Verschattungsanalyse: warum ein Kamin mehr kostet als sein Schatten gross ist

Drei Verluste, nicht einer

„Verschattungsverlust" klingt nach einer Grösse. Tatsächlich sind es drei, und sie haben verschiedene Ursachen. Eine Rechnung, die nur die erste kennt, liegt systematisch daneben.

1. Direktstrahlung. Die Sonne steht an einer bestimmten Stelle am Himmel, ein Hindernis steht davor, das Modul liegt im Kernschatten. Das ist der Anteil, den man sich vorstellt, wenn man an Verschattung denkt — und der einzige, den ein Schattenwurf im Bild zeigt.
2. Diffusstrahlung. Auch bei bedecktem Himmel trifft Licht auf das Modul, aber aus allen Richtungen der Himmelshalbkugel. Was zählt, ist deshalb nicht ein Schattenwurf, sondern wie viel Himmel das Modul überhaupt sieht. Ein Modul in einem engen Innenhof verliert Ertrag, selbst wenn nie ein scharfer Schatten darüber wandert.
3. Bodenreflexion. Der Anteil, der vom Boden vor der Anlage zurückgeworfen wird (Albedo), fehlt ebenfalls, wenn etwas dazwischensteht. Bei aufgeständerten Anlagen auf Flachdächern ist dieser Anteil nicht vernachlässigbar.

In Summe heisst das: Ein Dach, auf dem tagsüber nie ein Schatten liegt, kann trotzdem messbar weniger liefern als ein freistehendes — weil ihm Himmel und Vordergrund fehlen. Umgekehrt sind Werte plausibel, bei denen die Karte der Schattenstunden harmlos aussieht und die Ertragsrechnung trotzdem einen spürbaren Verlust ausweist. Das ist kein Widerspruch, sondern die Folge davon, dass drei verschiedene Grössen im Spiel sind.

Warum ein Prozent Schatten mehrere Prozent Ertrag kostet

Der zweite Grund, warum Schattenfläche und Ertragsverlust nicht dasselbe sind, liegt in der Elektrik. Module bestehen aus in Reihe geschalteten Zellen. In einer Reihenschaltung bestimmt die schwächste Zelle den Strom — eine einzelne verschattete Zelle bremst den gesamten Zellstrang.

Dagegen sitzen Bypass-Dioden im Modul, üblicherweise drei. Jede überbrückt einen Teilstrang — bei drei Dioden also rund ein Drittel der Zellen —, sobald er zu stark einbricht. Das rettet das Modul vor Hotspots, aber es kostet: Nicht die verschattete Zelle fällt aus, sondern der ganze Teilstrang, in dem sie sitzt.

Wie viel Leistung dabei verloren geht, hängt an Zelllayout, Zahl und Anordnung der Dioden, Form und Lage des Schattens und am Arbeitspunkt des Wechselrichters. Eine belastbare Zahl liefert deshalb nur die Rechnung am konkreten Modul in seiner konkreten Verschaltung — wer eine Faustzahl nennt, hat einen dieser fünf Punkte weggelassen. Sicher ist allein die Richtung: Der Leistungsverlust ist grösser als der Flächenanteil des Schattens.

Auf Stringebene setzt sich das fort. Alle Module eines Strings führen denselben Strom; ein gebremstes Modul zieht die anderen mit. Wie stark, hängt davon ab, wie der Wechselrichter seinen Arbeitspunkt nachführt — bei Teilverschattung hat die Leistungskennlinie mehrere Gipfel, und nicht jeder MPP-Tracker findet zuverlässig den höchsten.

Die praktische Folge für die Planung: Wie Module zu Strings verschaltet werden, entscheidet mit über den Ertrag. Module in derselben Verschattungssituation gehören zusammen. Ein String, der eine verschattete und eine freie Dachhälfte mischt, verschenkt an jedem Wintermorgen Ertrag.

Was eine Berechnung leisten muss

Damit eine Verschattungsanalyse belastbar ist, braucht sie vier Dinge:

• Ein Modell der Umgebung, nicht nur des Dachs. Nachbargebäude, Bäume, der eigene Kamin, die Dachgaube, die Lüftungshaube. In der Schweiz lassen sich Gebäude und Nachbarschaft aus amtlichen Gebäudemodellen in einen Entwurf übernehmen, statt sie zu schätzen. Der Kamin ist darin allerdings nicht enthalten: swisstopo gibt für swissBUILDINGS3D 3.0 Beta eine Genauigkeit „in Lage und Höhe ±30cm - 50cm“ an und hält ausdrücklich fest, dass „Dachdetails sowie kleinere Dachaufbauten und Gauben […] grundsätzlich nicht vorhanden“ sind; nachgeführt wird alle drei Jahre (swisstopo, Abruf 9.8.2026). Amtliche Daten liefern also den Baukörper und die Nachbarschaft — die Aufbauten, die den Schatten aufs eigene Dach werfen, kommen von der Aufnahme vor Ort. Was fehlt oder unbestätigt ist, gehört im Planungsablauf sichtbar und nicht stillschweigend ergänzt.
• Den Sonnenstand über das ganze Jahr. Nicht drei Stichtage, sondern der vollständige Jahresgang. Der kritische Fall ist selten der 21. Juni, sondern der flache Wintersonnenstand, in dem der Ertrag ohnehin knapp ist.
• Auflösung unterhalb des Moduls. Ein Wert je Dachfläche genügt nicht, ein Wert je Modul ist die Untergrenze. Erst darunter wird die Wirkung der Bypass-Dioden greifbar.
• Getrennte Behandlung der drei Anteile. Direkt, diffus, Boden — jeder mit seiner eigenen Geometrie.

Genau so rechnet PV-Pro: Der Schattenwurf wird am dreidimensionalen Modell des echten Gebäudes samt Umgebung bestimmt, Modul für Modul, über den Jahresgang. Das Ergebnis ist keine Zahl, sondern eine Karte — sie zeigt, welches Modul wie viel verliert, und macht damit die Frage beantwortbar, ob sich die zwei Module neben dem Kamin überhaupt lohnen.

Die Entscheidungen, die daraus folgen

Eine gute Verschattungsanalyse ist kein Selbstzweck, sie beantwortet Planungsfragen:

• Belegen oder weglassen? Ein Modul, das dauerhaft ein Viertel verliert, verlängert die Amortisation der ganzen Anlage. Manchmal ist die kleinere Anlage die bessere.
• Wie verschalten? Verschattete Module in einem eigenen String oder an einem eigenen MPP-Tracker halten den Verlust dort, wo er entsteht.
• Leistungsoptimierer — oder nicht? Sie lösen genau das Reihenproblem und kosten Geld. Ob sie sich rechnen, ergibt sich aus dem Verlust, den sie vermeiden, nicht aus einer Faustregel.
• Reihenabstand auf dem Flachdach. Mehr Abstand bedeutet weniger gegenseitige Verschattung, aber weniger Module. Das Optimum ist eine Rechnung, keine Überzeugung.

Was in einem Angebot davon sichtbar sein sollte

Für die Kundin ist die Verschattungsrechnung erst dann etwas wert, wenn sie sie sieht. Eine farbige Karte der Dachfläche, in der jedes Modul seinen Verlust trägt, erklärt in einem Blick, warum die Anlage genau diesen Zuschnitt hat — und warum das Feld neben dem Kamin frei bleibt. Das ist zugleich das beste Mittel gegen den Vergleich allein über den Preis: Wer zeigt, dass er gerechnet hat, steht neben einem Mitbewerber, der eine Fläche mit Modulen gepflastert hat, in einem anderen Licht.