Leistungsverlust durch Verschattung wie gross?

Öfters hier Angemeldet: 12.04.2008 Beiträge: 14

Hallo zusammen,
ich bin noch in der Planung meiner Anlage und habe einige allgemeine Fragen zur Verschattung:

Wieviel Prozent Leistung bringt ein verschattetes Modul im Vergleich zu einem unverschatteten?
Kann Verschattung gleichgesetzt werden mit bewoelktem Himmel (difuses Licht)?

Zum Hintergrund:
mein Dach ist von November bis Februar durch das Nachbargebaeude teilverschattet. Ich weiss, das ein verschattetes Modul den gesamten Strin einbremst. Ich wuerde aber gerne wissen, wieviel Leistung da noch uebrig bleibt.
Die vorhandene Flaeche reicht nicht, um zwei Strings zu schalten.

Und es waere interessant zu erfahren, ob es Module gibt, die mit Verschattung besser klar kommen als andere?

Ich freue mich auf kompetente Hilfe von euch.

maadias

Verfasst am: 28.04.2008, 16:54

Hallo maadias,

wir haben auch Verschattung durch ein Nachbarhaus von Mitte Oktober bis Anfang März. Wir konnten auch die Strings nicht so verteilen, wie es hätte sein müssen, da in der oberen Dachhälfte wegen Fenster und SAT-Schüssel nicht genug Platz ist. Wie sich das auswirkt, kannst Du auf unserer Homepage verfolgen (http://pv.abenus.de).
Unsere Erfahrung ist, dass an trüben Tagen kaum Beeinträchtigung durch den direkten Schatten vorhanden ist, weil der Hauptanteil des (dann sowieso kleinen) Tagesertrags von der diffusen Einstrahlung stammt. An sonnigen, klaren Tagen ist der Verlust jedoch massiv. Die Leistung des verschatteten Strings ist durchaus kleiner als er es an einem trüben, wolkenverhangenen Tag wäre, da die diffuse Einstrahlung an einem klaren Tag auch sehr gering ist.

Öfters hier Angemeldet: 12.04.2008 Beiträge: 14

apfelsol, ich habe deine Webseite gestern Abend schon gefunden und war begeistert. Ich werde dich dazu demnaechst noch kontaktieren.
Ich habe auch die massiven Leistungseinbrueche gesehen.

Was mich aber interessieren wuerde, ist, wieviel Prozent Leistung auf den vrschatteten Modulen uebrig bleibt?
Hast du da ein paar Werte fuer mich?

Und wie du schreibst, waere dann ja die Gesamtleistung an einem wolkigen Tag hoeher als an einem sonnigen Tag, wenn beide Male ein Modul verschattet wird. Hast du dazu evtl. auch Werte?

Gruss und besten Dank

maadias

Verfasst am: 28.04.2008, 17:52

maadias hat Folgendes geschrieben:

Was mich aber interessieren wuerde, ist, wieviel Prozent Leistung auf den vrschatteten Modulen uebrig bleibt?
Hast du da ein paar Werte fuer mich?

Mal als Beispiel einen typischen wolkenverhangenen Januartag: der 8.1.:
http://pv.abenus.de/20080108.htm
Die Leistung geht durchaus bis 0,1 kW/kWp hoch, und an den EInzelkurven der Strings kannst Du sehen, dass sie sich kaum unterscheiden, obwohl sie ja zu unterschiedlichen Zeiten verschattet werden.
Demgegenüber der sonnige 22. Januar: http://pv.abenus.de/20080122.htm
In der Zeit vormittags, als beide Strings verschattet sind, erreichen sie zusammen gerade mal 0,04 kW/kWp.

Zitat:

Und wie du schreibst, waere dann ja die Gesamtleistung an einem wolkigen Tag hoeher als an einem sonnigen Tag, wenn beide Male ein Modul verschattet wird. Hast du dazu evtl. auch Werte?

