Sobald Sie bestimmt haben, wie viele Solarpanels Sie benötigen, ist der nächste Schritt die Planung des Solarmodul-Arrays. Das Verbinden von Solarpanels in Reihe ist eine gängige Methode. In diesem Stadium ist es entscheidend, die Reihenschaltung mit den Spezifikationen Ihres Solar-Ladereglers oder Hybrid-Wechselrichters abzustimmen. Dies gewährleistet Sicherheit, Effizienz und maximale Energieausbeute Ihres Systems.
In diesem Leitfaden konzentrieren wir uns auf die Reihenschaltung von Solarmodulen, einschließlich ihrer Vorteile, potenziellen Risiken und wie man die maximale Anzahl der in Reihe schaltbaren Solarmodule berechnet.
- Was bedeutet das Reihenschalten von Solarmodulen
- Berechnung der Anzahl der Solarmodule in einer Reihenschaltung
- Schritt 1. Überprüfen Sie die maximale PV-Eingangsleistung
- Schritt 2. Berechnen Sie, wie viele Solarmodule in Reihe geschaltet werden können
- Wie man Solarpanels in Reihe schaltet
- Häufig gestellte Fragen zur Reihenschaltung von Solarmodulen
Was bedeutet das Reihenschalten von Solarmodulen
Das Reihenschalten von Solarmodulen bedeutet, den positiven Anschluss eines Moduls mit dem negativen Anschluss des nächsten zu verbinden, wodurch die Systemspannung erhöht wird, während der gleiche Strombeibehalten wird. Diese Konfiguration eignet sich besonders für Hochspannungsanwendungen und funktioniert optimal mit MPPT-Ladereglern.
Zum Beispiel, wenn Sie drei 12V-Solarmodule mit 5A in Reihe schalten, beträgt die Gesamtspannung 36V, während der Strom 5A bleibt.
Vorteile des Reihenschaltens von Solarmodulen
1. Die erhöhte Spannung bei einer Reihenschaltung reduziert Leistungsverluste (P = I²R) und minimiert Spannungsabfälle, was die Effizienz bei langen Kabelstrecken verbessert.
2. Da die Reihenschaltung die Leistung bei niedrigerem Strom aufrechterhält, können dünnere und günstigere Kabel verwendet werden, was die Installationskosten senkt.
3. Im Vergleich zur Parallelschaltung von Solarmodulen entfällt bei Reihenschaltung die Notwendigkeit mehrerer Kombinationskästen und zusätzlicher Sicherungen, was die Systemgestaltung vereinfacht.
Risiken beim Reihenschalten von Solarmodulen
1. Der Schatten beeinflusst die Leistung des Solarmodul-Arrays, besonders bei Reihenschaltung. Wenn ein Modul beschattet, verschmutzt oder leistungsschwach ist, sinkt die Leistung der gesamten Reihenschaltung erheblich.
2. Das Reihenschalten von Solarmodulen erhöht nicht nur die Spannung, sondern auch das Risiko einer Überspannung. Ohne eine ordnungsgemäße Planung kann dies potenziell Geräte beschädigen und einen elektrischen Schlag verursachen.
Als Nächstes erklären wir, wie Sie die maximale Anzahl von Solarmodulen berechnen können, die Sie sicher in Reihe schalten können.
Berechnung der Anzahl der Solarmodule in einer Reihenschaltung
Nachdem Sie ermittelt haben, wie viele Solarmodule Ihr System benötigt, ist der nächste wichtige Schritt sicherzustellen, dass die Gesamtleistung und Spannung Ihres Solarmodul-Arrays innerhalb der Grenzen Ihres Hybridwechselrichters oder Ladereglers bleiben.
Schritt 1. Überprüfen Sie die maximale PV-Eingangsleistung
Stellen Sie sicher, dass die Gesamtleistung aller Ihrer Solarmodule die maximale PV-Eingangsleistung Ihres Wechselrichters oder Ladereglers nicht überschreitet. Dies schützt Ihre Geräte vor Überlastung und möglichen Schäden.
Schritt 2. Berechnen Sie, wie viele Solarmodule in Reihe geschaltet werden können
Die Anzahl der Solarpaneele, die Sie sicher in Reihe schalten können, hängt von den Spannungsgrenzen Ihres MPPT-Ladereglers oder Hybridwechselrichters ab. Es gibt 2 wichtige Grenzen, die zu beachten sind:
- Um sicherzustellen, dass Ihr System effizient zu laden beginnt, muss die Reihenspannung mindestens die Startspannung des MPPT erreichen. Dies ermöglicht es dem Regler, sich zu aktivieren und mit der Leistungsnachführung zu beginnen, selbst bei schwachem Licht.
Minimale Anzahl der Solarpaneele in Reihe = MPPT-Startspannung / Leerlaufspannung (Voc) des einzelnen Solarpaneels
- Gleichzeitig muss die Gesamtspannung Ihres Reihenschalt-Strings unter der maximalen PV-Eingangsspannung des Wechselrichters oder Reglers bleiben, um Überspannungen zu vermeiden, besonders bei kaltem Wetter, wenn die Voc steigt. Eine Überschreitung dieses Limits kann Ihre Ausrüstung beschädigen.
