Solarmodul ohne Last in der Sonne - Ist das gefährlich oder nicht?

Solarmodule erzeugen nicht nur während des Betriebs Deiner Photovoltaik-Anlage Strom. Sie generieren durchgehend Strom, solange die Sonne auf die Solarzellen scheint. Das wirft bei einigen BetreibernInnen von Solaranlagen (wie etwa Balkonkraftwerken) die Frage auf, ob es gefährlich ist, Solarmodule ohne eine laufende Solaranlage (sprich: ohne Last) in der Sonne stehen zu lassen.

Könnte sich dadurch nicht eine zu hohe Spannung aufbauen, die die Photovoltaik-Module überlastet? Ist es nicht möglich, dass es durch eine Überlastung zu Schäden kommt oder sogar Brände entstehen? Auf dieser Seite gehen wir auf Fragen wie diese ein und erklären Dir, worauf Du achten solltest, wenn Du Deine Solarmodule ohne Last in die Sonne stellst.

Was bedeutet „ohne Last“ beim PV-Modul?

Im Kontext von PV-Modulen bedeutet „ohne Last“, dass die Module den erzeugten Strom nicht weiterleiten. Sie sind der Sonneneinstrahlung ausgesetzt und generieren Strom, aber der Rest der Solaranlage ist nicht in Betrieb oder kaputt, sodass sich in den Modulen die maximale Spannung aufbaut. So verläuft der Prozess:

1. Bei Sonneneinstrahlung wird die auftreffende Sonnenenergie durch den photovoltaischen Effekt in elektrische Energie umgewandelt. Dies geschieht in den Solarzellen eines Photovoltaik-Moduls.
2. Der erzeugte Solarstrom gelangt zum Wechselrichter. Im Wechselrichter wird der Solarstrom in den mit dem Hausnetz kompatiblen Wechselstrom umgewandelt und die Leistung wird angepasst.
3. Vom Wechselrichter aus fließt der Strom weiter in den Haushalt und - wenn Du einen Stromüberschuss erzeugst - auch ins öffentliche Netz. Es gibt auch die Möglichkeit, den Strom in einen Speicher zu leiten, um ihn später zu nutzen.

Falls dann irgendeine Komponente zwischen den Zellen in Deinen Solarmodulen und Deiner Steckdose ausgeschaltet ist oder nicht funktioniert, ist die Weiterleitung des Stroms nicht oder nur begrenzt möglich. Die erzeugte Energie staut sich innerhalb jedes Solarmoduls auf.

Je mehr Energie in den Solarmodulen entsteht und nicht abgeleitet wird, umso mehr nimmt deren Spannung zu, bis sie das Maximum erreicht. Man bezeichnet dies als Leerlaufspannung. Es ist vergleichbar mit einer Batterie: Diese erreicht bei maximalem Ladezustand ebenfalls die Maximalspannung und kann dann eine besonders hohe Leistung abrufen.

Um den Vergleich mit einer Batterie fortzusetzen: Während ein zunehmender Spannungsaufbau bei einer Batterie gefährlich ist, weil die Elektroden immer mehr unter Druck gesetzt werden und die Batterie sich erhitzt, verhält es sich bei einem Solarmodul anders.

Ein Solarmodul ist im Gegensatz zu einer Batterie keine Ansammlung aus teilweise hochgiftigen und hitzeempfindlichen Chemikalien. Zudem ist ein Solarmodul - was nur allzu logisch ist - aufgrund seines permanenten Einsatzes in der Sonne in der Hitzeableitung äußerst effektiv. Somit ist der Spannungsaufbau in den einzelnen Solarzellen und ebenso in dem gesamten Solarmodul ungefährlich.

Wann kommt es dazu, dass PV-Module ohne Last sind?

Solarmodule sind ohne Last, wenn sie die in ihnen erzeugte Energie nicht weiterleiten können. Dazu kommt es bei Wartungsarbeiten an der Solaranlage, da die Anlage während der Arbeiten vom Stromnetz getrennt ist und die bei Sonneneinstrahlung in den Solarzellen erzeugte Energie im PV-Modul verbleibt. Abgesehen von Wartungsarbeiten sind Solarmodule für gewöhnlich vor der Inbetriebnahme der PV-Anlage ohne Last. Dies hängt damit zusammen, dass Solaranlagen vor der Inbetriebnahme beim Netzbetreiber angemeldet werden müssen:

• Du installierst die PV-Anlage entweder selbst oder lässt sie durch eine Elektrofachkraft installieren.
• Nun suchst Du die Daten zu Deinem Netzbetreiber auf der Stromrechnung heraus und rufst dessen Website auf.
• Über ein Online-Formular meldest Du Deine Solaranlage beim Netzbetreiber an. Falls eine Elektrofachkraft die Installation Deiner Anlage vorgenommen hat, übernimmt diese auch die Anmeldung beim Netzbetreiber.
• Du wartest nach der Anmeldung Deiner Anlage darauf, dass Du eine Rückmeldung vom Netzbetreiber erhältst. Für gewöhnlich steht die Anlage währenddessen rund eine Woche einsatzbereit im Sonnenlicht.
• Nach der Rückmeldung Deines Netzbetreibers folgt die Inbetriebnahme der PV-Anlage. Mit dem Anschluss der Anlage an den Stromkreis sind die Solarmodule nicht mehr ohne Last.

