Funktion · Verschattung
Der Verschattungsverlust jedes Moduls, aus dem 3D-Modell des Gebäudes.
Der Designer folgt der Sonne über das Jahr und misst, wie viel Himmel jedes Modul sieht. Gauben, Schornsteine, Bäume, Masten und die eigenen Wände des Gebäudes verschatten so, wie sie im Modell stehen.
Was verschattet
Die Verschattung wird gegen alles im 3D-Modell gerechnet: Dach und Wände des Gebäudes, andere Gebäudeteile und die Hindernisse, die Sie in Schritt 3 von oben setzen. Hindernisse sind Gauben, Schornsteine, Lüftungshauben, Bäume sowie Masten oder Fahnenmasten, jeweils mit Höhe und Maßen. Ein Baum hat eine Höhe und einen Kronenradius.
Ein verschattendes Nachbargebäude lässt sich als eigener Gebäudeteil zeichnen und verschattet dann wie die Teile des Gebäudes selbst. Dachparallel verlegte Module liegen in der Dachebene und verschatten sich nicht gegenseitig. Aufgeständerte Reihen auf einem Flachdach tun es, deshalb zeigt sich der Reihenabstand im Verlust.
Die Verschattungsanalyse in Zahlen
- 21.
- jedes Monats, alle 30 Minuten zwischen 3 und 21 Uhr Sonnenzeit
- 9
- Prüfpunkte je Modul, drei mal drei, nahe an den Modulkanten
- 0–15 %
- die Farbskala: Grün ohne Verschattung, Gelb bei 5 %, Orange bei 10 % und Rot ab 15 %
Der Himmelsausschnitt: Verschattung des diffusen Lichts
Ein großer Teil der jährlichen Einstrahlung kommt als Diffusstrahlung vom Himmel, nicht direkt von der Sonne. Deshalb berechnet der Designer für jeden Prüfpunkt, welcher Anteil des Himmels sichtbar ist, gewichtet nach dem Einfallswinkel auf das Modul. Eine Gaube oder Wand daneben nimmt sowohl direkte Sonne als auch ein Stück Himmel weg, und beides wird abgezogen.
Der Verlust je Modul ist der verschattete Teil der Jahreseinstrahlung – direkte Sonne an den Punkten im Schatten und diffuses Licht aus dem verdeckten Teil des Himmels – geteilt durch die gesamte Jahreseinstrahlung des Moduls.
Die Einstrahlungskarte: die Dachfläche vor der Belegung
In Schritt 5 zeigt „Einstrahlungskarte ein“, wie viel Sonne jeder Teil einer Dachfläche im Jahr erhält, in Feldern von 25 × 25 Zentimetern. Der Wert ist relativ zu einer unverschatteten Südfläche mit 35 Grad Neigung, sodass Sie sehen, wo die Module am meisten bringen und wo eine Gaube oder ein Schornstein Licht nimmt.
Die Karte wird für jede volle Stunde am 21. jedes Monats gerechnet, mit direkter Sonne und Himmelsausschnitt. Unter der Grundfläche der Hindernisse werden keine Felder gezeichnet, weil dort keine Module liegen.
Der Verschattungsverlust in Schritt 8
„Verschattungsanalyse starten“ in Schritt 8 rechnet alle Module, mit einem Fortschritt, der sich abbrechen lässt. Die Module werden nach ihrem Verlust eingefärbt, und der Designer zeigt den gesamten Verschattungsverlust über das Jahr. Ändern sich danach Dach, Hindernisse oder Module, wird die alte Analyse verworfen, und der Designer weist darauf hin, dass sie neu gerechnet werden muss.
Deckt die Analyse alle Module ab, wird der Verlust Modul für Modul vom geschätzten Ertrag abgezogen. Im PDF-Bericht wird sie ein eigener Abschnitt mit dem Gesamtverlust, dem am stärksten verschatteten Modul und dem Verlust je Dachfläche.
Stunde für Stunde in der Simulation
Die detaillierte Simulation geht einen Schritt weiter. Für jedes Modul wird die Verschattung der drei Substrings (mit je einer Bypass-Diode) gegen ein Raster von Sonnenpositionen gerechnet, und für jede Stunde des Wetterjahrs wird die Verschattung aus dem Raster gelesen. Der Geländehorizont aus PVGIS verdeckt die direkte Sonne bei tiefem Stand.
Die Leistung des Strings wird dann mit einem vereinfachten Strom-Spannungs-Modell der Module berechnet, mit Bypass-Dioden. Ein verschatteter Substring begrenzt den Strom oder wird überbrückt, und der String arbeitet im MPP. So zeigt sich der Verlust, wenn ein verschattetes Modul im selben String wie unverschattete sitzt. Mit Optimierern wird jedes Modul einzeln gerechnet.
Gut zu wissen
- Im Freibereich eines Hindernisses werden keine Module verlegt. Vorgabe sind 30 cm um einen Schornstein und 20 cm um eine Lüftungshaube, und der Abstand lässt sich je Hindernis ändern.
- Eine alte Verschattungsanalyse bleibt auf einem geänderten Dach nicht stehen. Wird ein Hindernis oder ein Modul verschoben, wird die Analyse verworfen, bis sie neu gerechnet ist.
- Jede Variante der Planung hat ihre eigene Verschattungsanalyse, sodass sich zwei Belegungen auf demselben Dach vergleichen lassen.
- Ohne Verschattungsanalyse gelten die Module als unverschattet, und das steht im PDF-Bericht.
Fragen und Antworten
Fragen und Antworten
Mit wie vielen Punkten je Modul rechnet die Verschattungsanalyse?
Mit neun, in einem Raster von drei mal drei nahe an den Modulkanten, damit Schatten, der von einer Gaube oder einem Schornstein daneben hereinwandert, erfasst wird. Die Sonnenbahn wird am 21. jedes Monats im 30-Minuten-Takt verfolgt.
Wird der Schatten von Bäumen berücksichtigt?
Ja. Bäume setzen Sie in Schritt 3 von oben als Hindernisse, mit Höhe und Kronenradius, und sie verschatten in 3D wie die anderen Hindernisse.
Berücksichtigt die Analyse das Gelände um das Gebäude?
Die Simulation tut es: Der Horizont kommt aus dem Geländemodell von PVGIS und verdeckt die direkte Sonne, wenn sie unter dem Horizont steht. Verschattungsanalyse und Einstrahlungskarte rechnen mit dem, was im 3D-Modell steht.
Was bedeuten die Farben?
Grün ist kein Verschattungsverlust, Gelb etwa 5 Prozent, Orange 10 Prozent und Rot 15 Prozent oder mehr der Jahreseinstrahlung des Moduls.
Warum sank der Ertrag nach der Verschattungsanalyse?
Deckt die Analyse alle Module ab, wird der Verlust je Modul vom geschätzten Ertrag abgezogen. Ohne Verschattungsanalyse gelten die Module als unverschattet.
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