SHADY-PV – Performance of Photovoltaic Systems under Partial Shading Conditions: From Cell to System

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/503024

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Teilweise Verschattung ist nach wie vor eine der komplexesten Herausforderungen, die die Leistung und Zuverlässigkeit (d. h. Hotspots) von Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) beeinträchtigen. Das Projekt zielt darauf ab, Strategien zur Minderung dieser Auswirkungen – wie schattentolerante PV-Module und Leistungselektronik auf Modulebene – systematisch zu untersuchen, um Leistungsverluste und das Risiko von Hotspots bei teilweiser Verschattung zu reduzieren, einschließlich der individuellen und kombinierten Wirkung der Minderungsstrategien. Unter Verwendung eines mehrstufigen Ansatzes von der Zelle bis zur Systemebene werden experimentelle Tests, fortschrittliche Modellierung und Überwachung unter realen Bedingungen integriert, um das Verständnis des Verhaltens von PV-Anlagen unter dynamischen Verschattungsbedingungen zu verbessern. Das bestehende Bewertungsinstrument der ZHAW wird erweitert, um die Konzeption von verschattungsresistenten PV-Anlagen zu unterstützen, die einen Ausgleich zwischen Energieertrag und Hot-Spot-Risiko schaffen. Eine wirtschaftliche Bewertung wird die finanziellen Auswirkungen einzelner und kombinierter Minderungsstrategien quantifizieren. Die Ergebnisse fließen in ein Informationsblatt zum beschattungsoptimierten PV-Design ein, das sich an Installateure und Planer richtet. Durch ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Designstrategien und Technologien unter Beschattung wird das Projekt dazu beitragen, effizientere und widerstandsfähigere PV-Anlagen zu ermöglichen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Partial shading is still one of the most complex challenges affecting the performance and reliability (i.e., hot spot) of photovoltaic (PV) systems. The project aims to systematically investigate mitigation strategies – such as shadow-tolerant PV modules and module-level power electronics – to reduce performance losses and hot spot risk under partial shading, including individual and combined effect of the mitigation strategies. Using a multi-scale approach from cell to system level, it integrates experimental testing, advanced modeling, and real-world monitoring to improve understanding of PV system behavior under dynamic shading conditions. ZHAW’s existing rating tool will be extended to support the design of shading-resilient PV systems that balance energy yield and hot spot risk. An economic assessment will quantify the financial implications of individual and combined mitigation strategies. The results will feed into an information sheet on shading-optimized PV design aimed for installers and planners. By improving understanding of how design strategies and technologies interact under shading, the project will help enable more efficient and resilient PV installations.

Kurzbeschreibung (Französisch)

L'ombrage partiel reste l'un des défis les plus complexes affectant les performances et la fiabilité (c'est-à-dire les points chauds) des systèmes photovoltaïques (PV). Le projet vise à étudier de manière systématique les stratégies d'atténuation, telles que les modules PV tolérants à l'ombre et l'électronique de puissance au niveau des modules, afin de réduire les pertes de performance et le risque de points chauds en cas d'ombrage partiel, y compris l'effet individuel et combiné des stratégies d'atténuation. À l'aide d'une approche multi-échelle allant du niveau de la cellule à celui du système, il intègre des tests expérimentaux, une modélisation avancée et une surveillance en conditions réelles afin d'améliorer la compréhension du comportement des systèmes PV dans des conditions d'ombrage dynamiques. L'outil d'évaluation existant de la ZHAW sera étendu afin de prendre en charge la conception de systèmes PV résistants à l'ombrage qui équilibrent le rendement énergétique et le risque de points chauds. Une évaluation économique permettra de quantifier les implications financières des stratégies d'atténuation individuelles et combinées. Les résultats seront intégrés dans une fiche d'information sur la conception photovoltaïque optimisée pour l'ombrage, destinée aux installateurs et aux planificateurs. En améliorant la compréhension de l'interaction entre les stratégies de conception et les technologies en cas d'ombrage, le projet contribuera à rendre les installations photovoltaïques plus efficaces et plus résistantes.