Bypass-Dioden, Strings und Optimierer: Was Teilverschattung wirklich kostet
Ein Schatten auf einem Modul ist kein Problem des Moduls, sondern des Strings. Wer das versteht, entscheidet richtig zwischen Standard-Verschaltung und Optimierern, und spart entweder Geld oder Ärger.
Was im Modul passiert
Ein Modul hat 108 bis 144 Zellen in Reihe, aufgeteilt in drei Gruppen, jede mit einer Bypass-Diode. Fällt Schatten auf eine Zelle, liefert sie weniger Strom, und weil alle Zellen der Gruppe denselben Strom führen müssen, bremst die beschattete Zelle die ganze Gruppe. Ab einem gewissen Punkt öffnet die Bypass-Diode und überbrückt die Gruppe: Das Modul verliert ein Drittel seiner Leistung, statt ganz auszufallen, und die beschattete Zelle wird nicht heiß.
Was im String passiert
8 bis 20 Module hängen in Reihe am Wechselrichter. Auch hier gilt: ein Strom für alle. Ein Modul, das wegen Schatten nur noch 40 % Strom liefert, zieht den gesamten String auf 40 %, es sei denn, seine Bypass-Dioden überbrücken es. Der Wechselrichter sucht den besten Arbeitspunkt (MPP), findet bei Teilverschattung aber oft nur einen Kompromiss. Praktisch heißt das: Ein Kaminschatten auf einem Modul kann 10 bis 20 % des Strings kosten, solange er dort liegt.
Beispiel aus PV-Schatten
Modulbelegung auf einer 48-m²-Fläche mit 18 Modulen in 3 Reihen, 18-m-Fichte südlich: Die Jahresrechnung je Modul ergibt im Modell „jedes Modul für sich" (Optimierer) 4 % Verlust der Direktstrahlung, im Modell „je Reihe ein String" 10 %. Die unterste Reihe ist am stärksten betroffen, zieht aber ohne Optimierer nur ihre eigene Reihe herunter, weil das Werkzeug je Reihe einen String annimmt. Hängen alle drei Reihen in einem String, wird aus 10 % schnell 15 %.
Was hilft, geordnet nach Kosten
- Belegung ändern (kostenlos): Module aus dem Schattenbereich nehmen, lieber 16 freie Module als 18, von denen 3 im Winter im Schatten liegen.
- Strings nach Schatten planen (kostenlos): Beschattete Module in einen eigenen String oder an einen eigenen MPP-Eingang des Wechselrichters. Reihen quer zum Schattenverlauf legen.
- Halbzellen-Module (kleiner Aufpreis): Zwei Hälften parallel, Schatten auf einer Hälfte halbiert den Verlust statt ihn zu verdreifachen.
- Leistungsoptimierer (SolarEdge, Tigo, 50 bis 80 € je Modul): Jedes Modul arbeitet in seinem eigenen Punkt; Monitoring je Modul inklusive. Mehr Elektronik am Dach, mehr mögliche Fehlerstellen.
- Mikrowechselrichter (Enphase, Hoymiles, 100 bis 200 € je Modul): Wie Optimierer, aber jedes Modul liefert direkt Wechselstrom. Teuer bei großen Anlagen, ideal bei kleinen, zerklüfteten Dächern.
Wann sich Optimierer nicht lohnen
Bei Fernverschattung (Berge, Hügel), bei gleichmäßiger Verschattung ganzer Reihen und bei freien Süddächern. Dort bringen sie 0 bis 2 % und kosten 1.000 € und mehr. Optimierer sind ein Werkzeug gegen harte, ungleichmäßige Nahschatten, nicht gegen schlechte Standorte.