Verschattung der Solaranlage: Verluste richtig messen
Verschattung bei Photovoltaik bringt Ihr Projekt nicht zu Fall. Entscheidend ist, welche Module betroffen sind, zu welchen Stunden, in welcher Jahreszeit und mit welcher Verschaltung.
Verschattung bei Photovoltaik senkt den Ertrag der betroffenen Module: Entscheidend ist, welche Module betroffen sind, zu welchen Stunden und in welcher Jahreszeit. In der Schweiz zählt die Jahreszeit viel: Die Wintersonne steht tief, und ein Hindernis, das im Juni nicht stört, kann das Dach im Dezember über weite Teile des Tages verdecken. Oft lässt sich das Projekt verbessern, indem man einige Module verschiebt, eine andere Dachfläche wählt oder die Verschaltung anpasst. Bevor Sie Optimierer oder Mikrowechselrichter bezahlen, lassen Sie beziffern, wie viele kWh jede Lösung tatsächlich zurückholt.
Erkennen Sie, wann der Schatten fällt
Schauen Sie das Dach am Morgen, am Mittag und am späten Nachmittag an, wenn möglich auch im Winter. Notieren Sie Kamine, Dachfenster, Antennen, Bäume, Nachbarhäuser und das Gelände. Ein Baum verliert seine Blätter, behält aber seine Äste, und er wächst. Lassen Sie den Installateur die betroffenen Zonen auf einem Plan einzeichnen, mit dem Sonnenverlauf und den Stunden der Verschattung, die er annimmt.
Unterscheiden Sie einen nahen Schatten, etwa einen Kamin, der über einige Zellen wandert, von einem fernen Horizont, den ein Hügel oder Berg verdeckt. PVGIS, das Werkzeug der Europäischen Kommission, berechnet den Horizont aus dem Gelände mit einer Auflösung von rund 90 m; Häuser und nahe Bäume sieht es nicht. Das Bundeskataster sonnendach.ch berücksichtigt die Verschattung bei der Einstufung jeder Dachfläche, bleibt aber eine automatische Schätzung. Eine Aufnahme vor Ort ergänzt die Simulation deshalb immer.
| Art der Verschattung | Was sie ändern kann | Nützliche FrageNützliche Frage für die Offerte |
|---|---|---|
| Kamin oder Dachfenster | Schmaler, wandernder Schatten auf einigen Modulen | Lassen sich die Module ausserhalb seiner Bahn anordnen? |
| Baum | Verschattung, die sich mit den Jahreszeiten und dem Wachstum ändert | Welcher Ertrag mit dem Baum, wie er ist, und wenn er wächst? |
| Nachbargebäude | Breiter, regelmässiger Schatten, vor allem bei tiefer Sonne | Welche produktiven Stunden verliert jede Dachfläche, im Winter und im Sommer? |
| Berg oder Hügel | Hoher Horizont, vor allem im Winter | Welchen Horizont hat die Simulation verwendet? |
| Schnee auf einem Teil des Modulfelds | Vorübergehender Schatten im Winter | Wie lassen Neigung und Befestigung den Schnee abrutschen? |
Steigen Sie nicht aufs Dach, um ein besseres Foto zu machen. Aufnahmen vom Garten aus, ein Dachplan und der Besuch einer Fachperson genügen.
In den Bergen entscheidet der Horizont über den Winter
In einem Alpental verdecken die Berge die tiefe Wintersonne. PVGIS zeigt es für St. Moritz: Für 1 kWp nach Süden mit 30° Neigung liegt der Ertrag im Dezember bei 30 kWh mit dem echten Gelände, gegenüber 65 kWh ohne Gelände. Übers Jahr sind es 1'255 kWh statt 1'402, also rund 10.5 % weniger. Der Frühling bleibt dagegen sehr gut: 144 kWh im März.
Verlangen Sie für ein Projekt in den Bergen eine Simulation mit dem Horizont der genauen Adresse. Eine Simulation mit flachem Horizont überschätzt den Winterertrag.
Verstehen Sie den Ertragsverlust
Die Leistung in kWp misst die Kapazität der Module unter Testbedingungen; die kWh sind der tatsächlich produzierte Strom. Schatten verringert das empfangene Licht und damit die Produktion der betroffenen Zellen. Übers Jahr hängt der Verlust davon ab, wie oft der Schatten fällt und zu welchen Stunden: Ein Schatten um die Mittagszeit wiegt schwerer als ein gleich langer Schatten bei tiefer Sonne, die wenig produziert.
