Wie sich Verschattung auf die Leistung eines Solarpumpensystems auswirkt
Im Zuge der ökologischen Landwirtschaft und energieeffizienten Bewässerung erfreuen sich Solarpumpensysteme aufgrund ihres kostenlosen Betriebs und ihrer umweltfreundlichen Eigenschaften zunehmender Beliebtheit. Branchenexperten warnten jedoch kürzlich, dass ein oft übersehener Faktor – die teilweise Verschattung – zu einem versteckten Killer wird, der die Systemleistung erheblich beeinträchtigen und sogar dauerhafte Schäden an der Anlage verursachen kann.
Dies ist keine einfache Reduzierung, sondern ein "Fasseffekt-ähnlicher Sturz.
Entgegen der landläufigen Meinung geht die Auswirkung der Verschattung auf Solarpumpensysteme weit über das einfache „Je mehr Fläche blockiert ist, desto weniger Strom wird erzeugt.“ hinaus.
"Das Kernproblem liegt in der Reihenschaltung von Solarmodulen," erklärt Ingenieur Wang von einem führenden chinesischen Forschungsinstitut für erneuerbare Energien. "Ein Standardmodul besteht aus 60 oder 72 in Reihe geschalteten Zellen. Der Ausgangsstrom wird nicht von der stärksten, sondern von der schwächsten Zelle bestimmt. Sobald eine Zelle vollständig von Blättern, Vogelkot, Staub oder sogar dem Schatten eines Strommastes verdeckt wird, verwandelt sie sich vom „Generator“ in einen „Widerstand“, der Energie von anderen Zellen verbraucht und Wärme erzeugt, wodurch der Strom im gesamten Strang stark abfällt."
Dieses Phänomen, bekannt als „Fasseffekt“ oder „Hotspot-Effekt“, hat verheerende Folgen: Selbst wenn nur 10 % der Paneloberfläche blockiert sind, kann die Leistungsabgabe der gesamten Anlage um mehr als 50 % oder sogar noch mehr sinken. Für Solarwasserpumpen, die stark auf Echtzeit-Stromerzeugung angewiesen sind, bedeutet dies einen drastischen Rückgang der Förderhöhe und der Wasserleistung.
Von Leistungsstagnation bis hin zu Hardwarefehlern ist das System zahlreichen Risiken ausgesetzt
Die Kettenreaktion der Beschattung geht weit über die reduzierte Wasserabgabe hinaus:
● Häufiges Starten und Stoppen der Pumpe: Wenn Wolken vorbeiziehen oder sich Schatten verschieben, schwankt die Ausgangsleistung des Moduls an kritischen Punkten stark, was dazu führt, dass der Pumpenmotor häufig anspringt und wieder stoppt. Dieser wiederholte Schock verkürzt die Lebensdauer von Pumpe und Regler erheblich.
● Vollständiges Herunterfahren des Systems: Solarpumpen verfügen üblicherweise über eine Mindeststartspannung bzw. Leistungsschwelle. Sobald die Leistung durch Verschattung unter diesen Schwellenwert fällt, stellt das gesamte System den Betrieb ein, selbst wenn noch ausreichend Sonnenlicht vorhanden ist.
● Hotspot-Schäden an Modulen:Beschattete Zellen erhitzen sich weiter, wodurch die Alterung und Vergilbung des Verkapselungsmaterials (EVA) mit der Zeit beschleunigt wird. Dies führt zu einer Delaminierung der Zellen und dauerhaften Schäden am Solarpanel und stellt ein Sicherheitsrisiko dar.
● Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage: Solarpumpensysteme sind so konzipiert, dass die Leistungskurve der Pumpe genau auf die Leistungskennlinie der Solaranlage abgestimmt ist. Verschattung stört diese Anpassung vollständig und verhindert, dass das System mit optimaler Effizienz arbeitet.
Wissenschaftliche Standortwahl und regelmäßige Pflege sind der Schlüssel
● Die Standortauswahl ist die erste Verteidigungslinie: Bewerten Sie vor der Installation die Sonneneinstrahlung das ganze Jahr über genau, um sicherzustellen, dass sich am Installationsort zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang keine Gebäude, Strommasten, Schornsteine oder schnell wachsende Bäume befinden.
● Sorgfältige Wartung: Reinigen Sie die Platten regelmäßig (z. B. alle zwei Wochen), um Staub, Vogelkot und andere Verunreinigungen zu entfernen, und entfernen Sie umgehend das umliegende Unkraut, um eine Schneedecke im Winter zu verhindern.
● Optimieren Sie das Systemdesign: In Szenarien, in denen Schatten nicht vermieden werden können, kommen Technologien der Leistungselektronik auf Komponentenebene (MLPE) wie Mikrowechselrichter oder Leistungsoptimierer in Betracht. Diese Technologien können die Auswirkungen der Verschattung auf das Gesamtsystem erheblich reduzieren, wenn eine einzelne Komponente oder sogar eine einzelne Zelle verschattet ist. Dies erhöht jedoch die Anfangsinvestition entsprechend.
Der Schutz der Solarmodule vor Schattenbildung ist die Voraussetzung für einen stabilen, effizienten und langfristigen Betrieb der gesamten Bewässerungsanlage. Bei Investitionen in grüne Energie können die Kosten selbst bei einem Hauch von Schatten weit höher sein als gedacht.