Nein, so kann man das auch nicht sagen, denn die Verschattung ist ja nicht den ganzen Tag lang. Bei uns ist die Verschattungszeit vormittags bis maximal 13:30 Uhr. Danach ist das Dach wieder komplett in der Sonne. Und wenn der Tag schön ist, bringt das natürlich noch mehr, als ein trüber Tag das schaffen würde.
Wenn Du den 22. Januar mal anschaust, da könnte man etwa eine Idealkurve reinlegen, wie es ausgesehen hätte ohne Verschattung. Und die Differenzfläche ist der Ertragsverlust. Die Mühe habe ich mir bisher aber nicht gemacht, das genau auszumessen. Da kriegt man ja nur Pipi in die Augen Wink

Übrigens ist das Verhalten der Anlage bei Verschattung nur eines Moduls auch nicht immer gleich. Manchmal dümpelt der String durch den begrenzten Strom nur schwach dahin, weil die Bypassdiode nicht angesprungen ist. Das passiert vor allem dann, wenn sich die Einstrahlung nur langsam ändert und insgesamt nicht sehr hoch ist. An einem sonnigen Tag, wenn das Modul zuerst voll beschienen, und dann verschattet wird, ist es wahrscheinlicher, dass die Bypassdiode durchschaltet, weil aufgrund der hohen Einstrahlung ein großer Strom fließt. Wenn dann nur 1 Modul betroffen ist, kann der WR den MPP der übrigen Module finden, sofern die Spannung noch ausreicht. Ich habe im PV-Wiki auf der Seite Kennlinie
http://www.photovoltaikwiki.com/index.php?title=Kennlinie
die Zusammenhänge von Strom und Spannung auch bei Verschattung mal beschrieben.

Öfters hier Angemeldet: 12.04.2008 Beiträge: 14

Zitat:

Und wie du schreibst, waere dann ja die Gesamtleistung an einem wolkigen Tag hoeher als an einem sonnigen Tag, wenn beide Male ein Modul verschattet wird. Hast du dazu evtl. auch Werte?

Nein, so kann man das auch nicht sagen, denn die Verschattung ist ja nicht den ganzen Tag lang. Bei uns ist die Verschattungszeit vormittags bis maximal 13:30 Uhr. Danach ist das Dach wieder komplett in der Sonne. Und wenn der Tag schön ist, bringt das natürlich noch mehr, als ein trüber Tag das schaffen würde.

Ja, das ist mir klar, mir ging es eher um eine theoretische Betrachtung bei Dauerbeschattung, um einen Wert fuer den in der Zeit zu erwartenden Verlust zu finden.

Zitat:

Wenn Du den 22. Januar mal anschaust, da könnte man etwa eine Idealkurve reinlegen, wie es ausgesehen hätte ohne Verschattung. Und die Differenzfläche ist der Ertragsverlust. Die Mühe habe ich mir bisher aber nicht gemacht, das genau auszumessen. Da kriegt man ja nur Pipi in die Augen Wink

...und wer will das schon Smile

ich hab mir mal die kW-Werte aus deinem Diagramm mit Verschattung gemessen. Mit steigender Leistung steigt dementsprechend die Leistung des verschatteten Strings von 6% bis ca. 10% des unbeschatteten Moduls.
Wenn ich da nichts falsch verstanden habe, wäre das so ungefaehr der Wert, den ich suche. Wenn ein Modul den gesamten String herunterzieht, die Bypassdiode nicht schaltet und das Modul den ganzen Tag verschattet wird, haette ich max. 10% der Leistung.

Zitat:

Übrigens ist das Verhalten der Anlage bei Verschattung nur eines Moduls auch nicht immer gleich. Manchmal dümpelt der String durch den begrenzten Strom nur schwach dahin, weil die Bypassdiode nicht angesprungen ist. Das passiert vor allem dann, wenn sich die Einstrahlung nur langsam ändert und insgesamt nicht sehr hoch ist. An einem sonnigen Tag, wenn das Modul zuerst voll beschienen, und dann verschattet wird, ist es wahrscheinlicher, dass die Bypassdiode durchschaltet, weil aufgrund der hohen Einstrahlung ein großer Strom fließt.

Ist das auch eine Qualitaetsfrage ob die Bypassdiode das macht was sie soll? Technisch gesehen sollte der Punkt an dem die Diode durchschaltet doch klar definiert sein, oder? Eigentlich waere das doch die Loesung der Verschattungsprobleme, zumindest solange die Spannung noch im Arbeitsbereich des Wechselrichters liegt?