Ein mit PVGIS gerechnetes Beispiel für 1 kWp nach Süden mit 30° Neigung und der Sonneneinstrahlung von Lausanne. Wir fügen ein Hindernis im Süden hinzu, zum Beispiel ein Gebäude, das den Himmel von Südost bis Südwest bis zu einer bestimmten Höhe verdeckt:
| Hindernis im Süden | Ertrag pro Jahr | Oktober bis März | Dezember | Juni |
|---|---|---|---|---|
| Keines | 1'275 kWh | 453 kWh | 47 kWh | 145 kWh |
| Bis 15° über dem Horizont | 1'259 kWh | 436 kWh | 38 kWh | 145 kWh |
| Bis 25° über dem Horizont | 1'163 kWh | 341 kWh | 14 kWh | 145 kWh |
Ein Hindernis von 25° kostet übers Jahr nur 9 %, aber 25 % von Oktober bis März und 70 % im Dezember; im Juni ändert es nichts, weil die Sonne darüber hinweggeht. Dieses Beispiel nimmt an, dass das Hindernis das ganze Modulfeld gleich verschattet. Ein Schatten, der nur einen Teil der Module trifft, verhält sich je nach Verschaltung anders.
Ein Foto zeigt einen Augenblick, keine Jahresbilanz. Lassen Sie nahe Schatten vom Horizont unterscheiden und prüfen, in welchen Jahreszeiten jede Verschattung die Montagefläche trifft. In der Schweiz entscheidet oft der Winter.
Auch die Verschaltung zählt. In einem Strang von Modulen an einem zentralen Wechselrichter kann ein verschattetes Modul die anderen bremsen. Die Bypass-Dioden der Module überbrücken einen schwächer beleuchteten Teil: Trina baut sie in die Anschlussdose seiner Module ein, um Erwärmung und Verluste zu begrenzen. Mit Mikrowechselrichtern (Enphase) produziert jedes Modul für sich; mit Optimierern (SolarEdge, oder bei Huawei) wird jedes Modul einzeln überwacht. Manche Module bringen selbst eine Lösung mit: LONGi kündigt für seine Reihe Hi-MO X10 einen «Verschattungsoptimierer» an, der nur die verschatteten Zellen überbrückt (siehe unsere Seite zu LONGi). Keine dieser Techniken bringt das blockierte Licht zurück.
Schnee, ein Winterschatten
Schnee bedeckt oft nur einen Teil des Modulfelds, zum Beispiel den unteren Rand der Module. Trina empfiehlt, eine grossflächige Schneedecke rechtzeitig zu entfernen, weil das teilweise Abschmelzen Schatten und Hotspots erzeugt. Auf einem geneigten Dach kann der Schnee von selbst abrutschen; fragen Sie den Installateur, wie Neigung und Befestigung ihn abgehen lassen.
Ein verschneites Dach ist rutschig, und Module sind nicht begehbar. Bleibt der Schnee lange auf einem Teil des Modulfelds liegen, fragen Sie den Installateur, ob es sich lohnt, ihn von einer ausgerüsteten Firma entfernen zu lassen.
Wählen Sie zuerst den Standort
Die einfachste Lösung ist oft, in der dauerhaft verschatteten Zone keine Module zu montieren. Der Installateur kann eine Reihe verschieben, eine andere Dachfläche wählen, die Zahl der Module etwas senken oder sie anders verteilen. Das beste Projekt ist nicht zwingend jenes mit den meisten kWp: Einige schlecht besonnte Module bringen Material und Montage für wenige kWh. Damit eine einfache Meldung genügt, müssen die Module zudem kompakt angeordnet sein; technisch bedingte Auslassungen oder eine versetzte Anordnung wegen der verfügbaren Fläche sind zulässig. Der Ratgeber zur Baubewilligung für Solaranlagen nennt die Bedingungen.
Vergleichen Sie danach das elektrische Konzept. Ein zentraler Wechselrichter passt sehr gut zu einem einheitlichen, gut besonnten Modulfeld. Mikrowechselrichter und Optimierer werden interessant, wenn die Dachflächen unterschiedlich ausgerichtet sind, ein lokaler Schatten unvermeidbar ist oder die Überwachung pro Modul die Diagnose vereinfacht. Verlangen Sie in jeder Variante dieselbe Belegung und dieselbe Schattenannahme, und vergleichen Sie dann Mehrkosten, geschätzten kWh-Gewinn, Zugang im Störungsfall und Garantien.
