Eine PV-Anlage mit einer Nennleistung von 3 kWp erzeugt im Jahr je nach Standort, Ausrichtung und Neigung zwischen 2.000kWh und 3.000kWh umweltfreundlichen PV-Strom. Das entspricht in etwa 100% des Strombedarfs eines Drei-
Personen-Haushaltes und sorgt für bis zu 2.000 kg CO2-Einsparung.
Ausrichtung und Neigung des PV-Moduls
Die höchsten Erträge werden in Deutschland bei Südausrichtung und einem Neigungswinkel der Module von 30 bis 45° erreicht. Die prozentuale Einstrahlung bei nicht optimal ausgerichtetem Modul kann der Abbildung entnommen werden. Je weiter das Modul nach Osten oder Westen ausgerichtet ist, desto günstiger werden flachere Neigungswinkel. Da bei Ost- oder Westdächern neben der verminderten Einstrahlung aber auch höhere Reflexionen an der Glasscheibe
auftreten, sinken die zu erwartenden Erträge mitunter deutlich unter die dargestellten Abweichungen der Einstrahlungsdaten.
Unterschiedlich ausgerichtete PV-Modulflächen
Sobald die PV-Module auf verschieden ausgerichtete Dachflächen aufgeteilt werden, muss jedes Teil Modulfeld mit einem eigenen Wechselrichter betrieben werden. Nur so ist eine optimale Anpassung an die verschiedenen Einstrahlungsbedingungen möglich.
Nachführsysteme für PV-Module
Eine Nachführung der Module nach dem Sonnenstand lohnt sich häufig nicht. Der Photovoltaikeffekt kommt ohne bewegte Teile im Generator aus und ist daher besonders langlebig und wartungsarm. Aufwändige mehrachsige Nachführsysteme wurden bisher nur zu Versuchs- und Demonstrationszwecken errichtet.
Schatteneinflüsse minimieren
Sehr hohe Ertragseinbußen können durch Schattenwürfe von umstehenden Hindernissen hervorgerufen werden. Schon relativ kleine Schattenlinien, wie sie durch Antennen, Stromoder Telefonleitungen, Blitzableiter etc. hervorgerufen werden, müssen bei der Planung berücksichtigt werden. Beachten Sie, dass Bäume im Garten in den nächsten 25 Jahren wachsen können oder dass ggf. auf dem Nachbargrundstück gebaut werden kann. Möglicherweise lassen sich schattenwerfende Antennen auf das Norddach verlegen, bei Neubauten gehört der Schornstein oder die Satellitenanlage von vornherein auf die Nordseite des Daches. Bleiben Verschattungen, die nicht beseitigt werden können, muss die Anordnung und Verschaltung der Module auf dem Dach entsprechend gestaltet werden. In schwierigen Fällen lassen sich mit Hilfe von Simulationsprogrammen und eines Sonnenbahnindikators Verschattungsanalysen durchführen, die anhand der Sonnenbahnkurven die Verschattung für unterschiedliche Jahres- und Tageszeiten sichtbar machen. Das PV-Modul sollte mindestens 15° Neigung aufweisen, damit Schmutz und Verunreinigungen vom Regen abgewaschen werden.
Dioden schützen die Module und vermindern Ertragsausfall bei Beschattung (hot spot-Effekt)
Wird eine PV-Zelle beschattet, verhält sie sich wie ein ohmscher Widerstand, d. h. wie ein Stromverbraucher. Die Verschattung hat direkte Auswirkungen auf den Photovoltaikertrag, denn durch die Reihenschaltung der
Zellen in einem Modul kann insgesamt nur so viel Strom fließen wie durch die einzelne verschattete Zelle. Außerdem erwärmt sich die verschattete Zelle und kann bei Überhitzung sogar beschädigt werden („hot spot“-Effekt).
Von einem so genannten Hot-Spot spricht man, wenn innerhalb von Solarmodulen einzelne Solarzellen aufgrund von Teilverschattungen keinen Strom mehr liefern aber aufgrund des Stroms der anderen, in Reihe geschalteten Zellen, stark erhitzen. Dieser Effekt kann innerhalb einer Solarzelle auftreten oder ein komplettes Solarmodul tangieren. Ein Hot-Spot kann im schlimmsten Fall zur Zerstörung des Moduls führen hat aber auf jeden Fall eine Ertragsminderung zur Folge.
Um die Leistungsfähigkeit der Module so groß wie möglich zu halten und eine Schädigung verschatteter Zellen durch Überhitzung zu vermeiden, müssen alle PV-Module mit Bypass-Dioden ausgestattet werden.
In der Regel ist das bereits Werksseitig so. Bei Verschattung fließt der Strom durch die Diode und wird an den betreffenden Zellen vorbeigeleitet. Das Prinzip entspricht in etwa dem Überströmventil einer Heizungsanlage.
