Verschattung ist der Grund, warum zwei Anlagen mit gleichen Modulen und gleicher Ausrichtung sehr unterschiedlich viel Strom liefern können. Ein Kamin, eine Gaube, ein Baum oder die Satellitenschüssel des Nachbarn reichen. Wie viel ein Schatten kostet, hängt weniger von seiner Größe ab als davon, wo er fällt und wie die Module verschaltet sind. Dieser Artikel erklärt, was im Modul passiert, rechnet zwei Fälle durch und ordnet die Gegenmittel nach Aufwand.
Was im Modul passiert
In einem Strang fließt durch alle Module derselbe Strom. Liefert eine Zelle weniger, weil sie im Schatten liegt, bremst sie zunächst die ganze Reihe. Damit das nicht passiert, sitzen in der Anschlussdose Bypass-Dioden. Das Trina TSM-460NEG9R.28 hat laut Produktdaten drei davon. Jede Diode überbrückt ein Drittel des Moduls, wenn dieses Drittel deutlich weniger liefert als der Rest.
Der Strom fließt dann am verschatteten Teil vorbei. Das Modul verliert ein Drittel seiner Spannung, der Strang läuft mit vollem Strom weiter. Das ist die gute Nachricht: Ein Schatten auf einer Zellreihe kostet in der Regel ein Drittel eines Moduls, nicht den ganzen Strang.
Verschattung im Strang: zwei Rechenbeispiele
Das Trina-Modul hat eine MPP-Spannung von 45,4 Volt unter Standard-Testbedingungen. Ein Drittel davon sind 15,1 Volt. Wir nehmen vereinfacht an, dass ein überbrückter Teil gar nichts mehr liefert.
Langer Strang mit 12 Modulen. Ohne Schatten liegt der Strang bei 544,8 Volt. Wird ein Drittel eines Moduls überbrückt, sind es 529,7 Volt, ein Verlust von 2,8 Prozent. Wandert der Schatten eines Kamins über vier Module und nimmt jeweils ein Drittel weg, sinkt die Spannung auf 484,3 Volt, der Verlust steigt auf 11,1 Prozent. Unangenehm, aber die Anlage arbeitet weiter.
Kurzer Strang mit 6 Modulen. Hier wird es kritisch. Der SMA-Hybridwechselrichter STP6.0-3SE-40 arbeitet laut Produktdaten ab 250 Volt im MPP-Bereich. Sechs Trina-Module liefern 272,4 Volt. Werden zwei Drittel-Module überbrückt, sind es noch 242,1 Volt. Der Strang fällt aus dem Arbeitsbereich, und an warmen Tagen sinkt die Spannung noch weiter. Dann verliert der Wechselrichter nicht nur den verschatteten Teil, sondern kann den ganzen Strang nicht mehr im optimalen Punkt betreiben.
Die Lehre daraus: Kurze Stränge vertragen Verschattung schlecht. Wer bei Verschattung plant, legt die Stränge so, dass auch nach einigen überbrückten Teilen noch genug Spannung übrig bleibt. Wie man die untere Grenze mit der Modultemperatur rechnet, steht im Artikel Strings auslegen Schritt für Schritt.
Der Wechselrichter sucht den richtigen Punkt
Sobald Bypass-Dioden schalten, hat die Leistungskurve eines Strangs mehrere Buckel. Ein einfacher MPP-Tracker kann auf einem kleineren Buckel hängen bleiben. Hersteller begegnen dem mit eigenen Suchverfahren. SMA nennt seins ShadeFix, es ist im STP6.0-3SE-40 laut Produktdaten integriert. Wie gut solche Verfahren im Einzelfall arbeiten, haben wir nicht gemessen. Wir verlassen uns deshalb zuerst auf die Planung und erst danach auf die Software.
Gegenmittel, nach Aufwand geordnet
1. Schatten meiden
Das billigste Modul ist das, das nicht im Schatten liegt. Eine Belegung, die den Bereich hinter Kamin oder Gaube freilässt, bringt oft mehr als ein zusätzliches Modul an dieser Stelle. Bedenken Sie dabei, dass ein Schatten im Lauf des Tages und des Jahres wandert: Der Kamin, der im Juni mittags kaum stört, kann im Dezember am Nachmittag zwei Modulreihen treffen. Auf dem Flachdach gilt dasselbe für die Reihen untereinander, mehr dazu im Artikel Ausrichtung der PV-Anlage.
2. Stränge nach Schatten aufteilen
Module mit ähnlichem Schatten gehören auf denselben MPP-Tracker. Der SMA STP6.0-3SE-40 hat zwei Tracker. Liegt der Kaminschatten nur auf einem Teil des Dachs, kommen diese Module an den einen Tracker, die freien an den anderen. So zieht der Schatten nur einen Strang herunter. Achten Sie darauf, dass beide Stränge für sich im MPP-Fenster bleiben.
3. Optimierer für einzelne Module
Hilft beides nicht, sind Optimierer das Mittel der Wahl. Ein Optimierer regelt jedes Modul für sich, ein verschattetes Modul bremst die anderen nicht mehr. Der Tigo TS4-A-O läuft an Wechselrichtern vieler Marken und lässt sich auf einzelne Module setzen, nur dort, wo Schatten fällt. Bei SolarEdge und Huawei gelten dagegen feste Systemregeln, etwa eine Mindestzahl von Optimierern je Strang. Welche Kombinationen freigegeben sind, steht im Artikel Optimierer und Wechselrichter. Das Sortiment finden Sie unter Optimierer.
4. Modultechnik
Einige Hersteller werben mit geringeren Schattenverlusten durch die Zellbauweise. LONGi etwa schreibt das seiner Rückkontakttechnik HPBC 2.0 zu, so beim LONGi LR7-54HVB-475M. Das ist eine Herstellerangabe. Eigene Vergleichsmessungen haben wir nicht, und an einer schlechten Strangplanung ändert auch ein gutes Modul wenig.
Aus der Praxis: Luftbilder sehen keine Bäume
Unser Angebotswerkzeug liest Dachflächen, Neigung und Ausrichtung aus Luftbilddaten. Bei einem der ersten Angebote stammte das Bild von Oktober 2021 und hatte mittlere Qualität. Für die Dachflächen reichte das. Für Verschattung nicht: Ein Baum, der seit 2021 gewachsen ist, ein neuer Anbau beim Nachbarn oder eine Antenne wären darin nicht zu erkennen. Unsere Angebote stehen deshalb unter dem Vorbehalt einer Besichtigung, und wir bitten die Kunden um Fotos vom Dach. Gerade die Schatten im Winter, wenn die Sonne tief steht, zeigt ein einzelnes Luftbild nicht.
Häufige Fragen
Fällt bei Verschattung eines Moduls der ganze Strang aus?
In aller Regel nicht. Bypass-Dioden überbrücken den verschatteten Teil, meist ein Drittel des Moduls. Kritisch wird es bei kurzen Strängen, wenn die Spannung unter das MPP-Fenster des Wechselrichters fällt.
Brauche ich bei Teilverschattung Optimierer auf allen Modulen?
Nicht unbedingt. Mit Optimierern wie dem Tigo TS4-A-O können Sie nur die betroffenen Module ausstatten. SolarEdge und Huawei verlangen dagegen eigene Systemregeln für den ganzen Strang.
Wie erkenne ich Verschattung vor der Montage?
Mit Fotos zu verschiedenen Tageszeiten, einem Blick auf Kamine, Gauben, Bäume und Nachbargebäude und mit einer Begehung bei tief stehender Sonne. Luftbilder allein reichen nicht.