Ein Rückschnitt kann eine Verschattung verringern, wenn der Baum Ihnen gehört und Sie ihn pflegen können. Stützen Sie die Wirtschaftlichkeit des Projekts nicht auf einen künftigen Rückschnitt, den Sie nicht in der Hand haben, schon gar nicht beim Nachbarn.
Lesen Sie eine brauchbare Schätzung, nicht nur ein Total
Eine gute Offerte zeigt die Module auf dem Dach, nennt ihre Typen und das elektrische Schema und erklärt, wie die Planung den Schatten behandelt hat. Unser Rechner sieht weder Bäume noch Kamine: Er gibt eine Grössenordnung, die der Besuch vor Ort bestätigen muss.
Checkliste: die Verschattung in der Offerte
Stellen Sie diese Fragen beim Besuch und lassen Sie die Antworten schriftlich festhalten.
- Ausgesparte Zonen. Welche Teile des Dachs bleiben frei, und weshalb?
- Erfasste Verschattung. Welche nahen Hindernisse wurden vor Ort gemessen, und für welche Jahreszeiten?
- Horizont. Welchen Horizont verwendet die Simulation, vor allem in den Bergen?
- Mit und ohne Schatten. Der Jahres- und Monatsertrag mit und ohne Verschattung.
- Gewinn der Lösungen. Die erwarteten zusätzlichen kWh durch Optimierer oder Mikrowechselrichter, bei gleicher Belegung.
- Überwachung. Wie die Module überwacht werden und wer bei einem Rückgang eingreift.
Vergleichen Sie die Offerten über den Preis pro kWp hinaus mit dem Ratgeber zum Vergleich von Solar-Offerten, und beurteilen Sie die Firma mit jenem zum Thema Solarinstallateur finden. Eine Firma, die eine ungünstige Zone ausspart und ein Modul weglässt, kann Ihnen besser dienen als eine Offerte mit maximaler Leistung. Für eine erste Grössenordnung geht unser Solarrechner von Ihrer Adresse aus:
Überwachen Sie nach der Inbetriebnahme
Bewahren Sie die ursprüngliche Schätzung, den Belegungsplan und den Zugang zur Ertragsüberwachung auf. Vergleichen Sie Monate mit vergleichbaren Monaten. Wächst ein Baum oder entsteht ein Gebäude, fotografieren Sie die Verschattung vom Boden aus und notieren, wann sie die Module trifft. Liefert ein Strang oder ein Modul deutlich weniger als erwartet, gleicht der Installateur diese Beobachtungen mit den Daten des Wechselrichters ab.
Ziehen Sie nie einen Stecker ab und bauen Sie kein Modul aus, um «den Schatten zu testen»: Ein beleuchtetes Modul steht unter Spannung. Der Ratgeber zur Solaranlage ordnet diese Entscheide in das ganze Projekt ein.
Häufige Fragen
Kostet ein kleiner Schatten viel?
Das hängt von Tageszeit, Jahreszeit und Verschaltung ab. Ein Kaminschatten am späten Nachmittag kostet wenig; ein Hindernis, das im Winter die Mittagssonne verdeckt, kostet viel mehr. Verlangen Sie den Ertrag mit und ohne Schatten.
Mikrowechselrichter oder Optimierer gegen Verschattung?
Beide verhindern, dass ein verschattetes Modul die anderen bremst, und bieten eine Überwachung pro Modul. Sie holen nur zurück, was die Strangverschaltung zusätzlich verloren hätte; das Licht bringen sie nicht zurück. Vergleichen Sie den kWh-Gewinn mit den Mehrkosten.
Lohnt sich eine Solaranlage auf einem teilweise verschatteten Dach?
Oft ja, auf dem gut besonnten Teil. Lassen Sie die dauerhaft verschattete Zone frei und prüfen Sie den geschätzten Ertrag jeder Dachfläche.
Berücksichtigt PVGIS Bäume?
Nein. PVGIS berechnet den Horizont aus dem Gelände mit einer Auflösung von rund 90 m; Häuser und nahe Bäume sieht es nicht. Dafür braucht es eine Aufnahme vor Ort.
Ist Schnee ein Verschattungsproblem?
Ja, im Winter: Schnee, der am unteren Rand der Module liegen bleibt, verschattet sie teilweise. Auf einem geneigten Dach kann er von selbst abrutschen; steigen Sie nie selbst hinauf, um ihn zu entfernen.