Reihen- vs. Parallelschaltung von Solarmodulen – Warum und wie

Das Verständnis, wie man Solarpanels optimal verbindet, kann ein Labyrinth sein, insbesondere für Anfänger. Mit unzähligen Optionen und Überlegungen kann der Prozess, Solarpanels miteinander zu verbinden, um die Sonnenenergie effizient zu nutzen, überwältigend erscheinen.

In diesem umfassenden Leitfaden werden wir durch das Labyrinth navigieren und Licht darauf werfen, wie Solarpanels verbunden sind und welches Verkabelungsverfahren besser ist für Ihr Solar-System. Egal, ob Sie Ihr erstes Solarprojekt starten oder ein bestehendes System verbessern möchten, dieser Leitfaden bietet Klarheit und wertvolle Einblicke, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.

 

 

Wie sind Solarpanels miteinander verbunden?

Die Solarpanels sind typischerweise über zwei Methoden verbunden: Reihe oder Parallel. Die Wahl hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich Energiebedarf, Art des Solar-Ladereglers, Solar-Wechselrichters, Batteriesystems und Umweltbedingungen.

Solar-Panels benötigen typischerweise eine Verbindungsbox, die normalerweise auf der Rückseite von starren Panels oder auf der oberen Vorderseite von flexiblen Solarpanels installiert wird. Die Installationsposition kann je nach Modell variieren, wobei einige Panels mit einer Verbindungsbox ausgestattet sind. Diese Box besteht aus Komponenten wie Deckel, Gehäuse, Anschlussblöcken, Dioden und positiven/negativen Steckverbindern. Die Verbindungen zwischen den Solarpanels werden mit diesen Steckverbindern und entsprechend dimensionierten PV-Kabeln hergestellt. Verschiedene Verbindungsmethoden können zusätzliche Werkzeuge erfordern, die ebenfalls in den entsprechenden Verdrahtungsschritten behandelt werden. Darüber hinaus erfordert die Verlängerungsverdrahtung die Verwendung von MC4-Solarsteckverbindern und Verlängerungskabeln, wie im Diagramm unten dargestellt.

 

Warum Solarpanels in Reihe schalten?

Das Verbinden von Solarpanels in Reihe führt zu einer Erhöhung der Spannung, während der gleiche Strom wie bei einem einzelnen Panel beibehalten wird.

Angenommen, Sie haben zwei 100 Watt flexible Solarpanels? (jeweils mit einer Leerlaufspannung von 21,6 Volt und 6,1 Ampere) und einen 24V-Batteriespeicher zum Laden, müssen Sie diese in Reihe schalten, um die Spannung zu erhöhen. Die Leerlaufspannung eines Panels (21,6 Volt) multipliziert mit der Anzahl der Panels (2) ergibt die Gesamtspannung. Also wäre es 21,6 Volt x 2 = 43,2 Volt. Der Strom bleibt bei 6,1 Ampere. Wir verwenden die Leerlaufspannung aus Sicherheitsgründen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb? der maximalen Eingangsspannung des Ladecontrollers liegt.

Das Verdrahten von Solarpanels in Reihe ist üblich in Szenarien, in denen:

• Solarbatterien erfordern höhere Spannung. Es ist wichtig festzustellen, ob Ihr Batteriesystem bei niedriger Spannung oder hoher Spannung arbeitet.
• Energie muss über lange Distanzen verteilt werden.
• Das Sonnenlicht ist schwach, einzelne Solarpanels erzeugen möglicherweise nicht genügend Spannung, um Batterien effizient aufzuladen oder elektrische Lasten zu betreiben.

 

Wie schließt man Solarpanels in Reihe an?

Beim Verdrahten von Solarpanels in Reihe sollten Sie zunächst sicherstellen, dass jedes Panel über eine Anschlussdose mit deutlich gekennzeichneten positiven und negativen Anschlüssen verfügt. Wenn eine zusätzliche Verlängerung erforderlich ist, verwenden Sie MC4-Steckverbinder und Verlängerungskabel.

Das Verdrahten von Solarpanels in Reihe ist unkompliziert. Finden Sie die positiven und negativen Anschlüsse aus jeder Anschlussdose des Solarpanels. Stecken Sie den positiven (normalerweise rot mit männlichen Pins) Anschluss eines Panels in den negativen (typischerweise schwarz mit weiblichen Buchsen) Anschluss des nächsten Panels. Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle nachfolgenden Panels, bis alle in Reihe verbunden sind.

 

Warum Solarpanels parallel anschließen?

Wenn Solarpanels parallel geschaltet werden, bleibt die Spannung gleich wie die eines einzelnen Panels, während der Strom sich summiert über alle angeschlossenen Panels.

Zum Beispiel, wenn Sie zwei 100-Watt-Solarmodule mit einer Leerlaufspannung von 21,6 Volt und jeweils 6,1 Ampere haben, würde das Anschließen dieser in Parallel die Spannung bei 21,6 Volt halten und die Stromstärke auf 12,2 Ampere verdoppeln.

Wann man Solarpanels parallel anschließen sollte

• Wenn Ihr System höhere Amperestärken anstelle von Spannung benötigt, ist das Anschließen von Modulen in Parallelverbindung der richtige Weg.
• Parallelschaltungen ermöglichen eine einfachere Erweiterung des bestehenden Systems, da Sie einfach weitere Module parallel hinzufügen können, ohne die Spannung zu beeinflussen.

