Warum wirkt sich bewölkter Himmel auf teilverschattete Photovoltaikanlage positiv im Stromertrag aus?

Teilverschattungen von Solarmodulen können nicht nur zum Problem werden, sie sind ein Problem. Denn einerseits können die teilverschatteten Elemente kein Sonnenlicht absorbieren und in elektrischen Strom umwandeln, andererseits beeinflussen sie jedoch auch den Stromertrag der nicht verschatteten Solarmodule negativ. Das Ergebnis: die Spitzenleistung der Photovoltaikanlage kann niemals gänzlich ausgereizt werden. Stattdessen ist sogar mit erheblichen Ertragseinbußen von 5 bis 10 % zu rechnen.

Doch beobachtet man die Aufzeichnung einer Photovoltaikanlage mit Teilverschattung, so wird man feststellen, dass der Stromertrag an bewölkten Tagen steigt. Und logischerweise stellt sich dabei die Frage nach dem Warum, für deren Beantwortung man Einblick in die Photovoltaiktechnologie halten muss.

Der Stromfluss im Solarmodul

Eine Solarzelle hat nur eine geringe Spannung, weshalb mehrere Solarzellen in einem Solarmodul in Reihe geschaltet werden müssen, um die benötigte Spannung zu erhalten. Innerhalb des Solarmoduls fließt nun die elektrische Spannung. Treffen die geladenen Teilchen jetzt auf einen teilverschatteten PV Bereich, so kommt das „Gartenschlauchprinzip“ zum Tragen: Weil in dieser Teilverschattung eine geringere Spannung vorherrscht, wird die fließende Energie gebremst. Im Ergebnis zeigt die gesamte Photovoltaikanlage Ertragseinbußen.

Dieser Effekt wird umso dramatischer, je stärker die Sonneinstrahlung ist. Denn dann wird die Energiediskrepanz zwischen verschatteten und nicht verschatteten Solarmodulbereichen erheblich größer – und mit ihr auch die Bremswirkung der verschatteten Solarmodule auf den Energiefluss.

Herrscht nun bewölkter Himmel vor, so nutzt die Photovoltaikanlage das diffuse Licht, welches zwar kontinuierlich aber eben nicht in gleicher Intensität wie die Sonnenstrahlung einwirkt. Das Ergebnis ist eine geringere Spannungsdiskrepanz und somit ein verbesserter Energiefluss.

Diffuse Lichtstrahlen wirken ertragsfördernd

Jenseits des reduzierten Spannungsabfalls bei geringerer Einstrahlungsdiskrepanz ist es auch der diffuse Lichteinfall selbst, welcher bei teilverschatteten Solarmodulen eine Ertragssteigerung bei bewölktem Himmel induziert. Denn dann muss das gesamte Photovoltaiksystem das diffuse Licht verwerten. Und im PV Kontext machen genau diese diffusen Lichtstrahlen rund 50 % der Energiegewinnung aus.

Im Konkreten bedeutet dies, dass Energie nicht aus direkt einfallendem Sonnenlicht gewonnen wird, sondern durch den allgemeinen Lichteinfall, der eben auch teilverschattete Solarmodulbereiche betrifft. Auch hier greift wieder die elektrische Spannung, die dank diffusem Licht im gesamten Solarmodul gleich ist – einschließlich der teilverschatteten Sektoren.