Verschattungsthematik

Öfters hier Angemeldet: 28.01.2008 Beiträge: 24

Hier geht es um die Teilverschattung einer oder mehrere Zellen durch dünne Stromleitungen. Im Forum herrscht wohl überwiegend die Meinung, daß Verschattung durch Stromleitungen ein K.O. Kriterium für eine geplante Anlage ist. Ich bin anderer Meinung.

Ob eine Zelle oder mehrere verschattet sind in einem Modul oder einem Strimg spielt meiner Ansicht keine Rolle. Der Strom ist proportional der Einstrahlung und der bestrahlten Fläche einer Zelle. Da alle Zellen in Reihe geschaltet sind, bestimmt die am meisten verschattete Zelle den Strom des ganzen Strings (solange die Bypassdiode nicht durchschaltet, was bei einer solchen Verschattung wohl die Regel ist). Deshalb glaube ich, daß Stromleitungen (die dünnen) keinen katastrophalen Einfluss auf den Ertrag haben da praktisch nie eine Zelle überwiegend verschattet wird. Bei entsprechender Entfernung der Stromleitungen von den Modulen wird der Schatten immer lichter, sodaß der Einfluss abnimmt. Bill_Teckers Anlage (siehe http://www.photovoltaikforum.com/viewtopic.php?p=94629#94629) bestätigt meine Annahme. Er hatte mit dem Gerüst 30% Minderertrag und der Schatten beträgt etwa 1/3 der Zellbreite.
Ich habe mal heute um 15:44 Uhr den Schatten bei mir photographiert (allerdings nur an der Wand). Sonnenstand: der Höhenwinkel ist 12,08° und der Kompasswinkel 225,8°. Der Schatten sieht ziemlich licht aus. Die Frage ist um wieviel % die Einstrahlung durch diesen Schatten geringer ist.

Was meint ihr dazu?

Ich habe mir jetzt 2 Zellen Poly und Mono bestellt und werde meine eigenen Versuche fahren um hier Klarheit zu bekommen.

Verfasst am: 04.02.2008, 18:52

Hallo Ulrich,

diese News konnte ich aus Zeitgründen erst jetzt beantworten.

In Deinem ersten Thread http://www.photovoltaikforum.com/ftopic11124.html wurde das Freileitungsthema ja schon angesprochen, wobei die meisten bei so einer Konstellation eher abraten.

Ich habe bereits die Sache differenziert dargelegt. Ich vertrete die Auffassung im Zweifel immer für die sicherere sprich unverschattete Variante entscheiden.
Nochmals die Gründe:
1) Energieeinbuße durch Permanent-Linienverschattung in Form v. Halbschatten (es gibt wenig bis gar keine gesicherten Info's hierüber, wie stark das dann sein wird!). Wenn Du hierzu eigene Versuche machen kannst, um die Ertragsminderung besser abzuschätzen, um so besser. Ich habe geschätzt 1-10% bezogen auf den einen String mit 6 Modulen. Gehen wir v. dem ungünstigsten Fall mit 10% aus u. stellen dies in Relation mit den übrigen 20 unverschatteten Module, so wird der resultierende u. kumulierte Minderertrag annual sicher <3% betragen, was vertretbar ist u. kein K.O-Kriterium darstellen sollte.
2) Hotspot-Problematik, wobei ich bei heutigen Modulen zumindest von Thermischen Streß spreche der verschatteten Zellen.
Also kurzgefaßt, wenn die Möglichkeit in der übrigen unverschatteten u. deutlich größeren Fläche deutlich mehr Ertrag durch hocheffiziente Module herauszuholen besteht, sollte man auf die 6 Module unter der Freileitung verzichten.

Entscheident ist aber die Wirtschaftlichkeitsrechnung. Hierbei denke ich nicht, dass 20+6 billigere Normalleistungsmodule abzgl. der Verschattungsminderung kumuliert mehr herausholen können, als teurere 20 Hochleistungsmodule? Aber auch, wenn unter Preis-/Leistungsgesichtspunkten, d.h. hier größte kWp bei geringstem Preis etwa auf's gleiche herauskommen würde, so bleiben doch die oben beschriebenen (kl.) Risiken, die den Ausschlag geben sollten?

Bei mir war die Entscheidung, entweder Module unter Freileitung, wobei der lichte Abstand v. ca. 5m im Mittel noch deutlich über Deinen Freileitungsabstand liegt, oder wegen der zu geringen unverschatteten Fläche u. daraus resultierend zu geringen kWp-Leistung gar keine PV-Anlage zu haben. Mein Solateur hat es ähnlich gesehen u. das Risiko liegt ohnehin bei mir.