Ein weiterer möglicher Grund für Solarmodule ohne Last ist der Ausfall einzelner Anlagenkomponenten. Der Wechselrichterausfall ist der häufigste Grund dafür, dass die Solarmodule einer Photovoltaik-Anlage ungeplant ohne Last sind. Zu einem Wechselrichterausfall kann es kommen, wenn die Leerlaufspannungen der Solarmodule und des Wechselrichters sich unterscheiden; so könnte beispielsweise der Wechselrichter durch eine weitaus höhere Modulspannung zu Schaden kommen.

Zu allen Stecker-Solaranlagen-Sets bzw. Balkonkraftwerken:

Was zu beachten ist, wenn das PV-Modul ohne Last ist

Prinzipiell gibt es keine wesentlichen Hinweise, worauf Du achten solltest, wenn das Photovoltaik-Modul ohne Last ist. Wenn mehrere Solarmodule miteinander verbunden sind, solltest Du diese nicht voneinander trennen, wenn sie ohne Last sind, denn zwischen den Solarmodulen fließt Strom. Es kommt allerdings selten dazu, dass AnlagenbetreiberInnen selbst die Trennung eines Solarmoduls vom anderen vornehmen. Bringe die Solarmodule in diesem Fall aus der Sonne raus und in den Schatten oder trenne sie über Nacht, wenn keine Sonne scheint.

Ansonsten lohnt es sich generell, bei längeren Standzeiten ohne Last die Solarmodule im Schatten zu parken. Im Schatten wird keine Energie erzeugt, weil kein Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft. Dann generieren die Zellen keinen Strom und die Solarmodule heizen sich nicht unnötig auf. Zwar ist das Aufheizen grundsätzlich kein Problem, doch bei einer längeren Standzeit kann sich dies minimal negativ auf die Lebensdauer auswirken, denn obwohl die Solarmodule ohne Last keine Energie weiterleiten, findet dennoch eine Energieerzeugung und somit auch Arbeit in den Solarzellen statt.

Durch Messung der Leerlaufspannung die Stromerzeugung Deiner PV-Anlage optimieren

Vor der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage oder im Zuge von Wartungsarbeiten kann die Maximalspannung gemessen werden. So erhalten ExpertenInnen einen Eindruck davon, wie viel Leistung die Solarmodule erbringen und welcher Ertrag aus der Photovoltaikanlage zu erwarten ist. Durch diese Messungen gewinnen die ExpertenInnen wichtige Informationen zur Qualität und zu ggfs. vorhandenen Mängeln der PV-Anlage:

• Eine zunehmende Überhitzung und eine zu geringe Leistung können auf defekte Bypass-Dioden hinweisen. Bypass-Dioden dienen nämlich dem Schutz des Solarmoduls vor einer Überhitzung.
• Fehler bei der Produktion eines Solarmoduls zeigen sich manchmal erst nach mehreren Jahren, doch dank Messungen der Leistungsstärke lassen sie sich womöglich schon früher entdecken und die Module sofort austauschen.
• Falsche Verdrahtungen und Verbindungen über Kabel sowie eine fehlerhafte Installation der gesamten Photovoltaikanlage zeigen sich unter Umständen ebenfalls in den Tests.

Fazit: PV-Module ohne Last in der Sonne 

Eine Photovoltaikanlage, die nicht in Betrieb ist oder die nicht komplett funktioniert, bezieht keinen Strom aus den Solarmodulen. Die Solarmodule sind in diesem Fall ohne Last. In den Modulen wird dennoch Solarenergie erzeugt, sofern diese in der Sonne stehen. Als Folge dessen, dass den Solarzellen kein Strom entzogen wird, baut sich die Maximalspannung auf.

Für die Solarmodule ist ein hoher Spannungsaufbau unbedenklich, denn sie sind in der Regel hochqualitativ verarbeitet und leiten Hitze äußerst effektiv ab. Dennoch solltest du die Solarmodule aus den Sonnenstrahlen entfernen, falls Du Deine Photovoltaikanlage längere Zeit nicht nutzt oder irgendwelche Arbeiten an den Solarmodulen verrichten möchtest. Bei längeren Standzeiten von Photovoltaik-Anlagen ohne deren Nutzung ist es sinnvoll, die Solarmodule im Schatten abzustellen und nicht unnötig lange den Sonnenstrahlen auszusetzen.