Sie können Solarmodule auf zwei Arten miteinander verbinden: parallel oder in Reihe. Jede Methode hat Vor- und Nachteile und eignet sich für spezifische Anwendungsfälle. Hier erfahren Sie alles Wissenswerte über die Reihen- und Parallelschaltung.
Das Wichtigste zuerst
- Bei einer Reihenschaltung von Solarmodulen addiert sich die Spannung, während die Stromstärke konstant bleibt.
- In der Parallelschaltung bleibt die Spannung gleich, aber die Stromstärken der Module summieren sich.
- Reihenschaltungen sind ideal für Anwendungen, bei denen eine höhere Spannung erforderlich ist, zum Beispiel bei langen Kabelwegen.
- Parallelschaltungen bieten höhere Resilienz gegenüber Teilverschattungen und ermöglichen eine flexible Erweiterung des Systems.
- Sie können verschiedene Module miteinander verbinden, müssen aber bestimmte Kompatibilitätskriterien erfüllen.
Solarmodule verbinden: Welche Optionen gibt es?
Beim Verbinden von Solarmodulen ist eine Parallel- oder Reihenschaltung möglich. Welche sich besser eignet, ist abhängig von den gewünschten elektrischen Eigenschaften und der spezifischen Anwendungsumgebung.
| Eigenschaft | Reihenschaltung | Parallelschaltung |
|---|---|---|
| Spannung | addiert sich über alle Module | bleibt gleich wie bei einem Modul |
| Stromstärke | bleibt konstant | addiert sich über alle Module |
| Auswirkung bei Verschattung | reduziert die Leistung des gesamten Strings | Nur das verschattete Modul ist betroffen. |
| Kabelaufwand | weniger, da geringere Stromstärken | mehr, da höhere Stromstärken |
| Installationskosten | geringer | höher |
Bei der Reihenschaltung von PV-Modulen wird der Pluspol eines Moduls mit dem Minuspol des nächsten verbunden. Dadurch erhöht sich die Gesamtspannung der Anlage, während die Stromstärke konstant bleibt.
In der Parallelschaltung werden die gleichnamigen Pole der Module miteinander verbunden. Dies erhöht die Stromstärke, während die Spannung konstant bleibt.
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Wann ist die Parallelschaltung von PV-Modulen die sinnvollere Lösung?
Die Parallelschaltung von PV-Modulen ist die sinnvollere Lösung, wenn die Solarmodule unterschiedlichen Schattenbedingungen ausgesetzt sind oder unterschiedliche Ausrichtungen haben.
| Vorteile der Parallelschaltung | Nachteile der Parallelschaltung |
|---|---|
| höhere Resilienz gegenüber Teilverschattung | komplexere Installation |
| flexible Erweiterungsmöglichkeiten | höhere Kabelverluste aufgrund höherer Ströme |
| geringeres Risiko einer Überlastung des Wechselrichters | höhere Installationskosten |
Das Parallelschalten wird häufig bei Balkonkraftwerken verwendet.
Wann ist die Reihenschaltung von PV-Modulen die sinnvollere Lösung?
Die Reihenschaltung ist effizient bei gleichmäßiger Sonneneinstrahlung und reduziert den Kabelaufwand, da weniger Strom durch die Kabel fließt. Allerdings kann eine Teilverschattung eines Moduls den gesamten Stromfluss im String beeinträchtigen, was zu erheblichen Leistungsverlusten führt.
| Vorteile der Reihenschaltung | Nachteile der Reihenschaltung |
|---|---|
| weniger Verkabelung notwendig | hohe Empfindlichkeit gegenüber Verschattung |
| niedrigere Installationskosten | schwierige Fehlerdiagnose bei Defekten |
| geringere Kabelverluste | mögliche Überlastung des Wechselrichters |
Können verschiedene PV-Module miteinander verbunden werden?
Sie können verschiedene PV-Module miteinander verbinden, solange Sie bestimmte Bedingungen beachten. Bei der Parallelschaltung bleibt die Spannung konstant, aber die Stromstärken der Module addieren sich. Das bedeutet, dass Module mit unterschiedlichen Spannungen auf das niedrigste Spannungsniveau der angeschlossenen Module begrenzt sind.
Nehmen wir dafür das folgende Beispiel: In der Parallelschaltung von vier Modulen mit unterschiedlichen Spannungen und Stromstärken bleibt die Spannung auf 6 V begrenzt. Die Stromstärken addieren sich insgesamt auf 17 A.
In der Reihenschaltung hingegen addieren sich die Spannungen der Module, während die Stromstärke durch das Modul mit der niedrigsten Stromstärke begrenzt wird.
Hier folgendes Beispiel: Bei der Reihenschaltung derselben Module addieren sich die Spannungen zu insgesamt 36 V. Die Stromstärke wird jedoch auf 2 A begrenzt, was der niedrigsten Stromstärke eines der Module entspricht.
Was ist bei der Verkabelung zu beachten?
Zur Gewährleistung der Effizienz und Sicherheit der gesamten Photovoltaikanlage sollten Sie bei der Verkabelung von PV-Modulen folgende Aspekte beachten:
- Kabelquerschnitt: Der Kabelquerschnitt muss ausreichend dimensioniert sein, damit der durchfließende Strom sicher transportierbar ist. Ein zu kleiner Querschnitt führt zu übermäßiger Erwärmung und erhöhten Leitungsverlusten. Der Querschnitt wird in der Regel nach der Stromstärke der Module und der Kabellänge ausgewählt.
- Kabelmaterial und -qualität: Verwenden Sie hochwertige, UV-beständige und witterungsfeste Kabel. Solarkabel sind speziell dafür ausgelegt, hohen Temperaturen und verschiedenen Witterungsbedingungen standzuhalten.
- Verbindung und Steckverbindungen: Achten Sie auf sichere und wetterfeste Verbindungen. Schlechte Verbindungen führen zu hohen Übergangswiderständen und damit zu Leistungsverlusten oder sogar Bränden. MC4-Stecker sind die gängigste Wahl, da sie für hohe Ströme und Spannungen ausgelegt sind.
- Kabelverlegung: Verlegen Sie die Kabel so, dass sie vor mechanischen Beschädigungen und direkter Sonneneinstrahlung geschützt sind. In vielen Fällen empfiehlt sich die Verlegung der Kabel in Schutzrohren – insbesondere, wenn sie durch den Boden oder entlang von Gebäuden verlaufen.
- Erdung und Potenzialausgleich: Die PV-Module und der Rahmen sollten geerdet sein. Das bietet Sicherheit gegen elektrische Schläge und ermöglicht das Ableiten von Spannungsspitzen, die beispielsweise Blitzeinschläge verursachen.
- Vermeidung von Spannungsabfällen: Zur Minimierung von Spannungsabfällen sollten Sie die Kabelwege so kurz wie möglich halten und den Querschnitt der Kabel entsprechend auslegen.
- Sicherungen und Schutzmaßnahmen: Installieren Sie geeignete Sicherungen und Schutzdioden. Das schützt die Anlage vor Überströmen und Rückströmungen, die möglicherweise bei Verschaltungen oder Fehlern auftreten.
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