auskommen.

Verschattungsanalyse durchführen: So geht’s

Ein verschattetes PV-Modul mit Lupe als Symbol der Analyse

Um sich unnötige Kosten im Nachhinein zu ersparen, raten wir immer zu einer umfangreichen Schattenanalyse im Vorfeld. Denn bauliche Veränderungen und Upgrades sind nicht alles andere als günstig.

Hinweis: Eine Analyse können Sie entweder selbst durchführen – dafür brauchen Sie aber meist spezielles Equipment. Oder Sie ziehen ein Solarunternehmen heran. Diese erstellen bei einer Anfrage immer erst mal eine Analyse Ihrer Schatteverhältnisse, die Sie dann kostenlos und unverbindlich vor einem Angebot erhalten.

Schritt 1: Standortanalyse und Verschattungsquellen identifizieren

Zunächst ist es wichtig, den Standort der geplanten Photovoltaikanlage genau zu untersuchen und potenzielle Verschattungsquellen zu identifizieren. Dies können beispielsweise Bäume, Gebäude oder andere Hindernisse in der Nähe sein.

Verwenden Sie bei der Analyse geeignete Werkzeuge wie Simulationen, um den Schattenverlauf über den Tag und das Jahr hinweg zu ermitteln. Folgende Hilfsmittel bieten sich an:

  • Zu einem Preis von etwa 60 € erhalten Sie bereits gute Sonnenbahnindikatoren.
  • Alternativ finden Sie deutlich umfangreichere Geräte auf dem Markt, die Ihnen mithilfe hochwertiger Digitalkameras und speziell entwickelter Messsoftware potenzielle Solarerträge und Schattenstrukturen in Abhängigkeit der Jahreszeit ermittelt.
  • Hierfür müssen Sie jedoch deutlich tiefer in die Tasche greifen und können die Daten als Laie vermutlich auch nicht fachmännisch auswerten. Wir empfehlen daher die Beratung durch einen erfahrenen Solarinstallateur.

Schritt 2: Anlagenkonfiguration anpassen

Nach Identifizierung der Verschattungsquellen können Sie die Anlagenkonfiguration entsprechend anpassen. Dazu zählen:

  • Die Ausrichtung und Neigung der Module so wählen, dass sie möglichst wenig Schatten abbekommen.
  • Die Anordnung der Module so gestalten, dass schattige Bereiche vermieden werden.
  • Die Verwendung von Hochleistungsmodulen mit höherer Schattentoleranz in Betracht ziehen.

Schritt 3: Technologien zur Minderung von Verschattungsverlusten

Die folgenden Technologien können Ihnen helfen, Verschattungsverluste zu reduzieren:

  • Bypass-Dioden: Bypass-Dioden sind in den meisten Solarmodulen integriert und leiten den Strom um schattige Bereiche herum, um Leistungsverluste zu reduzieren.
  • Optimierer: Einzelne Moduloptimierer können die Leistung jedes Moduls unabhängig voneinander maximieren, wodurch die Auswirkungen von Verschattung minimiert werden.
  • Mikro-Wechselrichter: Mikro-Wechselrichter wandeln den Gleichstrom jedes einzelnen Moduls direkt in Wechselstrom um, wodurch Verschattungsverluste reduziert werden und die Gesamtleistung der Anlage verbessert wird.

Schritt 4: Regelmäßige Wartung und Überwachung

Eine regelmäßige Wartung und Überwachung Ihrer Photovoltaikanlage ist unerlässlich, um eine optimale Funktion sicherzustellen und mögliche Verschattungsprobleme frühzeitig zu erkennen.

Insbesondere sollten Sie auf diese Punkte achten:

  • Regelmäßige Überprüfung des Zustands der Module und der elektrischen Komponenten.
  • Überwachung der Verschattungssituation im Laufe der Zeit, da sich Schattenquellen wie Bäume oder Gebäude mit der Zeit verändern können.
  • Reinigung der Module bei Bedarf, falls Schmutz oder Ablagerungen zu Verschattung führen.

Unser Tipp: Lassen Sie sich zu diesem Thema von mehreren Fachunternehmen beraten. Dabei gilt: Je umfangreicher die Beratung, desto besser. Solarteure analysieren im ersten Schritt immer Ihren Standort und mögliche Verschattungsquellen, bevor Sie Ihr Solarpotenzial und den voraussichtlichen Ertrag ermitteln.

Fazit

Die Verschattung von Photovoltaikanlagen ist ein ernstzunehmendes Problem, das den Ertrag und die Rentabilität einer PV-Anlage erheblich beeinträchtigen kann. Daher ist eine gründliche Verschattungsanalyse vor der Installation einer PV-Anlage unerlässlich.

Anstatt sich teure Analyse-Geräte zu kaufen, können Sie hierfür auch einfach ein Solarunternehmen beauftragen. Die Analyse ist immer kostenlos und der erste Schritt bevor man ein Angebot erhält.

Durch den Einsatz spezieller Technologien zur Minderung von Verschattungsverlusten, einer angepassten Anlagenkonfiguration und einer regelmäßigen Wartung und Überwachung kann die Leistung der Anlage trotz Schattenwurf optimiert werden. Darüber hinaus werden zukünftig auch verschattungsresistente Solarmodule immer mehr an Bedeutung gewinnen.

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