Gruss

maadias

Verfasst am: 28.04.2008, 21:50

Hallo maadias,

eins muss klargestellt werden: die Bypassdioden sind nicht dazu da, Verschattungsprobleme zu lösen, sondern sie sollen die Solarzellen vor Hotspots schützen. Eine verschattete Zelle ist ein großer Widerstand, heizt sich daher bis zur Zerstörung auf, wenn der Strom nicht durch die Bypassdiode dran vorbeigeleitet wird.

Zitat:

Wenn ein Modul den gesamten String herunterzieht, die Bypassdiode nicht schaltet und das Modul den ganzen Tag verschattet wird, haette ich max. 10% der Leistung.

Ich würde es nicht auf 10% festnageln wollen. Das hängt davon ab, welcher Einstrahlungs-Unterschied zwischen bestrahlten Modulen und verschattetem Modul besteht. Das kann mit dem Anteil diffuser Einstrahlung unterschiedlich ausfallen.

Verfasst am: 28.04.2008, 22:17

Hallo maadias!
Solche überlegungen hatte ich auch im Kopf, etwa Dünnschicht bei Verschattung!
Du kannst die Anlage, wie sie dann geworden ist hier sehen! http://www.sonnenertrag.eu/detail.php?pk=1734
Gut ist auch der durch die Verschattung hervorgerufene Leistungsverlußt zu erkennen. In der Ertragsschwachen Zeit bei unseren Anlagen im Winter, bei mir übers Jahr gesehen ca.5%, hält er sich in Grenzen. Bei dieser Sanyo Anlage kann ich das verschmerzen! Außerdem habe ich mir den Dachständer verkabeln lassen. Überlegt habe ich auch den SMA 8000 SMC TL durch Multistring WR auszuführen.
Diese haben allerdings einen ca.2% schlechteren Wirckungsgrad als der 8000er. So würden sich 2 SMA 4000 eben auch nicht besser rechnen, zumal diese beiden auch noch mehr kosten!
Da mir angebotene Dünnschicht, so von Sharp nicht günstiger Angeboten wurde als die Sanyos, hab ich mich für diese Hybridmodule entschieden die ja auch Dünnschicht auf dem Monowafer haben. Dadurch sind sie auch bei bedecktem Himmel sehr gut, ähnlich meinen SF-Poly und viel besser als meine Solarworld mono! Zudem kenne ich sehr wenige wirklich gute Dünnschichtanlagen.
Sollte sich Dein zu erwartender Schatten in der größenortnung von meinem verhalten, vergiß in und freue Dich auf Deine Anlage !
Grüße vom Phoenixx Very Happy

Öfters hier Angemeldet: 12.04.2008 Beiträge: 14

@apfelsol:
Das mit der Bypassdiode geht mir noch nicht ganz rein. Wenn, wie du schreibst, die Diode nicht immer durchschaelt, wo bleibt dann der Schutz gegen Zerstoerung?

Die 10% sehe ich als Richtwert an. Ob das 5 oder 15% sind, spielt da keine grosse Rolle mehr. Dank deinen Kurven konnte ich zumindest mal sehen, wie sich Verschattung auf die Leistung auswirkt.

Aber jetzt mal zu den Fakten:
Hier mal ein Bild von meinem Dach und einer der moeglichen geplanten Belegungen:

Die grünen Module stehen im Angebot, die gelben hätte ich gerne noch, falls es mit der Montage so dicht am Rand des Daches keine Probleme gibt und die roten sind im Moment wegen der Verschattung noch nicht im Angebot drin.
Ich habe im Winter Schatten vom Nachbarhaus jeweils morgens ab Sonnenaufgang bis 13:00. Der Schatten beginnt am 5.11. morgens, das unterste Modul leicht zu verschatten, steigt soweit dass am 21.12. die zweitunterste Reihe um 12:00 zu 2/3 verschattet ist. Das ganze dann wieder rückwärts bis Anfang Februar.
Ich hab mir das mal ausgerechnet und wenn ich, um auf der sicheren Seite zu sein, davon ausgehe, dass die verschatteten Module die komplette Leistung komplett blockieren und keine Diode durchschaelt, dann haette ich ohne die roten Module einen Jahresverlust von 4% und mit den roten einen Jahresverlust von 7%.
Um wieviel könnte sich der Verlust theoretisch reduzieren, wenn man Restleistung und hoffentlich manchmal schaltenden Bypassdioden rechnen kann? Gibt es da Erfahrungswerte?

