Stringplanung und Verschattung: Ein Schatten kostet nie nur die verschattete Fläche

Bei der Stringplanung werden zunächst Dachflächen und Schattenverlauf erfasst. Innerhalb eines Strings sollen die Module gleich ausgerichtet sein. Anschließend prüft der Fachbetrieb die zulässige Modulzahl anhand der temperaturabhängigen Modulspannungen und der Wechselrichtergrenzen. Lassen Sie sich Belegungsplan, Spannungsrechnung und eine Ertragsprognose mit und ohne Verschattung geben, bevor Sie das Angebot annehmen.

Stringplanung: Modulzahl aus den Spannungsgrenzen bestimmen

Wie viele Module in einen String dürfen, entscheidet nicht die Leistung, sondern die Spannung, und zwar an zwei entgegengesetzten Temperaturgrenzen. Die folgende Rechnung ist ein Beispiel mit angenommenen Datenblattwerten. Maßgeblich sind immer die Werte Ihres Moduls und Ihres Wechselrichters und die tiefste Temperatur, die der Planer für Ihren Standort ansetzt.

Grenze	Annahmen im Beispiel	Rechnung	Ergebnis
Maximum bei Kälte	Leerlaufspannung 41,5 V bei 25 °C, Koeffizient −0,27 % je K, Auslegungstemperatur −10 °C, Eingang max. 1.000 V	41,5 V × (1 + 0,0027 × 35 K) = 45,4 V je Modul; 1.000 V ÷ 45,4 V = 22,0	höchstens 22 Module (rund 999 V)
Falsch gerechnet	Leerlaufspannung bei 25 °C statt bei −10 °C	1.000 V ÷ 41,5 V = 24,1	24 Module, bei −10 °C rund 1.090 V (9 % zu viel)
Minimum bei Hitze	MPP-Spannung 34,5 V bei 25 °C, Koeffizient −0,35 % je K, 70 °C Zelltemperatur, MPP-Fenster ab 180 V	34,5 V × (1 − 0,0035 × 45 K) = 29,1 V je Modul; 180 V ÷ 29,1 V = 6,2	mindestens 7 Module

Gerundet wird dabei zur sicheren Seite: Die Höchstzahl wird abgerundet, die Mindestzahl aufgerundet.

Nach oben begrenzt die Kälte. Die Leerlaufspannung eines Moduls steigt, wenn es kalt wird. Minus 10 Grad ist eine häufig angesetzte Auslegungstemperatur; an kälteren Standorten wird tiefer gerechnet. Wer stattdessen mit dem Datenblattwert bei 25 Grad rechnet, überschreitet an einem klaren Wintermorgen die zulässige Eingangsspannung. Das ist kein theoretisches Risiko: Überspannung am Eingang kann den Wechselrichter beschädigen, und die maximale Eingangsspannung ist im Datenblatt als Grenzwert angegeben. Begrenzt wird die Stringspannung doppelt: durch den Wechselrichtereingang und durch die maximale Systemspannung des Moduls, die nach DIN EN IEC 61730 geprüft ist und im Datenblatt steht. Die Errichtungsregeln für den Gleichstrombereich selbst stehen in DIN VDE 0100-712.

Nach unten begrenzt die Hitze. Im Sommer erwärmen sich Module auf dem Dach stark; für die Auslegung wird häufig eine Zelltemperatur um 70 Grad angenommen, bei der die MPP-Spannung deutlich sinkt. Ein String muss auch dann noch über der unteren Grenze des MPP-Fensters liegen, sonst schaltet der Tracker im Hochsommer mittags ab. Im Datenblatt steht dafür der Temperaturkoeffizient der MPP-Spannung; der Wert im Beispiel ist angenommen.

Zwischen diesen beiden Grenzen liegt der zulässige Bereich. Er ist enger, als viele Angebote vermuten lassen, und er ist der Grund, warum sich Module verschiedener Typen nicht beliebig in einen String mischen lassen. Die Auswahl des passenden Wechselrichters und die Stringlänge sind deshalb eine einzige Entscheidung, nicht zwei.

Ein String, eine Situation: Ausrichtung und Schatten trennen

Innerhalb eines Strings sollen die Module gleich ausgerichtet sein. Verschiedene Ausrichtungen an einem MPP-Tracker sind dagegen nicht grundsätzlich ausgeschlossen: SMA beschreibt einen Polystring-Betrieb mit parallel angeschlossenen Strings gleicher Modulzahl, Technologie und MPP-Spannung. Ob das für das gewählte Gerät zulässig und wirtschaftlich ist, muss die Auslegung zeigen. SMA selbst verweist dafür auf die Abwägung zwischen Eigenverbrauchsoptimierung und Mismatch-Verlust.

