Gibt es ein verschattungsresistentes Solarmodul?

Die Nutzung von Solarenergie ist ein entscheidender Schritt zur nachhaltigen Energieversorgung. Doch eine Herausforderung bleibt: Verschattungen, die den Ertrag von Photovoltaikanlagen reduzieren. Hier setzen verschattungsresistente Solarmodule an. Sie nutzen fortschrittliche Technologien, um auch bei suboptimalen Lichtverhältnissen effizient Strom zu erzeugen. Diese Innovationen eröffnen neue Möglichkeiten für den Einsatz von Solarenergie und stärken das Vertrauen in ihre Effizienz und Wirtschaftlichkeit

Mehr Strom trotz Schatten: Die neuen PV-Module!

Photovoltaikanlagen sind eine saubere und effiziente Möglichkeit, Sonnenenergie in Strom umzuwandeln. Doch ein häufiges Problem, das den Ertrag dieser Anlagen mindert, ist die Verschattung. Verschattungen treten auf, wenn Objekte wie Bäume, Gebäude oder selbst kleine Hindernisse wie Antennen und Schornsteine die direkte Sonneneinstrahlung auf die Solarmodule blockieren. Diese Blockaden können temporär sein, wie beispielsweise durch vorbeiziehende Wolken, oder dauerhaft, durch feststehende Objekte in der Umgebung der Anlage.

Verschattungen haben einen direkten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Photovoltaikanlagen. Da die Anlagen das Sonnenlicht nutzen, um Strom zu erzeugen, führt jede Form von Schattenwurf zu einer Reduktion des Ertrags. Dies ist besonders problematisch, weil selbst eine partielle Verschattung eines Moduls in einem String die Leistung der gesamten Reihe von Modulen beeinträchtigen kann. Dieser Umstand macht die Thematik besonders relevant für Anlagenbetreiber, da die Wirtschaftlichkeit und Effizienz der Photovoltaikanlage direkt von der Minimierung solcher Verschattungen abhängt.

Die Verschattungsproblematik bei Photovoltaikanlagen stellt also eine zentrale Herausforderung dar. Die Lösung dieses Problems könnte dazu beitragen, die Energieerzeugung aus Sonnenlicht auch an weniger optimalen Standorten zu verbessern und somit die Nutzung von Photovoltaik als nachhaltige Energiequelle weiter zu fördern. Verschiedene technische Ansätze und Forschungsprojekte zielen darauf ab, Solarmodule und Anlagen zu entwickeln, die resistenter gegen Verschattungen sind und somit auch unter weniger idealen Bedingungen einen höheren Ertrag liefern können.

Wie Photovoltaikanlagen im Schatten funktionieren

Photovoltaikanlagen können auch unter Bedingungen, die nicht ideal sind, wie beispielsweise im Schatten oder an bewölkten Tagen, Strom erzeugen. Dies ist möglich, weil das Sonnenlicht, das die Erde erreicht, aus zwei Arten von Strahlung besteht: direkter und diffuser Strahlung. Direktes Sonnenlicht trifft ohne Umwege auf die Solarzellen und ermöglicht eine effiziente Stromproduktion. Diffuses Licht hingegen entsteht, wenn direktes Sonnenlicht durch Wolken, Nebel oder andere Partikel in der Atmosphäre gebrochen wird. Obwohl die Energie des Lichts sich dabei nicht verringert, erreicht es die Solarzellen in einem ungünstigen Winkel, was die Effizienz der Stromerzeugung mindert.

An einem sonnigen Tag macht die diffuse Sonnenstrahlung etwa 25 % des gesamten Lichts aus, während sie an bewölkten Tagen auf über 90 % ansteigen kann. Die Intensität der Sonneneinstrahlung und somit der Photovoltaikertrag verringern sich an solchen Tagen erheblich. Beispielsweise kann die Einstrahlung von 200 Watt pro Quadratmeter an einem bewölkten Tag dazu führen, dass eine Photovoltaik-Dachanlage nur etwa 0,15 bis 0,30 kW pro kWp Nennleistung erbringt. Dies bedeutet für eine Anlage mit einer Nennleistung von 7 kWp einen Ertrag zwischen 1.050 und 2.100 Watt, was deutlich unter dem möglichen Maximum liegt.

Leistungseinbußen durch Verschattung

Die Leistungseinbußen durch Verschattung sind also unvermeidlich, allerdings variieren sie je nach Art und Dauer der Verschattung. Eine interessante Beobachtung ist zudem der Umgang mit Schnee auf den Modulen, der ähnliche Auswirkungen wie Verschattungen hat. Die gängige Praxis, die Module nicht von Schnee zu befreien, um Schäden zu vermeiden und die Gefahr von Unfällen zu minimieren, unterstreicht die Notwendigkeit, effektive Lösungen für das Problem der Verschattung zu finden. Die Möglichkeit, Module durch den Einsatz von Strom zu „freizuheizen“, zeigt innovative Ansätze, birgt jedoch auch Nachteile wie zusätzliche Kosten und Energieverluste.