Die Leistung der Anlage würde betragen:
2,8kWp grün, mit gelb 3,2kWp, mit gelb und rot 3,8kWp.

Was würdet ihr mir raten, soll ich die Roten dranmachen oder besser nicht?
Ich würd auch vorher noch die Farbe abmachen Smile

Verfasst am: 30.04.2008, 18:10

Hallo maadias,

zu den Bypassdioden: wenn die nicht durchschalten, ist die Spannung auch nicht so groß, dass das Modul zerstört würde. Die Bypassdiode schaltet durch, wenn an ihr mindestens eine bestimmte Spannung anliegt. Bei großflächiger Verschattung passiert da auch nix Schlimmes. Gefährlich sind eher kleinflächige starke Verschattungen einer einzelnen Zelle. Zum Beispiel durch Vogelschiete oder ähnliches.

Zu dem Plan vom Dach: vielleicht schauen sich das mal die Wechselrichter-Experten hier im Forum an. Wie sollen die Module verschaltet werden? Wenn ich das richtig sehe, sind es maximal 19 Module a 200 Wp, minimal 14 Module. Wenn daraus ein String gemacht wird, muss die Summe der Leerlaufspannungen im Arbeitsbereich des Wechselrichters liegen. Wenn Du erwartest, dass bei maximaler Verschattung (dann wären nur noch 13 Module unverschattet) die Bypassdioden schalten, nützt Dir das nur dann, wenn die Summe der Spannungen der 13 unverschatteten Module auch noch im Arbeitsbereich des WR liegen. Das ist eher unwahrscheinlich, aber dazu mögen die Experten sich äußern. Es gibt da Programme von den WR-Herstellern, mit denen man das planen kann.
In http://www.photovoltaikforum.com/ftopic13969-0-asc-0.html kannst Du weitere Infos über Parallelschaltung und Reihenschaltung bekommen.
Vielleicht gibt es einen Multistring-WR mit 2 MPP-Trackern, dann würde man 2 Strings machen, oben einen, der immer Sonne bekommt (wenn sie denn scheint), unten den anderen. Aber ich weiß nicht, ob es bei der kleinen Leistung schon gute Multistring-WR gibt.

Verfasst am: 30.04.2008, 18:25

...Verschattungen kannst Du in ausreichendem Maße an meiner Anlage, siehe Signatur betrachten. Winterliche Verschattungen von November bis Februar sind m.E. nicht so tragisch, da die Erträge in der Regel sowieso niedrig sind.
Möglich wäre auch der Einsatz von Ministring Wechselrichtern, wie am Ende dieses Threads beschrieben.

http://www.photovoltaikforum.com/viewtopic.php?t=2944&highlight=stecagrid500

Gruß Helios

Öfters hier Angemeldet: 12.04.2008 Beiträge: 14

Euch allen besten Dank fuers Mutmachen, was den Schatten betrifft.
Ich tendiere auch dazu das Dach einfach voll zu machen und im Winter mit etwas weniger Leistung zu leben.

Zu den Wechselrichtern:
Ich habe nur ein Angebot zu den 14 grünen Modulen(14x200W). In dem Fall wird ein SMA SB2500angeboten.
Für die anderen Fälle müsste das noch dimensioniert werden.
Aber vielen Dank für den Hinweis.
Würde der denn passen?

Ich habe in meinem "Angebots-Thread" ein weiteres Angebot zur Beurteilung eingestellt, was mir auch zusagt. Den Schatten habe ich dort natürlich auch Smile

maadias

Verfasst am: 06.05.2008, 07:25

Hallo maadias,

maadias hat Folgendes geschrieben:

Euch allen besten Dank fuers Mutmachen, was den Schatten betrifft.
Ich tendiere auch dazu das Dach einfach voll zu machen und im Winter mit etwas weniger Leistung zu leben.

Gerade in den letzten Tagen, die sehr sonnig waren, ist mir bewusst geworden, dass die paar kWh, die man im Winter einfährt, im Sommer innerhalb kürzester Zeit eingefahren werden. Nach drei Tagen im Mai hatten wir schon mehr Ertrag als im ganzen Januar. Und was haben wir uns Gedanken um den Verschattungsverlust im Winter gemacht....