Insbesondere bei kristallinen Modulen können kleine Verschattungen den elektrischen Energieertrag überproportional verringern. Dünnschichtmodule reagieren weniger empfindlich auf Verschattungen. Die langen und dünnen Zellstreifen lassen sich nicht so leicht komplett abdecken. Wenn der Schatten senkrecht zu den Zellstreifen verläuft, verringert sich die Leistung bis zu einem gewissen Ausmaß proportional zur betroffenen Zellfläche. Wird eine einzelne Zelle vollständig verschattet, stellt sich ein höherer Leistungsverlust für das verschattete Modul ein.
Eine negative Auswirkung besteht auch darin, dass nicht nur das verschattete Modul, sondern alle in Reihe geschalteten Module die Leistungsminderung erfahren. Denn den Stromfluss bestimmt das schwächste Glied in der Reihe. Dies kann durch sogenannte Bypass-Dioden umgangen werden.
Abb.: (links) Bedeutung der Verschattungsfreiheit von Photovoltaikanlagen; Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH; Hegger, Fuchs, Stark, Zeumer, Energie Atlas, München, 2007, S. 140, B 4.113
Abb.: (rechts) Leistungsverluste durch nahe Schatten bei kristallinen- und Dünnschichtmodulen; Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH; B. Weller et al., Photovoltaik, Detail Praxis, 1. Auflage, 2009
Lange Schatten in den frühen Morgen- und späten Abendstunden können in Kauf genommen werden, da sie nur geringe Verluste verursachen. Lassen sich Verschattungen nicht ausschließen, so kann zudem in diesem Bereich die Photovoltaik ausgespart und mit anderen Materialien ergänzt oder durch Blindmodule (inaktive Dummys) ersetzt werden (Die Überprüfung sollte anhand einer Verschattungsstudie erfolgen).
Ein weiterer Bestandteil einer PV-Anlage ist der Wechselrichter, auch Inverter genannt, der den vom Generatorfeld erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umwandelt. Geometrie, Leistung und Anordnung der Module bestimmen die Wahl des Wechselrichterkonzepts. Die Umwandlung der Energie durch Wechselrichter ist mit Verlusten behaftet, die im Optimalfall 5 %, im ungünstigsten Fall bis zu 15 %, betragen können. Beim Einbau ist der Montageort zu berücksichtigen, da der Austausch und die Wartung der Wechselrichter gewährleistet sein müssen.
Man unterscheidet im Wesentlichen zwischen zentralen und dezentralen Wechselrichterkonzepten. Für große Anlagen ab 30 kWp mit homogener, verschattungsfreier Ausrichtung empfiehlt sich ein zentrales Konzept, bei dem parallele Modulstränge zusammengefasst und an einen Zentralwechselrichter angeschlossen werden. Für die Großgeräte muss in der Planung eine ausreichend große Stellfläche mit einem dafür ausreichend klimatisierten Raum vorgesehen werden.
Da bei bauteilintegrierten Anlagen nicht immer homogene Ausrichtungen und Neigungen möglich sind, bieten sich hier dezentrale Konzepte mit sog. Strangwechselrichtern an. Sie werden jeweils an ein oder zwei parallele Stränge direkt angeschlossen. Dieses Konzept optimiert den Verkabelungsaufwand und spätere Erweiterbarkeit. Je nach Wechselrichtersystem unterscheidet sich die Länge der Gleichstromkabel. Optimal ist die Installation des Wechselrichters in der Nähe der Photovoltaikanlage, da es durch lange Leitungen zu Leistungsverlusten kommen kann. Die Kabelführung ist sorgfältig zu planen, insbesondere bei transparenten Bauteilen. Je nach Anwendungsgebiet kann die Kabelführung in der Hinterlüftungsebene oder in der Konstruktion, wie z. B. der Pfosten-Riegel-Fassade, geführt werden. Systemtechnik und Photovoltaikmodule sollten zudem für Wartungen zugänglich sein. Dies ist in der Ausführungsplanung zu beachten.
Abbildung: Anlagenkonzepte netzgekoppelter PV-Systeme, a: Zentralwechselrichterkonzept, b: Strangwechselrichterkonzept, c: Modulwechselrichterkonzept, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH; B. Weller et al., Photovoltaik, Detail Praxis, 1. Aufl., 2009