Die Fähigkeit von Photovoltaikanlagen, auch im Schatten oder bei diffuser Sonneneinstrahlung Strom zu erzeugen, ist ein wichtiger Aspekt für die Planung und den Betrieb solcher Anlagen. Es verdeutlicht die Notwendigkeit, sowohl die technische Konfiguration als auch die Standortwahl sorgfältig zu überdenken, um den Energieertrag zu maximieren und die Effizienz der Anlagen zu steigern.

Technische Lösungen für verschattungsresistente Solarmodule

Die Entwicklung von Technologien, die Solarmodule resistenter gegen Verschattungen machen, ist ein aktuelles und wichtiges Forschungsfeld in der Photovoltaikbranche. Verschiedene Ansätze zielen darauf ab, den negativen Einfluss von Verschattungen auf den Ertrag von Photovoltaikanlagen zu minimieren. Zwei wesentliche technische Lösungen, die in der Praxis Anwendung finden, sind die Integration von Bypass-Dioden in die Solarmodule und der Einsatz von Leistungsoptimierern oder Mikrowechselrichtern.

Bypass-Dioden

sind eine etablierte Methode, um die Effekte von Teilverschattungen auf ein Solarmodul zu reduzieren. Wenn einzelne Zellen eines Moduls verschattet sind und daher weniger oder keinen Strom produzieren, ermöglichen es diese Dioden, den Stromfluss um die betroffenen Zellen herumzuleiten. So kann der restliche Teil des Moduls weiterhin Strom erzeugen, ohne durch die verschatteten Zellen in seiner Leistung beeinträchtigt zu werden. Dieser Ansatz ist besonders wirksam bei temporären Verschattungen, wie sie durch vorüberziehende Wolken oder ähnliche Phänomene verursacht werden.

Leistungsoptimierer und Mikrowechselrichter

bieten eine weitere Möglichkeit, die Auswirkungen von Verschattungen zu verringern. Leistungsoptimierer, auch PV-Optimierer genannt, passen die Arbeitspunkte der einzelnen Solarmodule dynamisch an, um sie stets nahe ihrem Maximum Power Point (MPP) zu betreiben. So können sie auch bei Verschattung oder anderen suboptimalen Bedingungen einen möglichst hohen Ertrag erzielen. Mikrowechselrichter hingegen sind kleine Wechselrichter, die direkt an einzelnen Solarmodulen angebracht werden. Sie wandeln den Gleichstrom jedes Moduls unabhängig in Wechselstrom um, was die negativen Effekte von Verschattungen auf das Gesamtsystem reduziert. Beide Technologien ermöglichen es, dass jedes Modul unabhängig von den anderen arbeiten kann, wodurch die Gesamtleistung der Anlage bei Verschattung weniger beeinträchtigt wird.

Die Auswahl der geeigneten Technologie hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die spezifischen Gegebenheiten des Standorts, das Ausmaß und die Art der zu erwartenden Verschattungen sowie die Kosten-Nutzen-Überlegungen des Anlagenbetreibers. Durch die Kombination dieser technischen Lösungen mit einer sorgfältigen Planung und Installation der Photovoltaikanlage können Verschattungen effektiv gemanagt und der Ertrag der Anlage maximiert werden.

In der Praxis bedeutet dies, dass schon bei der Planung der Anlage mögliche Verschattungen durch zukünftiges Wachstum von Bäumen oder den Bau von Nachbargebäuden berücksichtigt werden müssen. Durch den Einsatz von verschattungsresistenten Technologien können Photovoltaikanlagen auch in weniger idealen Umgebungen effizient betrieben werden, was die Attraktivität der Solarenergie als nachhaltige Energiequelle weiter erhöht.

Innovation und Forschung für zukunftsfähige Photovoltaik

Die Photovoltaik-Forschung schreitet ständig voran. Ein wichtiges Ziel ist es, Solarmodule zu entwickeln, die noch resistenter gegen Verschattungen sind. Solche Innovationen könnten die Energieausbeute an Standorten steigern, die bisher als suboptimal galten. Dies ist besonders wichtig für die Erweiterung der Solarenergie-Nutzung.