Maximale Anzahl der Solarpaneele in Reihe = Maximale PV-Eingangsspannung des Wechselrichters/Ladereglers / Leerlaufspannung (Voc) des einzelnen Solarpaneels
Für Wohnmobil-Solaranlagen haben Solarpaneele in der Regel eine Leerlaufspannung (Voc) zwischen 18V und 24V. MPPT-Laderegler, die häufig in Wohnmobilen verwendet werden, unterstützen eine maximale Eingangsspannung von 100V bis 150V. Basierend darauf können Sie typischerweise 3 bis 6 Paneele in Reihe schalten.
In Wohn-Solarsystemen haben Paneele oft eine höhere Voc, die von 38V bis 48V reicht. Wohnwechselrichter erlauben normalerweise Eingangsspannungen von 450V bis 600V, manchmal sogar bis zu 1000V bei großen Anlagen. Das bedeutet, dass Sie normalerweise zwischen 8 und 14 Paneele in Reihe schalten können.
Hinweis:
⚠️ Verwenden Sie immer die Leerlaufspannung (Voc) Ihrer Solarpaneele und wenden Sie einen Temperaturkorrekturfaktor an, wenn Ihre Region niedrige Temperaturen aufweist (kaltes Wetter erhöht die Voc).
Wie man Solarpanels in Reihe schaltet
Lassen Sie uns ein praktisches Beispiel durchgehen, um zu sehen, wie man ein Solarfeld entwirft und Solarpaneele in Reihe schaltet, um in einer realen Situation sicher zu bleiben.
Angenommen, ein 400W-Solarsystem besteht aus acht50W-Paneelen, jedes mit einer Leerlaufspannung (Voc) von 23,33V und einem Kurzschlussstrom (Isc) von 2,73A, müssen Sie die Verkabelung so gestalten, dass sie den Spezifikationen eines 45A-Ladereglers entspricht, der eine maximale PV-Eingangsspannung von 100V hat.
Wenn alle acht Paneele in Reihe geschaltet werden, ergibt das 186,64V, was die Grenze des Reglers überschreitet und die Ausrüstung beschädigen kann.
Um innerhalb sicherer Grenzen zu bleiben, teilen Sie die Spannungsgrenze des Reglers (100V) durch die Leerlaufspannung (Voc) des Paneels (23,33V), was etwa 4,28 ergibt. Da Sie das Limit nicht überschreiten dürfen, runden Sie auf vier Paneele pro String ab. Das bedeutet, dass die 8 Solarpaneele in einer Reihen-Parallel-Schaltung verbunden werden sollten, mit zwei Strings von jeweils 4 Paneelen, die parallel geschaltet sind.

So verdrahten Sie die Module in einer sicheren und effektiven Reihen-Parallel-Konfiguration:
1. Gruppieren Sie die Module
Teilen Sie die 8 Module in zwei Gruppen zu je 4 auf.
2. Verbinden Sie jede Gruppe von 4 Modulen in Reihe
Verbinden Sie für jede Gruppe den positiven (+) Anschluss des ersten Moduls mit dem negativen (–) Anschluss des zweiten Moduls. Fahren Sie mit diesem Muster fort, bis alle 4 Module in einer Kette verbunden sind. Am Ende jeder Kette haben Sie ein freies positives und ein freies negatives Kabel.

3. Wiederholen Sie es für die zweite Gruppe
Machen Sie dasselbe für den zweiten Satz von 4 Modulen, um eine zweite identische Reihenschaltung zu erstellen.
4. Verbinden Sie die zwei Reihenschaltungen parallel
Nehmen Sie die positiven Kabel beider Strings und verbinden Sie sie miteinander. Machen Sie dasselbe mit den negativen Kabeln. Verwenden Sie eine PV-Verteilerbox oder einen geeigneten Parallelverbinder für eine sichere und zuverlässige Verbindung.
Diese Konfiguration hält die Gesamtspannung bei 93,32V (4 × 23,33V) und erhöht den Strom auf 5,46A (2,73A × 2), was sicher innerhalb der 45A-Eingangsgrenze des Ladereglers liegt.
Häufig gestellte Fragen zur Reihenschaltung von Solarmodulen
Kann ich Solarmodule mit unterschiedlicher Wattzahl in Reihe schalten?
Nicht empfohlen. Bei Reihenschaltung müssen alle Module denselben Strom führen. Wenn Sie ein 100W (5,56A) Modul mit einem 150W (8,3A) Modul verbinden, wird die gesamte Kette auf den niedrigsten Strom begrenzt, was zu verschwendetem Leistungspotenzial führt.
Das Mischen von Modulen mit unterschiedlichen Spannungen kann ebenfalls zu Ungleichgewichten führen und die Gesamteffizienz verringern. Um ein stabiles und effizientes System zu gewährleisten, sollten in Reihenschaltungen immer identische Solarmodule verwendet werden.
Was passiert, wenn ein Modul in einer Reihenschaltung beschattet wird?
Der Strom sinkt auf das Niveau des am schlechtesten arbeitenden Moduls, was die Leistung der gesamten Kette reduziert. Verwenden Sie Bypass-Dioden oder vermeiden Sie Schatten. Selbst teilweise Beschattung kann die Energieproduktion bei Reihenschaltungen erheblich beeinträchtigen, daher sind eine korrekte Platzierung und Auslegung der Module entscheidend.
Welcher Typ von Laderegler ist besser für die serielle Verbindung von Solarmodulen?
Ein MPPT-Laderegler ist besser für in Reihe geschaltete Solarmodule. Er wandelt überschüssige Spannung effizient in zusätzlichen Strom um, besonders wenn die Eingangsspannung höher als die Batteriespannung ist, und maximiert so die Energieausbeute und Leistung bei wechselnden Lichtverhältnissen.