Mich stört die eher oberflächige Diskussion wegen Freileitungsverschattung auch, da wird von Dachständerumlegung durch EVU u. Belegung durch amorphe Module gesprochen, ohne das hier evidente Meßdaten oder wirkliche Erfahrungswerte vorliegen.
Ich kann meine Ertragsminderung jedenfalls im Moment nicht hinreichend genau bestimmen, da sie durch viele andere signifikantere Einflußfaktoren überlagert wird wie z.B. WR mismatch, Wirkungsgradminderung durch rel. niedrige Stringspg., Modulhinterlüfter, extreme Verschattungsszenarien über Wintermonate durch Gebäudeverschattung, Reflexionen durch helle Umgebung, Leistungsvariation der Module usw. Um dies vernünftig zu ermitteln muß man einen 1:1 Vergleich durchführen, d.h. alle anderen Faktoren müßen konstant sein u. dann den Versuch mit den gleichen Module a) 1x mit Freileitungsschatten u. 2) ohne ihn. Die Ertragsminderung wird übrigens bei 90° direkter Sonneneinstrahlung u. Direktverschattung theoretisch am größten ausfallen.

gruß clemens

Verfasst am: 04.02.2008, 19:48

Hallo PV-Neuling

Es gibt Dinge, die jeder für sich selbst entscheiden muss. Wichtig ist für mich, der Dich ja vor der Verschattung gewarnt hat, grundsätzlich jedem Interessenten klar zu machen, dass es da ein Risiko gibt. Leider weiß keiner wirklich genau wie sich solche Verschattungen auswirken, aber es gibt einige Betreiber, die hier im Forum über deutliche Einbußen klagen. Wenn Du mit Deinem geplanten Versuch dazu beitragen kannst etwas mehr Licht ins Dunkle zu bringen, ist das ein wertvoller Beitrag zu diesem Forum.
Ich bin gespannt, was Du herausfindest.

Eine Frage wird für mich aber immer bleiben: Ist es richtig, verschattete Module die z. B. 10% Ertragsminderung wegen Schatten haben, mit den anderen Modulen der Anlage zu verrechnen. Ich persönlich hatte es da recht einfach, denn bei mir war ohne Schatten eie 5 kW-Anlage möglich. 5 kWp ist ja eine runde Sache, und damit auch wirtschaftlich zu realisieren. Mit Verschattung hätte ich auch 8 kW aufs Dach gebracht. Ich bin aber nicht aus die Idee gekommen, die eventuell 10 bis 20% geringeren Erträge der zusätzlichen 3 kW mit den 5 kW schön zu rechnen. Für mich wären das einfach 3 kW gewesen, die nicht viel bringen, aber pro kWp genau so viel kosten wie die unverschatten 5 kW.

Problematischer wird das natürlich, wenn man ohne Schatten einfach keine vernünftige Größe zusammenbekommt, aber unbedingt PV haben will. Da muss halt jeder für sich entscheiden was er macht.

Peter

Verfasst am: 04.02.2008, 21:02

Hallo PV-Neuling,

ich möchte mich der Schilderung von Clemens und Wiese anschließen und dir das an Hand eines aktuellen praktischen Beispiels zeigen.

Ich habe seit November in Kassel auf einer Garage eine 4,2 kWp Anlage aus 24 Module Solar Fabrik SF165-175 a 2 Stings mit je 12 Modulen.

Anlagendetails: http://www.photovoltaikforum.com/ftopic9685.html

Die Anlage sollte eigentlich unverschattet sein und bis jetzt zeigten sich in den trüben November- und Dezembertagen auch keine Abweichungen der beiden Strings. Seit dem nun die Sonne wieder rauskommt, stelle ich an schönen Tagen gegen Abend eine Verschattung fest, die über die Module wandert.

Die Spannung von String A (grün) bricht stark ein und kurz darauf auch geringfügig die Spannung von String B (orange). Die Leistung vom MPP Tracker A (blau) geht runter vom MPP Tracker B (rot) verändert sich kaum.

Schaut man sich nun die Leistung der beiden Strings an sieht man deutliche Unterschiede. Der String A (blau) liegt am 3.2. bei 6,4 kW und der String B (rot) bei 6,65 kW also eine Differenz von 0,15 kW in eine Zeitraum von ca. 1 Stunde am Abend. Die Monatsübersicht vom Januar weist hier dann eine Differenz von 49 kWh zu 51,11 kWh also in Summe von 2,11 kWh aus. Ich war der Meinung, dass sich mein Solarteur verrechnet hat und das Nachbarhaus doch seinen Schatten auf die Anlage wirft. So bin ich am letzten Sonntag um 16:00 Uhr mal hingefahren und hab mir den Übeltäter angeschaut und war doch extrem überrascht. Es ist bei guter Sonneneinstrahlung der Kernschatten der nachbarlichen Antennenanlage der seinen Schatten über mehrere Module wirft. (wird also Zeit, dass die Nachbarn auf Satellite oder Kabel umstellen Wink

)

Durch die zwei MPP Tracker im SMA SB 4200 und der Verschattung nur am Abend in den winterlichen Monaten ist das für mich kein Thema. Aber nun bedenke, dass du den Schatten der Leitung den ganzen Tag über die Module wandern läst. Es gab vor einigen Monaten mal ein schönes Schattenbild einer Oberleitung. Der Schatten war schon recht Kräftig.

