Wenn Endkunden sich von ihrem Solarteur ein Angebot für eine Photovoltaikanlage erstellen lassen, denken sie oft nicht daran, dass ihre Dachfläche verschattete Bereiche aufweist. Wer in solchen Fällen kompetent beraten so einen Auftrag ergattern möchte, der sollte von Anfang an die potenziellen Auswirkungen der Verschattung so realistisch wie möglich einschätzen. Dabei helfen dem Installateur Erfahrungen aus bereits realisierten PV-Projekten ebenso wie Computerprogramme, die eine spezifische Verschattungsanalyse unter Berücksichtigung der reellen Umgebung ermöglichen. Ziel ist es, den Ertrag von vornherein so realistisch wie möglich einzuschätzen und durch sorgfältige Planung und Auslegung zu optimieren.
[1]Viele Dächer weisen Störobjekte oder Hindernisse auf wie beispielsweise Kamine oder Gauben, die einen Teil der Sonnenstrahlung abschirmen. Darüber hinaus können auch Bäume, Gebäude oder Türme in der nahen Umgebung , die Modulfläche zu bestimmten Jahres- oder Tageszeiten verschatten.
[2]Das folgende Anlagenfoto zeigt ein nach Westen orientiertes Dach mit einer Photovoltaikanlage, die um die Mittagszeit teilweise verschattet ist. In diesem Fall wurde ein Abstand rund um den Kamin eingehalten, allerdings auf Kundenwunsch aus ästhetischen Gründen symmetrisch links und rechts davon, was für Süddächer typisch ist. Eine Erhöhung des jährlichen Energieertrags würde man durch einen größeren Abstand der Module zur linken Kaminseite erreichen. Der Schattenbereich links des Kamins ist für den Ertrag besonders relevant, da dieser um die Mittagszeit bei besten Einstrahlungsbedingungen entsteht (Sonne steht im Süden, d.h. in Richtung der Firstlinie) und damit das Leistungsverhalten der Modulstränge empfindlich beeinträchtigen kann.
In einem weiteren Beispiel hat der Installateur die Verschattung durch eine Gaube optimal in die Anlagenplanung mit einbezogen. Er plante dieses Projekt mit unserer Auslegungssoftware – dem PV Manager. Durch Erfahrungswerte hat der Solarteur geschickt auf die in der Software anschaulich dargestellte Verschattungssituation reagiert und Modulfeld, Strang- und Wechselrichterplanung effizient gestaltet. Das Bild zeigt die fertige Photovoltaikanlage, bestehend aus zwei an der Gaube gespiegelten Modulflächen.
[3]Der Planer hat in wenigen Minuten das Objekt realgetreu im PV Manager abgebildet. Mit Hilfe der visuellen Darstellung von Verschattungsflächen (vgl. Grafik) wurden die Solarmodule optimal positioniert, so dass der Schattenbereich direkt an der Gaube bei höheren Sonnenständen (schwarze, rote und blaue Farben) nicht auf die Solarmodule trifft. Darüber hinaus lässt sich mit dem PV Manager die elektrische Verschaltung der Modulstränge entsprechend der Verschattungssituation anpassen, um damit während der Abschattungsphase bei niedrigen Sonnenwinkeln (gelbe und grüne Farbflächen) das Optimum an Energie zu ernten. In diesem Beispiel sind insgesamt zwei Modulstränge entstanden, die jeweils auf einen separaten Wechselrichter geführt sind. Die Leistungs- und Energiedaten, die mithilfe eines Monitoringsystems aufgezeichnet werden, zeigen, dass die jährlichen Verschattungsverluste unter 1 Prozent liegen.
[4]Abschließend ein Verschattungsbeispiel mit einer Stromleitung, die einen relativ geringen Abstand zum Modulfeld aufweist. Bei der Systemplanung wurde darauf geachtet, dass der verursachte „Linien-Schatten“ möglichst längs und nicht quer über die Module verläuft, da dadurch die Ertragsminderung erheblich geringer ausfällt. Darüber hinaus wurde im Schattenbereich der Freileitung ein separater Strang (vgl. hellere Farbflächen in Bild 6) mit lediglich neun Modulen in Serie gebildet. Auch das hilft, die Erträge der PV-Anlage möglichst hoch zu halten.
Autor: Markus Maier (ehem. Teamleiter O&M Services)