Bei starker Verschattung empfiehlt SMA, verschattete und unverschattete Module getrennt zu betreiben und Module mit ähnlicher Einstrahlung zusammenzufassen. Für einen sehr kleinen verschatteten Modulanteil nennt der Hersteller auch eine Verteilung des Schattens auf die Strings; als Beispiel steht dort ein Anteil unter 10 Prozent der Module. Ein Kamin erfordert deshalb nicht automatisch einen eigenen kurzen String. Entscheidend sind Schattenverlauf, Spannungsbereich und das Schattenmanagement des konkreten Wechselrichters.

Beide Aussagen stammen aus dem SMA-Planungshandbuch für Gewerbe-Systeme (Stand der Abfrage 16.10.2026) und sind herstellerbezogene Empfehlungen, keine Norm. Für Ihr Gerät gilt das Handbuch des Herstellers.

Praktisch folgt daraus die Belegungsreihenfolge auf dem Dach: Zuerst werden die Flächen nach Ausrichtung und Verschattung in Gruppen geteilt. Dann bekommt jede Gruppe einen eigenen MPP-Eingang oder, wo der Hersteller es vorsieht, einen Polystring-Verbund. Erst danach wird die Stringlänge innerhalb jeder Gruppe geprüft. Wo eine Fläche zu klein für einen eigenen String wird, ist die Alternative häufig ein zweiter Aufstellort, etwa auf einem Nebengebäude mit eigenem Wechselrichtereingang.

Warum ein kleiner Schatten viel kostet: Reihenschaltung und Bypassdioden

In einer Reihenschaltung fließt durch jedes Glied derselbe Strom. Eine Zelle im Schatten liefert nur noch einen Bruchteil ihres Kurzschlussstroms und begrenzt damit den Strom aller unverschatteten Zellen im selben String. Der Verlust hängt davon ab, wie das Modul intern aufgebaut ist und wie die Module untereinander verschaltet wurden. Beides ist Planung, nicht Schicksal.

Jedes handelsübliche Modul enthält Bypassdioden, üblicherweise drei. Jede überbrückt einen Teilstrang von etwa einem Drittel der Zellen. Sinkt der Strom in diesem Teilstrang zu weit ab, leitet die Diode den Strom des restlichen Strings daran vorbei. Das rettet den String, kostet aber den gesamten überbrückten Teilstrang: Ein einziger verschatteter Zellstreifen schaltet damit ein Drittel des Moduls ab, nicht nur die verschattete Zelle.

Ohne Bypassdioden wäre es schlimmer als ein Ertragsverlust: Die verschattete Zelle würde in Sperrrichtung betrieben, die Leistung der übrigen Zellen in ihr verheizt, und es entstünde ein Hotspot mit lokalen Temperaturen, die das Laminat zerstören. Die Dioden sind deshalb primär ein Schutzbauteil und erst sekundär eine Ertragsmaßnahme.

Bei Halbzellenmodulen ist der Aufbau günstiger: Die Zellen sind halbiert, das Modul ist elektrisch in zwei parallel geschaltete Hälften geteilt. Liegt der Schatten quer über die untere Modulhälfte, der typische Fall bei Schnee, Attika oder Geländerbrüstung, arbeitet die obere Hälfte weiter, und das Modul liefert oft noch rund die Hälfte seiner Leistung. Der Vorteil verschwindet allerdings, wenn der Schatten längs über beide Hälften läuft. Welche Modulausrichtung günstiger ist, hängt deshalb daran, aus welcher Richtung der Schatten kommt. Das ist vor der Bestellung zu klären und nicht danach.

Wie lang der Schatten im Dezember wirklich ist

Die Verschattungsprüfung scheitert in der Praxis oft an einem Denkfehler: Beurteilt wird, was man im Sommer sieht. Prüfen Sie den Schattenverlauf über das ganze Jahr. Lange Winterschatten allein entscheiden nicht über den Jahresverlust; auch Zeiten hoher Einstrahlung müssen in die Ertragsprognose eingehen. SMA rät ausdrücklich, dass vor allem zur Mittagszeit und in den Sommermonaten möglichst kein Schatten auf den Generator fällt.

Der Dezember zeigt trotzdem, wie weit ein Schatten reicht. Die Sonnenhöhe mittags ergibt sich aus 90° − geografische Breite − Deklination, die Schattenlänge aus Höhe ÷ Tangens der Sonnenhöhe. Auf 50 Grad nördlicher Breite, also etwa auf der Höhe von Frankfurt oder Mainz, erreicht die Sonne am 21. Dezember zur Mittagszeit eine Höhe von 90° − 50° − 23,4° = 16,6 Grad. Der Tangens dieses Winkels beträgt rund 0,30. Ein sechs Meter hoher Baum wirft damit einen Schatten von:

6 m ÷ 0,30 ≈ 20 Meter

Am 21. Juni steht dieselbe Sonne mittags 63,4 Grad hoch, und derselbe Baum wirft nur noch etwa drei Meter Schatten. Weiter nördlich wird es deutlicher: Auf 52 Grad Breite, also etwa in Berlin, sind es im Dezember rund 23 Meter. Die Rechnung gilt für ebenes Gelände und den Sonnenhöchststand; morgens und abends sind die Schatten länger. Ein Nachbargebäude, das im Juli „weit genug weg“ wirkt, kann im Dezember auf Ihrem Dach stehen.