Aktuelle Forschungsprojekte konzentrieren sich auf neue Materialien und Technologien. Sie sollen Solarmodule schaffen, die flexibler auf Verschattungen reagieren. Ein Beispiel sind Module ohne Bypass-Dioden. Diese nutzen stattdessen flexible Stromwege. So kann der Strom auch bei Verschattung effektiv fließen. Diese Technologie verspricht eine geringere Beeinträchtigung durch Schatten. Sie könnte Photovoltaikanlagen auch in dicht bebauten Gebieten oder in Regionen mit häufigen Verschattungen attraktiver machen.

Ein konkretes Produktbeispiel ist das „selfPV“ Komplettpaket von GreenAkku. Es beinhaltet verschattungsresistente „Hot-Spot Free“-Module. Diese Technologie minimiert die negativen Effekte von Verschattungen. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) hat die Wirksamkeit bestätigt. Bei Verschattung einer PV-Zelle verliert das Modul nur etwa drei Prozent Leistung. Zudem schützt die Technologie vor Überhitzung. Jede Zelle ist mit einer Bypass-Diode ausgestattet. Diese leitet den Strom bei Verschattung um. Laut GreenAkku kann so die Stromausbeute um 25 bis 40 Prozent gesteigert werden.

Diese Entwicklungen zeigen, wie wichtig Forschung und Innovation für die Zukunft der Solarenergie sind. Sie eröffnen neue Möglichkeiten, Solarenergie effizienter und an mehr Orten zu nutzen. Verschattungsresistente Solarmodule sind ein Schlüssel dazu. Sie machen Photovoltaikanlagen flexibler und wirtschaftlicher.

Die Forschung bringt uns also der Vision einer umfassenden Nutzung von Solarenergie näher. Solche Technologien tragen dazu bei, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Sie unterstützen den Übergang zu einer nachhaltigeren Energieversorgung.

FAQ Solarmodule verschattungsresistent

1. Was sind verschattungsresistente Solarmodule? Verschattungsresistente Solarmodule sind speziell entwickelte PV-Module, die auch bei Verschattung einen höheren Energieertrag liefern können. Durch technische Innovationen wie Bypass-Dioden oder flexible Stromwege minimieren sie Leistungsverluste, die durch Schatten entstehen.

2. Wie funktionieren Solarmodule im Schatten? Solarmodule können auch im Schatten Strom erzeugen, da sie nicht nur auf direktes Sonnenlicht angewiesen sind. Diffuses Licht, das durch Wolken oder Nebel gebrochen wird, kann ebenfalls genutzt werden, allerdings mit verminderter Effizienz. Technologien wie Bypass-Dioden helfen, den Ertrag zu optimieren.

3. Können verschattungsresistente Module den Solarertrag wirklich steigern? Ja, verschattungsresistente Module können den Solarertrag signifikant steigern. Studien und Tests, zum Beispiel vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik, haben gezeigt, dass der Leistungsverlust durch Verschattung bei diesen Modulen deutlich reduziert werden kann, was zu einer Erhöhung der Stromausbeute führt.

4. Sind verschattungsresistente PV-Module teurer als herkömmliche Module? Verschattungsresistente PV-Module können in der Anschaffung teurer sein als herkömmliche Module, da sie mit fortschrittlicher Technologie ausgestattet sind. Die höheren Kosten können jedoch durch die gesteigerte Effizienz und den höheren Energieertrag über die Lebensdauer der Anlage kompensiert werden.

5. Wie kann ich feststellen, ob verschattungsresistente Solarmodule für meine Anlage sinnvoll sind? Die Entscheidung für verschattungsresistente Solarmodule hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem von der Lage und Ausrichtung Ihrer Anlage, den lokalen Verschattungsbedingungen und Ihren individuellen Energiebedürfnissen. Eine gründliche Analyse durch einen erfahrenen Solarteur kann helfen, die beste Option für Ihre Situation zu bestimmen.

Fazit Solarmodule verschattungsresistent

Die Entwicklung verschattungsresistenter Solarmodule ist ein bedeutender Fortschritt in der Photovoltaiktechnologie. Diese Innovationen ermöglichen es, Solarenergie auch an Standorten effizient zu nutzen, die bisher aufgrund von Verschattungen als weniger geeignet galten. Durch den Einsatz solcher Module können Anlagenbetreiber den Energieertrag ihrer Photovoltaikanlagen signifikant steigern, was nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Umweltfreundlichkeit der Solarenergie erhöht. Die Investition in verschattungsresistente Technologien ist somit ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigeren und unabhängigeren Energieversorgung. Die Möglichkeit, bis zu 40% mehr Strom zu erzeugen, unterstreicht das Potenzial dieser Technologie und macht sie zu einer attraktiven Option für jeden, der in die Solarenergie investieren möchte. Die Zukunft der Photovoltaik sieht mit diesen Entwicklungen noch heller aus.