Verschattung und Wechselrichter: Wie MPP-Tracking hilft

Ein Kamin, eine Satellitenschüssel, der Baum des Nachbarn: Fast jede Anlage wird irgendwann am Tag teilweise verschattet. Oft sinkt der Ertrag stärker, als die kleine Schattenfläche vermuten lässt. Hier erfährst du, warum das so ist und wie der Wechselrichter mit Verschattung umgeht.

Warum ein kleiner Schatten viel ausmacht

Die Module eines Strings sind in Reihe geschaltet, wie Lichterketten früher. Durch alle fließt der gleiche Strom. Liefert ein verschattetes Modul weniger Strom, bremst es im Prinzip alle anderen. Auch innerhalb eines Moduls sind die Zellen in Reihe verschaltet: Ein Blatt auf einer Zelle kann die ganze Zellgruppe ausbremsen.

Die verschattete Zelle wird dabei sogar zum Verbraucher. Die anderen Zellen drücken Strom durch sie hindurch, sie erwärmt sich. Ohne Schutz entstehen so Hotspots, die das Modul dauerhaft schädigen können.

Bypass-Dioden: der Schutz im Modul

Deshalb stecken in der Anschlussdose fast jedes Moduls Bypass-Dioden, meist drei, je eine für ein Drittel der Zellen. Ist eine Zellgruppe verschattet, leitet die Diode den Strom daran vorbei. Das Modul liefert dann weniger Spannung, aber der Strom des Strings bleibt erhalten und die verschattete Zelle wird geschont.

Die Folge: Die Leistungskurve des Strings hat nicht mehr einen, sondern mehrere Buckel. Genau hier kommt der Wechselrichter ins Spiel.

Was der MPP-Tracker macht

MPP steht für „Maximum Power Point“, den Arbeitspunkt, bei dem die Module die meiste Leistung abgeben. Der MPP-Tracker verändert laufend Spannung und Strom und sucht diesen Punkt. Ohne Schatten ist das einfach, weil es nur ein Maximum gibt.

Bei Teilverschattung gibt es mehrere lokale Maxima. Ein einfacher Tracker bleibt am falschen hängen und verschenkt Ertrag. Moderne Wechselrichter haben deshalb ein Schattenmanagement: Sie tasten in regelmäßigen Abständen die ganze Kennlinie ab und springen zum wirklich besten Punkt. Bei aktuellen SMA-Geräten heißt die Funktion SMA ShadeFix, andere Hersteller haben eigene Namen dafür. Laut Betriebsanleitung des SMA Sunny Boy beträgt das optimale Suchintervall in der Regel 6 Minuten, nur bei extrem langsam wandernden Schatten sollte es größer sein. Bei manchen Geräten anderer Hersteller muss die Funktion erst aktiviert werden.

Mehrere MPP-Tracker

Viele Wechselrichter haben zwei oder mehr MPP-Tracker. Jeder regelt seine Strings unabhängig. Das hilft, wenn Dachflächen unterschiedlich ausgerichtet oder verschattet sind: Die Ostseite mit Schatten am Nachmittag hängt an einem Tracker, die Südseite an einem anderen. Wichtig ist, dass der Installateur verschattete und unverschattete Module möglichst nicht im selben String mischt.

Optimierer und Mikrowechselrichter

Bei starker, wechselnder Verschattung gibt es Lösungen auf Modulebene:

• Leistungsoptimierer sitzen hinter jedem Modul und passen dessen Arbeitspunkt einzeln an. Ein verschattetes Modul bremst dann den String nicht mehr. Bekannt dafür ist SolarEdge, andere Hersteller bieten Nachrüstlösungen für einzelne Module.
• Mikrowechselrichter wandeln den Strom jedes Moduls oder weniger Module direkt in Wechselstrom um, wie beim Balkonkraftwerk.

Beide Lösungen kosten mehr und haben zusätzliche Elektronik auf dem Dach. Sie lohnen sich vor allem bei komplexen Dächern mit vielen Schattenquellen. Bei einer Anlage, die nur morgens kurz verschattet ist, bringt ein gutes Schattenmanagement oft fast genauso viel.

So erkennst du Verschattungsverluste

• Die Tageskurve hat regelmäßig zur gleichen Uhrzeit eine Delle, die sich mit den Jahreszeiten verschiebt.
• Ein String liefert zu bestimmten Zeiten deutlich weniger als der andere.
• Im Winter sind die Verluste größer, weil die Sonne tief steht und Schatten länger sind.

Achte auch auf neue Schattenquellen: wachsende Bäume, neue Gebäude, Antennen. Ein Vergleich mit dem Vorjahr zeigt schleichende Veränderungen. Mehr zur Ursachensuche im Ratgeber Leistung wird begrenzt (Derating) und bei Stringspannung zu niedrig.

Was du tun kannst

1. Schattenquelle beseitigen: Äste schneiden oder Antenne versetzen ist oft die günstigste Lösung.
2. Schattenmanagement prüfen lassen: Ist die Funktion aktiv und sinnvoll eingestellt?
3. Stringaufteilung prüfen lassen: Manchmal bringt eine andere Verschaltung der Module Mehrertrag.
4. Optimierer für einzelne Module: Nur für die betroffenen Module, wenn der Hersteller des Wechselrichters das unterstützt.

Kurz zusammengefasst

Schatten wirkt überproportional, weil Module in Reihe geschaltet sind. Bypass-Dioden schützen die Module, das Schattenmanagement des MPP-Trackers findet den besten Arbeitspunkt. Bei starker Teilverschattung helfen getrennte Tracker, Optimierer oder Mikrowechselrichter.