Für die Planung heißt das: Prüfen Sie die Umgebung mit einem Sonnenbahndiagramm oder einer Horizontaufnahme, nicht mit dem Augenschein an einem Julinachmittag. Kostenlose Ertragsrechner wie PVGIS erlauben, einen Horizontverlauf zu hinterlegen und die Jahresenergie mit und ohne Horizont zu vergleichen. Die Differenz ist die Zahl, über die zu reden ist.

Schattenmanagement: Wann Optimierer sich rechnen

Optimierer und Modulwechselrichter lösen das Problem auf der Modulebene: Jedes Modul arbeitet in seinem eigenen Arbeitspunkt, ein verschattetes Modul zieht die übrigen nicht mit. Eine Alternative ohne zusätzliche Bauteile auf dem Dach ist ein Wechselrichter, dessen MPP-Tracking mehrere Leistungsmaxima erkennt, wie sie bei Verschattung auftreten. Bei SMA heißt diese Funktion ShadeFix.

Konzept	Sinnvoll bei	Mehrkosten	Nebenwirkung
Reiner Strang-Wechselrichter	einheitliche Fläche ohne Verschattung	keine	einfachste Anlage, wenigste Fehlerquellen
Strang-Wechselrichter mit Mehrfach-Maxima-Suche (z. B. SMA ShadeFix)	leichte bis mittlere Verschattung	im Gerät enthalten	SMA gibt an, dass hier die Ertragsgewinne in der Regel höher liegen als mit fest installierten Optimierern; das ist eine Herstellerangabe
Leistungsoptimierer	einzelne dauerhaft verschattete Module, mehrere Ausrichtungen an einem Eingang	rund 40 bis 70 Euro je Optimierer (Fachportal-Angabe, Stand Mai 2026)	zusätzliche Elektronik auf dem Dach, zusätzlicher Ausfallpunkt
Modulwechselrichter	kleine Flächen, sehr uneinheitliche Belegung	Preis nur im Angebotsvergleich erkennbar, weil er den zentralen Wechselrichter ersetzt	kein DC-Strang im Gebäude

Auf einer ungestörten Südfläche bringen Optimierer kaum Mehrertrag und erhöhen die Zahl der Bauteile, die auf dem Dach altern. Auf einem Dach mit Kamin, Gaube und Nachbarbaum kann der Unterschied dagegen spürbar sein. Wie groß er ist, zeigt nur die Ertragssimulation für Ihr Horizontprofil.

Rechenbeispiel zur Amortisation. Bei 18 Modulen kosten Optimierer zu 40 bis 70 Euro zusammen 720 bis 1.260 Euro. Verteilt auf 20 Jahre Betrieb müssen sie im Schnitt 36 bis 63 Euro im Jahr einspielen. Rechnen Sie mit angenommenen 8 Cent Erlös oder Ersparnis je Kilowattstunde, sind das rund 450 bis 790 Kilowattstunden Mehrertrag pro Jahr. Die Annahmen: 20 Jahre Laufzeit, keine Zinsen, kein Ersatz defekter Optimierer, 8 Cent je Kilowattstunde als Platzhalter für Ihren tatsächlichen Erlös oder Strompreis. Ihre Simulation muss diesen Mehrertrag zeigen, sonst rechnet sich der Aufpreis nicht.

Ein Nebeneffekt gehört in dieselbe Abwägung: Viele Optimierer- und Modulwechselrichter-Systeme bringen eine modulnahe Abschaltung mit, die für die Sicherheit auf dem Dach relevant ist. Was das im Ernstfall bedeutet, steht im Beitrag zum Brandschutz bei Photovoltaik.

Was Sie vor der Unterschrift verlangen

Bestehen Sie auf drei Unterlagen. Erstens einen Belegungsplan mit der Zuordnung jedes Moduls zu einem String und jedes Strings zu einem MPP-Eingang. Zweitens die Spannungsrechnung für beide Grenztemperaturen, mit dem verwendeten Temperaturkoeffizienten und der Auslegungstemperatur. Drittens eine Ertragsprognose mit hinterlegtem Horizont, nicht die pauschale Angabe von Kilowattstunden je Kilowatt Peak. Bei Verschattung gehört dazu die Angabe, mit welchem Schattenmanagement gerechnet wurde, am besten als zwei Prognosen mit und ohne Optimierer.

Klären Sie parallel die beiden Themen, die unabhängig von der Verschaltung entschieden werden und den Zeitplan bestimmen: die Tragfähigkeit des Dachs, behandelt unter Dachstatik für Photovoltaik, und die Anmeldung beim Netzbetreiber, beschrieben im Beitrag zum Netzanschluss einer Dach-PV-Anlage. Beide laufen parallel zur Stringplanung, aber nur die Stringplanung lässt sich nach der Montage nicht mehr ohne Gerüst korrigieren.