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

„Der Schornstein verschattet höchstens ein halbes Modul, das sind zwei Prozent der Fläche.“ So oder ähnlich wird die Frage nach Verschattung in Verkaufsgesprächen häufig erledigt. Die Rechnung stimmt für die Fläche und ist für den Ertrag irreführend, weil Solarmodule nicht parallel, sondern in Reihe geschaltet sind.

In einer Reihenschaltung fließt durch jedes Glied derselbe Strom. Eine Zelle, die im Schatten liegt, kann nur noch einen Bruchteil ihres Kurzschlussstroms liefern — und begrenzt damit den Strom aller unverschatteten Zellen desselben Strangs. Ohne Gegenmaßnahmen bringt ein String mit zwanzig Modulen, von denen eines zu einem Drittel verschattet ist, nicht 98 Prozent, sondern deutlich weniger. Der Betrag hängt davon ab, wie das Modul intern aufgebaut ist und wie die Module untereinander verschaltet wurden. Beides ist Planung, nicht Schicksal.

Was die Bypassdiode leistet und was nicht

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 — eine Frage, die vor der Bestellung zu klären ist und nicht danach.

Wie lang der Schatten im Dezember wirklich ist

Die Verschattungsprüfung scheitert in der Praxis meist an einem Denkfehler: Beurteilt wird, was man im Sommer sieht. Maßgeblich ist aber der Winter, weil die Sonne dann flach steht — und weil jede Kilowattstunde, die im Dezember fehlt, im Sommer nicht nachgeholt wird.

Rechnen wir es aus. 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. Ein Nachbargebäude, das im Juli „weit genug weg“ wirkt, steht im Dezember mitten auf Ihrem Dach.

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.

Die Stringlänge steht zwischen zwei Temperaturen

Wie viele Module in einen Strang dürfen, entscheidet nicht die Leistung, sondern die Spannung — und zwar an zwei entgegengesetzten Temperaturgrenzen.

Nach oben begrenzt die Kälte. Die Leerlaufspannung eines Moduls steigt, wenn es kalt wird. Ein typisches Modul mit 41,5 Volt Leerlaufspannung unter Standardbedingungen (25 Grad) und einem Temperaturkoeffizienten von −0,27 Prozent je Kelvin erreicht bei der in Deutschland üblichen Auslegungstemperatur von −10 Grad:

41,5 V × (1 + 0,0027 × 35 K) = 45,4 V

Bei einem Wechselrichter mit 1.000 Volt maximaler DC-Eingangsspannung passen damit 22 Module in den String (22 × 45,4 = 999 V). Wer stattdessen mit dem Datenblattwert bei 25 Grad rechnet, kommt auf 24 Module — und liegt an einem klaren Wintermorgen bei 1.090 Volt, also rund neun Prozent über der zulässigen Eingangsspannung. Das ist kein theoretisches Risiko: Überspannung am Eingang zerstört den Wechselrichter und ist ein Ausschlussgrund in der Gewährleistung. 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 erreichen Module auf dem Dach 60 bis 70 Grad Zelltemperatur, und die MPP-Spannung sinkt entsprechend. Ein Strang muss auch dann noch über der unteren Grenze des MPP-Fensters liegen, sonst schaltet der Tracker im Hochsommer mittags ab — im ungünstigsten Moment. Bei einer MPP-Spannung von 34,5 Volt und −0,35 Prozent je Kelvin bleiben bei 70 Grad rund 29 Volt je Modul; bei einem MPP-Fenster ab 180 Volt sind also mindestens sieben Module nötig.

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

Die zweite Planungsregel ist einfacher und wird trotzdem oft verletzt: Module in einem String sollen dieselbe Ausrichtung, dieselbe Neigung und dasselbe Verschattungsverhalten haben. Ein MPP-Tracker kann nur einen Arbeitspunkt einstellen. Hängen an ihm eine Ost- und eine Südfläche, findet er einen Kompromiss, der für beide falsch ist.

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, und erst dann wird die Stringlänge innerhalb jeder Gruppe geprüft. Dachflächen um Gauben, Dachfenster und Kamine herum gehören dabei in einen eigenen String — auch wenn das eine ungerade Modulzahl ergibt und der Installateur lieber gleichmäßig belegen würde. Wo eine Fläche zu klein für einen eigenen String wird, ist die Alternative häufig ein zweiter Aufstellort, etwa auf einem Nebengebäude mit eigenem Wechselrichtereingang.

Wann Leistungsoptimierer 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.

Konzept	Sinnvoll bei	Zusatzkosten je Modul	Nebenwirkung
Reiner Strang-Wechselrichter	einheitliche Fläche ohne Verschattung	–	einfachste Anlage, wenigste Fehlerquellen
Leistungsoptimierer	einzelne dauerhaft verschattete Module, mehrere Ausrichtungen an einem Eingang	rund 50 bis 100 Euro	zusätzliche Elektronik auf dem Dach, zusätzlicher Ausfallpunkt
Modulwechselrichter	kleine Flächen, sehr uneinheitliche Belegung	rund 100 bis 200 Euro	kein DC-Strang im Gebäude

Marktspannen mit Stand September 2026. Die ehrliche Antwort lautet: 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 können sie zweistellige Prozentwerte retten. Lassen Sie sich die erwartete Differenz deshalb vor der Entscheidung als zwei Ertragsrechnungen zeigen — mit und ohne Optimierer, beide mit demselben Horizontprofil.

Ein Nebeneffekt gehört in dieselbe Abwägung: Optimierer und Modulwechselrichter 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.

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.