Simulation der Abschattungsverluste bei solarelektrischen Systemen

Bei Photovoltaikanlagen können Abschattungen überproportional starke Leistungseinbußen hervorrufen. Vogelexkremente, Blätter, Schneebelag oder Schatten von anderen Objekten in der Umgebung der Photovoltaikanlage verursachen Abschattungen, die sich niemals vollständig verhindern lassen. Bei den Photovoltaikanlagen des deutschen 1000-Dächer-Programms waren Abschattungen die Hauptursache für einen reduzierten Energieertrag. Bei mehr als der Hälfte aller Anlagen wurden standortbedingte Teilabschattungen beobachtet. Dies sind wichtige Gründe, den Aspekt der Abschattungen bei der Simulation von Photovoltaikanlagen zu berücksichtigen. Es werden verschiedene Gleichungen und Lösungsverfahren zur Berechnung des elektrischen und thermischen Verhaltens von Solarzellen, -modulen und -generatoren im Abschattungsfall aufgestellt. Es folgen Berechnungen der durch Abschattungen reduzierten Einstrahlung auf der Photovoltaikanlage. Anhand der Methoden zur Berechnung der Einstrahlung und PV-Leistung lassen sich nun Simulationen mit Hilfe neu entwickelter Simulationsprogramme durchführen, die im Vergleich zu Meßwerten stets gute Ergebnisse erzielten. Abschließend folgen zahlreiche technische und praktische Verbesserungsvorschläge, mit denen sich die Leistungseinbußen im Abschattungsfall deutlich reduzieren lassen. Somit kann diese Arbeit einen Beitrag leisten, den Energieertrag von Photovoltaikanlagen zu steigern und damit die Kosten zu senken. Weitere Schritte in diese Richtung sind erforderlich, da wir dringend den Einsatz erneuerbarer Energien vorantreiben müssen, um unsere zukünftige Energieversorgung umweltverträglich zu sichern.