Photovoltaik-Anlagen können theoretisch 25 Jahre und länger Strom erzeugen, aber eben leider nur theoretisch. Denn auch Solarmodule sind Gefahren ausgesetzt, die nicht nur ihren Stromertrag verringern, sondern zur kompletten Zerstörung des Moduls führen können.
Teilverschattungen wirken sich negativ auf die Effizienz von PV-Anlagen, denn auch hier gilt: Die Anlage ist nur so effizient, wie ihr schwächstes Glied. (Foto: Fotolia © adimas)
Bald ist es so wieder soweit, der Sommer naht in großen Schritten. Die Sonne hebt unsere Stimmung, versorgt uns mit Vitamin D und zaubert uns eine schicke Bräune auf den Körper. An extrem heißen Sommertagen sind wir aber doch froh, wenn wir ein schattiges Plätzchen zum Verweilen finden. Natürlich gibt es Sonnenanbeter, die auch in der größten Hitze in der Sonne braten und regelrecht vor dem Schatten flüchten, damit die nahtlose Bräune nicht gefährdet ist. Zu diesen Sonnenverfechtern zählen auch Solarmodule, die den Schatten aber nicht aus Eitelkeit, sondern aus Sorge um Leib und Leben fürchten.
Die Gefahr der Teilverschattung
Bekannt ist, dass Solarmodule das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie umwandeln. Dass die Module in Richtung Süden ausgerichtet und nicht im Schatten angebracht werden sollten, ist klar. Nicht so bekannt ist der große Einfluss von Teilverschattungen auf die Effizienz von PV-Anlagen. Hohe Bäume, Dachvorsprünge, Schornsteine oder auch Blitzableiter können Schatten auf Teile der Module oder einzelne Zellen werfen. Was auf dem ersten Blick nicht tragisch erscheint, hat große Auswirkungen auf die Effizienz der Module. Denn eine PV-Anlage ist nur so effizient, wie ihr schwächstes Glied und dieses liegt – richtig – unter einer Verschattung. Gerne wird die Problematik der Teilverschattungen mit einem Gartenschlauch verglichen. Wenn jemand auf den Gartenschlauch steigt, egal an welcher Stelle, kommt am Ende weniger Wasser heraus. Genauso verhält es sich bei Solaranlagen. Selbst wenn die anderen Module der Anlage mehr Strom produzieren könnten, werden sie durch die Engstelle der Teilverschattung limitiert und die Gesamtleistung der Anlage wird durch das schwächste Modul bestimmt.
Von Hot Spots und Bypässen
Und es kommt noch schlimmer: Die Solarzellen, die unter der Verschattung oder auch unter Verschmutzungen liegen, können keinen Strom produzieren, wodurch sich lokale »Hot Spots« bilden, die bis zur kompletten Zerstörung des Modules führen können. In der Vergangenheit hat man versucht, diesem Problem mit Bypass-Dioden, die die Entstehung von Hot Spots verhindern sollen, entgegenzuwirken. Üblicherweise sind in Photovoltaikmodulen drei Bypassdioden verbaut. Diese sollen Ertragsverluste der ganzen Strings durch Abschattung einzelner Module verhindern - der Strom der unverschatteten Module wird am Engpass (den verschatteten Zellen) vorbei geleitet. Die Bypassdiode kann jedoch nur aktiv werden, wenn die Verschattung am Modul groß ist und der Schatten optimal auf das Modul trifft. Aber auch diese Bypässe haben sich in der Praxis als Schwachstellen und fehleranfällig herausgestellt.
Eine PV-Anlage von JinkoSolar in Tongjing. (Foto: Siblik)
Gesundheitsoffensive für PV-Anlagen
Um diesen Verschattungen Herr zu werden, braucht es intelligente Module, die die Verschattungen erkennen und mit ihnen umgehen können. Das Smart-Modul von Jinko Solar beseitigt das Problem, indem es integrierte intelligente Zelloptimierer verwendet. Leistungsschwache Zellen werden innerhalb des Moduls isoliert und der Ausgangsstrom erhöht, um ihn an den Strangstrom anzupassen. So wird der unabhängige Betrieb jeder einzelnen Zellgruppe mit ihrem eigenen maximalen Leistungspunkt gewährleistet. Bei der Modulen der Reihe EagleMX – die übrigens PID-frei* sind – ist jeder einzelne Zellstrang optimiert und kann sich somit an Verschattungen anpassen – und das gänzlich ohne Bypässe und ohne die Entstehung von Hot-Spots.
* PID steht für potenzialinduzierte Degeneration und ist unter den Besitzer von PV-Modulen mit kristallinen Si-Zellen gefürchtet. Dieser Effekt führt zu schleichenden Leistungseinbußen, die nach ein paar Jahren 30 Prozent und mehr betragen können. Bei der Modulreihe EagleMX handelt es sich um die weltweit ersten PID-freien PV-Module.
Mehr Informationen zu den intelligenten Modulen findet ihr hier.