Solarstrom – Wie Sonne zu Steckdose wird

1. Wie funktioniert eine Solaranlage?

Stell Dir vor, die Sonne schickt uns jeden Tag Unmengen an winzigen Energiepaketen – Photonen. Die sind so klein, dass Du sie nicht siehst, aber wenn sie auf ein Solar-Modul knallen, passiert etwas Magisches: Sie schlagen Elektronen aus dem Silizium raus.

Das ist der Photoeffekt. Licht trifft auf die Zelle → die Zelle wird „wacher" und fängt an, Gleichstrom zu machen – so wie eine Batterie, die aber von der Sonne immer wieder aufgetankt wird.

Vom Modul zum Hausstrom

Stell Dir Solar-Module wie Wassereimer vor. Jedes Modul produziert ein bisschen Gleichstrom (DC). Aber Dein Fernseher, Dein Handy-Ladegerät und die Küchenlampe laufen mit Wechselstrom (AC). Also brauchen wir eine Übersetzung:

🔆 Sonne
  ↓
🔲 Solar-Module (Gleichstrom, ~32V pro Stück)
  ↓
🔗 Mehrere Module in Reihe = ein String (Spannung addiert sich)
  ↓
🔄 Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um
  ↓
🏠 Hausnetz – alle Geräte laufen mit Sonnenstrom

Ein String ist eine Kette von Modulen, die hintereinander geschaltet sind – wie Weihnachtslichter: wenn eines schwächelt, funktioniert die ganze Kette schlechter.

2. Was ist ein MPPT – und was macht der?

Jedes Solar-Modul hat einen „Sweet Spot" – den Punkt, an dem es die meiste Leistung rausholt. In der Fachsprache heißt der Maximum Power Point oder kurz MPP. Dieser Sweet Spot wandert: morgens anders als mittags, bei Wolken anders als bei Sonne.

Der MPPT (Maximum Power Point Tracker) ist ein kleiner Roboter im Wechselrichter, der pausenlos die Spannung im String verändert und schaut: „Bekomm ich jetzt mehr Watt raus? Und jetzt? Und jetzt?" – wie wenn Du beim Fahrradfahren den richtigen Gang suchst: zu schwer ist anstrengend, zu leicht trittst Du ins Leere. Der MPPT sucht den Gang mit der meisten Leistung.

3. Das Problem: Verschiedene Ausrichtungen im selben String

Warum ist es problematisch, wenn Module nach Osten und Süden im selben String hängen?

🚴 Die Fahrradfahrer-Analogie

Stell Dir vor, fünf Fahrradfahrer hängen mit einem Seil aneinander. Jeder tritt in die Pedale, das Seil ist straff.

• Fahrer 1 (Ost-Modul) hat die Morgensonne voll im Gesicht – er will 30 km/h fahren.
• Fahrer 2 (Süd-Modul) steht um 9 Uhr noch im Schatten eines Hauses – er strampelt bergauf und kommt nur auf 15 km/h.

Was passiert? Fahrer 1 könnte schneller, aber er hängt am Seil hinter Fahrer 2. Der Langsamste bestimmt das Tempo! Der Strom wird vom schwächsten Modul begrenzt. Das Ost-Modul verschenkt seine Morgenleistung, weil es mit einem Süd-Modul im selben Seil hängt, das zu dieser Stunde wenig liefert.

Das ganze Problem in einem Satz: In einem String fließt überall der gleiche Strom. Wenn ein Modul weniger liefert, zieht es ALLE runter.

4. Unser Dach – Das L-Dach in Radevormwald

Stell Dir vor, Du schaust von oben auf ein Haus. Das Dach ist L-förmig und öffnet sich nach Südwesten. Radevormwald liegt auf 51° Nord – etwa auf Höhe von London. Die Sonne steht hier nie senkrecht, sondern immer schräg.

Ein L-Dach hat vier Flächen mit vier verschiedenen Himmelsrichtungen:

5. Die aktuellen Strings – Problemstellen im Detail

Aus den 63 Modulen wurden vier Strings gebaut. Zwei davon sind problematisch:

Warum String A und C problematisch sind

String A (West + Nord): Stell Dir 20 Fahrradfahrer vor. 15 davon (West) sehen nachmittags die Sonne und treten kräftig in die Pedale. 5 (Nord) sitzen im Dauerschatten und treten nur halbherzig – aber alle sind mit dem Seil verbunden. Die West-Module werden von den Nord-Modulen ausgebremst.

String C (Ost + Süd): Hier das umgekehrte Problem. Morgens: die 8 Ost-Module kriegen volle Sonne, die 7 Süd-Module noch nicht. Der String läuft auf dem Niveau der Süd-Module. Mittags: Jetzt haben die Süd-Module volle Leistung, aber die Ost-Module bekommen Schatten von der Dachkante. Wieder bremst einer den anderen.

6. Sonnenverlauf – Live-Beispiel für Radevormwald

🌅 8 Uhr morgens – Sonne im Osten:

☀️ 13 Uhr mittags – Sonne im Süden:

🌅 17 Uhr nachmittags – Sonne im Westen:

Fazit zum Sonnenlauf: Den ganzen Tag über arbeiten zwei der vier Strings mit angezogener Bremse. Nur String D (8× Süd) ist dauerhaft sauber, und String B (20× Nord) ist leider fast ein Verlustfall.

7. Wie viel Leistung fehlt?

Die Anlage hat 63 Module à 450 Watt – also eine Spitzenleistung von 28,35 Kilowatt (kWp). Aber durch die gemischten Strings geht ein Teil verloren.

In Geld gerechnet: Wenn 1 kWh ~30 Cent kostet, fehlen bei 3.000 W Verlust etwa 2.700 kWh pro Jahr. Das sind über 800 Euro pro Jahr, die auf dem Dach verpuffen.

8. Was wäre besser?

Das Ziel: Jede Himmelsrichtung bekommt ihren eigenen String und damit ihren eigenen MPPT. Dann kann der Osten morgens Vollgas geben, ohne auf den Süden warten zu müssen.

Variante 1: Saubere String-Aufteilung (empfohlen)

Die 15 West-Module auf den freien MPPT2 des SH20T, die 15 Süd-Module auf den SG10RT, die 8 Ost-Module dazu – sauber getrennt. Die 20 Nord-Module bleiben auf SH20T MPPT1 (bringen leider trotzdem wenig, aber bremsen wenigstens niemanden).

Variante 2: Leistungsoptimierer (SolarEdge)

Jedes Modul bekommt einen kleinen Optimierer. Die Seile zwischen den Fahrradfahrern werden getrennt – jeder fährt sein eigenes Tempo. Kostet mehr, aber kein Modul bremst das andere.

Variante 3: Umlenken der 5 Nord-Module

Die 5 Nord-Module aus String A herausnehmen und an String D (Süd) hängen. Dann hätten String A (15 West) und String D (8 Süd + 5 Nord) immer noch den Schatten-Nachteil, aber String A wäre sauber. Ein Kompromiss.

Die harte Wahrheit über die 5 Nord-Module: Egal wo Du sie anschließt – Nord bekommt in Deutschland fast nie volle Sonne. Die beste Lösung wäre gewesen, die Nordseite gar nicht zu belegen oder die Module dort durch mehr Süd-/West-Module zu ersetzen.