Formel Leistungsverlust bei verschatteter Photovoltaikanlage
Ich bin auf der Suche nach einer Formel mit der man den Leistungsverlust eines verschatteten Solarmodules berechnen kann. Schlussendlich möchte ich den Leistungsverlust auf einem Modul pro verschattete Solarzelle berechnen können.
Beispiel: Ein Solarmodul hat 100 Zellen. Wenn jetzt 10 Zellen auf dem Modul verschattet sind, um wieviel nimmt die Gesammtleistung des Moduls ab?
Hat jemand eine Idee wie man so etwas berechnet? Vielen Dank im Voraus für eure Antworten ;)
6 Antworten
Das ist schwierig zu berechenen, da Schatten nicht gleich Schatten ist. Je nach Standort ist ein mehr oder weniger Anteil disperser Strahlung, also keine direkte Sonne, was ja du bei einem Schatten durch zB einem Baum trotzdem nutzen könntest. Dazu gibt es das Problem, das eine Zelle nicht nur Licht oder Schatten bekommen kann, sondern auch halbbeschattet sein kann (zB) durch ein Blatt. Das hat ganz merkwürdige Effekte, die die Zelle u.U. extrem erhitzen können, was die Leistung des gesamten Panels in den Keller zieht. Also keine ganz einfache Rechnung mit vielen Variablen.
Dann bliebe immer noch das Problem des dispersen Lichtes. Das hat - je nach Standort, Bewölkung, Atmosphärenverschmutzung etc. - deutliche Anteile. Daher gibt es sogar Panele auf nördlichen Dächern, wo nie direkte Sonne drauf scheint.
Das kannste nicht berechnen, nur für jedes Modul und für jeden Fall einzeln bestimmen. bartman76 hat bereits wesentliche Faktoren genannt. Der Punkt ist nicht nur, dass die abgeschatteten oder teils-abgeschatteten Zellen keinen/weniger Strom produzieren, diese wirken sogar als Widerstand für die restlichen, stromliefernden Zellen und da jede Zelle einen individuellen Innenwiderstand besitzt, der sich auch je nach Abschattung individuell ändert, zumal sich gerade diese Zellen dann aufheizen, kommste bei eventuellen Berechnungsversuchen vom Hundertsten ins Tausendste...
Davon abgesehen sollte man Abschattungen von Solarmodulen genau deswegen, und wegen der Langzeitschädigung der abgeschatteten Zellen, ganz vermeiden.
Wäre denn der Innenwiderstand bei einer vollverschatteten Zelle in etwa bei jeder Zelle gleichgross? Mich interessiert vorallem mit welchem Faktor die Leistung pro komplett verschattete Zelle abnimmt, damit ich dies beispielsweise in einem Graph darstellen kann. Ich gehe davon aus, dass dies eine exponentielle Funktion sein wird, habe aber bis jetzt noch keine Formel gefunden mit der ich dies belegen könnte.
Im Idealfall wäre der Innenwiderstand jeder einzelnen Zelle gleich groß. Nur sieht die Realität bei industriell gefertigten Zellen anders aus, da diese bestimmte Toleranzen haben dürfen.
Ich würde messen und dabei sukzessive immer eine Zelle mehr abschatten, das ganze dann wiederholen und beim anderen Ende des Moduls mit dem Messen beginnen oder die Abschattung Zelle für Zelle variieren - es wird wohl Unterschiede geben.
Wie viel Zeit hast du und wie viel Zeit möchtest du dafür investieren :-)
Ich bin gerade über folgendes gestolpert
http://www.volker-quaschning.de/downloads/abschattungsverluste.pdf
deckst von 100 Zellen 10 ab dann hast genau 90% Leistung falls alle vorher gleich angestrahlt wurden. Die genaue Formel kann ich liefern wenn du mir folgende Daten Lieferst:
- Genaue Daten der Panele mit Effizienz bei verschiedenen Einstrahlwinkeln
- Sonnenstand
- Luftverschmutzung
- Wassersättung der Luft
- Wolkenstärke
- Verschmutzungsgrad der Panele
- Jahreszeit und Tageszeit
- Schatten durch Vögel und andere Flugobjekte
Nein, dass passt so nicht! Wenn ein Teil der Zellen pro Modul stark verschattet sind, dann fällt überproportional die Leistung ab. Ein Teil der Energie geht von den unverschatteten auf die verschattete über und heizen diese auf - früher nannte man das Hot Spots, die im Extremfalle die Module beschädigt haben. Heute schalten die Schottkydioden ein Teil vom Modul kurz, damit nicht ganz so viel Energie verloren geht.
Bei meiner Dreiecksverschattung fällt die Peak-Leistung an einem sonningen Tag ca. von 2000W (entspricht Leistung von 10 Modulen oder einem Strang von 2 insges.) auf 500W, dass bereits 75% geringere Leistung und Ertrag ausmacht.
Sehr gut zu sehen ist dies übrigens bei der letzten Sonnenfinsternis. S. meine Solarlog-Aufzeichnung hierzu.
S. hierzu folgende Untersuchung v. 2004 (pdf.file):
VersuchsauswertungAlternative ElektroenergieerzeugungStromversorgung mit FotovoltaikanlagenMitarbeiter: Mark HusterOliver PögelMario MarkertMirko Scholz
Die haben eine Verschattung durch definiertes Abecken der Module untersucht mit dem Ergebnis:
1/12 Verschattungsgrad --> ca. 20% weniger Leistung u. Ertrag
1/6 --> ca. 50%
1/3 --> fast 0%
Zu bedenken ist, dass diese Simulation wenig realistisch ist wegen der Totalverschattung. Daneben gibt es indirekte und Vollverschattung noch.
Ein weiterer Faktor was bei Verschattung starken Einfluss hat ist das PV-System und der Wechselrichter. Bei meiner reproduzierbaren Dreiecksverschattung sind immer wieder Zufälligkeiten zu beobachten, die sich natürlich nicht berechnen lassen.
Selbst wenn die Zellen verschattet sind liefern sie noch Strom.
Oder meintest Du vollkommen zugedeckt,dann hast Du noch 90%.
Eine generelle Formel gibt es dafür nicht.
Wäre es denn möglich eine Formel zu erstellen, wenn man von einer Vollverschattung der Zelle ausgeht? Eine komplett verschattete Zelle würde dann ja nur noch als Widerstand funktioniert, quasi wie eine leere Batterie die in Reihe mit mehreren Batterien verschaltet ist.