Ich kann daher Clemens und Wiese Aussage nur beipflichten: weniger ist mehr und macht weniger Stress.

Viele Grüße
Wolfgang

Verfasst am: 04.02.2008, 21:10

Wolfgang Neumann hat Folgendes geschrieben:

Es gab vor einigen Monaten mal ein schönes Schattenbild einer Oberleitung. Der Schatten war schon recht Kräftig.

Ich kann daher Clemens und Wiese Aussage nur beipflichten: weniger ist mehr und macht weniger Stress.

...das Foto gibt es hier zu sehen:

http://www.photovoltaikforum.com/viewtopic.php?t=8544&highlight=stromleitungen

Gruß Helios

Öfters hier Angemeldet: 28.01.2008 Beiträge: 24

Hallo Wolfgang,

du hast ja eine intererssante Konstruktion. Hoffentlich bläst sie der Wind nicht weg. Aber jetzt zum Schatten. Wie breit war den der Kernschatten oder besser wieviel Prozent der Fläche einer Zelle hat er bedeckt? Davon hängt nämlich letzten Endes der Strom im String ab egal ob der Schatten eine Zelle oder mehrere bedeckt.

Deshalb sind auch größere Zellen bezüglich Teilverschattung günstiger.
Beispiel: Zelle 156 x 156, 1 cm breiter Kernschatten mit insgesamt 16qcm ergibt eine Stromminderung (und Leistungsminderung) von ca. 6,5%.

Bei 125 x 125 Zellen und 13 qcm wären es 8,3%.

Gruß

Uli

Verfasst am: 04.02.2008, 22:08

Halloo zusammen

Habe auch so ne ähnliche Konstruktion wie Wolfgang,nur mit 16 mal 180 Watt Modulen = 2,88 kwp ( 1 String )

Vormittags wandert ein Schatten von einer Rohrleitung ( Durchmesser ca.5cm ) in etwa 6m Entfernung quer über das ganze Modulfeld

Bei voller Sonneneinstrahlung ist der Leistungsverlust zwischen 9Uhr und 12 Uhr so bei ca. 100 - 350 Watt, ab 13Uhr volle Leistung bei 2300-2500 Watt.

Gruss Josef

Verfasst am: 04.02.2008, 23:02

PV-Neuling hat Folgendes geschrieben:

du hast ja eine intererssante Konstruktion. Hoffentlich bläst sie der Wind nicht weg.

Hallo Uli,

wegen der Grenznähe zu Niedersachsen erlaube ich mir mal aus dem Niedersachenlied von Herman Grote zu zitieren: "strumfest und erdverwachsen". Das Teil hat sich schon gut bewährt. Wegen der Nachbarbebauung kommt der Strum aus Nord-West oder selten West und ganz ganz selten aus Ost. Da die Module nicht bis zum Boden gehen, die Seiten offen sind und von hinten noch ein paar Bäume den Druck ein wenig reduzieren ist die Angriffsfläche recht gering und der Wind kann zu allen Seiten wieder raus - ansonsten zahlt die Versicherung - die hat die Konstruktion abgenommen.
Ok gebe zu nicht gerade schön - aber selten und ertragreicher wie eine Dachmontage hintereinander. Man muß halt ein paar Opfer bringen für die Umwelt. Ein Kühlturm sieht häßlicher aus Wink

. Im Früjahr werden die Seiten mit einer offenen, winddurchlässigen und leichten Holzverkleidung optisch verschönert - soll dann aussehen wie ein Dach.

So nun wieder zum Thema:

Hatte leider meine Digicam nicht dabei, deshalb folgende Skizze des Schattens.

Durch die absinkende Sonne schiebt sich der Antennenschatten langsam von unten links nach oben bis kurz in den String B und sinkt dann nach untern ab. Der Hausschatten fällt nicht mehr auf die Anlage, da dann die Sonne am Horinzont untergegangen ist bzw. genau zwischen den Häusern "versinkt". Durch den extrem klaren und sonnigen Tag war der Schatten auch schön zu sehen und ungefähr so 4-5 cm breit. Bei etwas diffusen Licht sieht man den Schatten kaum noch.

Auf einem Modul sind 72 Wafer die ca. 132 x 132 mm groß sind.

PhotonenSammler hat zu dem Thema auch ein schönes Beispiel in einem extra Beitrag aufgezeichnet: http://www.photovoltaikforum.com/ftopic11264.html

Viele Grüße
Wolfgang

Öfters hier Angemeldet: 28.01.2008 Beiträge: 24

Hallo zusammen,

anhand meiner nun laufenden Anlage habe ich zu diesem Thema einige Untersuchungen durchgeführt. Wen es interessiert der kann es auf meiner Homepage nachlesen.
http://www.solarlog-home.de/solar-energy-wit/