 

Wie schließt man Solarpanels parallel an?

Beim Verdrahten von Solarpanels in Parallelverbindung ist sicherzustellen, dass jedes Panel eine Anschlussdose mit deutlich gekennzeichneten positiven und negativen Anschlüssen hat. Die Parallelverbindung umfasst das Verbinden aller positiven Anschlüsse miteinander und aller negativen Anschlüsse miteinander. Darüber hinaus sollten für Parallelverbindungen MC4-Steckverbinder und Verlängerungskabel verwendet werden, falls erforderlich.

Für parallele Verbindungen verwenden Sie entweder Verzweigungsstecker oder eine Kombinationsbox. Verzweigungsstecker sind in Y- und T-Formen erhältlich, mit separaten Abschnitten für positive und negative Anschlüsse. Jeder Abschnitt ermöglicht mehrere Eingänge derselben Polarität, um in einen einzigen Ausgang zu kombinieren.

"Hier ist ein Diagramm, das die parallele Verbindung von 3/4 Solarpanels mit einem 2-zu-1 Y-förmigen Verbindungsstück veranschaulicht:"

Schließlich verbinden Sie die positiven Kabelbündel mit dem positiven Eingang des Ladereglers und die negativen Bündel mit dem negativen Eingang.

 

Solarpanel-Serie vs Parallel - Vor- und Nachteile

Vor- und Nachteile der Serienschaltung

Vorteile der Verdrahtung von Solarmodulen in Reihe

Reduzierte Komponentenmasse

Durch die niedrigere Gesamtstromstärke beseitigen Serienverbindungen die Notwendigkeit für sperrige Kabel und Komponenten und optimieren das Systemdesign.

Niedrigere Übertragungsverluste

Höhere Spannung in Serienverbindungen reduziert den Energieverlust bei der Übertragung über lange Strecken und verbessert die Gesamteffizienz des Systems.

Verbesserte Leistung

Serienstränge zeichnen sich unter schlechten Lichtverhältnissen bei Dämmerung und Morgengrauen aus und verbessern die Gesamteffizienz der Energieerfassung. Die Erhöhung der Gesamtausgangsspannung von Solarmodulen ist vorteilhaft, um den Betrieb von MPPT-Solarladereglern so früh wie möglich zu starten.

 

Nachteile der seriellen Verbindung von Solarpanels

Leistungsabhängigkeit

Die Leistung einer Serienkonfiguration hängt vom schwächsten Modul ab, was zu einer verringerten Effizienz führt, wenn ein Modul beschattet ist.

Hochspannungsanforderung

Serienaufbauten erfordern einen hochvolt-toleranten Laderegler und Solarwechselrichter, was die Komplexität und die Kosten des Systems erhöht.

 

Vor- und Nachteile der Parallelverdrahtung

Vorteile der parallelen Verdrahtung von Solarpanels

Isolierte Leistung

Jedes Panel arbeitet unabhängig in paralleler Verdrahtung, wodurch sichergestellt wird, dass Verschattungen oder Fehlfunktionen in einem Panel die anderen nicht erheblich beeinträchtigen, was die Gesamteffizienz des Systems aufrechterhält.

Erhöhte Stromstärke

Parallelschaltungen erhöhen die Stromstärke, ideal für Systeme mit höheren Stromanforderungen, wie z.B. die direkte Stromversorgung von Geräten oder das Laden von Niederspannungsbatterien.

Flexible Erweiterung

Parallelschaltung ermöglicht eine einfache Systemerweiterung, indem weitere Module hinzugefügt werden, ohne die Spannung zu beeinflussen, und bietet Skalierbarkeit, um wachsenden Energiebedürfnissen gerecht zu werden.

Reduziertes elektrisches Risiko

Eine niedrigere Spannung in Parallelkonfigurationen mindert potenzielle elektrische Risiken, die mit Hochspannungssystemen verbunden sind.

 

Nachteile des Anschlusses von Solarpanels in Parallel

Komplexe Installation

Parallele Verbindungen erfordern die Verwaltung mehrerer Kabelverläufe, Abzweigverbinder oder Kombinationskästen, was die Installationskomplexität und -kosten potenziell erhöht.

Kompatibilitätsprobleme

Verschiedene Solarpanel (Marke, Größe) in Parallelsystemen können Schäden verursachen und die Effizienz verringern. Unterschiedliche Panels lassen stärkere überkompensieren für schwächere, was die Kompatibilitätsprobleme und den Leistungsverlust verschärft.

Erhöhte Kabelkosten

Höhere Stromstärken in Parallelkonfigurationen erfordern schwerere, teurere Kabel, was die Installationskosten erhöht.

 

Solarpanels in Reihe oder parallel verkabeln - was ist besser

Die Wahl zwischen Serien- und Parallelverbindungen für Solarmodule hängt von spezifischen Anforderungen und Bedingungen ab.

Wann Serienverbindungen bevorzugt werden

• Begrenzter Platz, aber hohe Spannungsanforderung, wie z.B. Dachinstallationen.
• Muss die Spannungsabgabe maximieren, ohne die physische Fläche zu vergrößern.

 

Wenn parallele Verbindungen bevorzugt werden

• Schattenbildung ist ein Anliegen, da sie es einzelnen Modulen ermöglicht, unabhängig zu arbeiten.
• Anwendungen wie Wohnmobile, Boote oder Niederspannungsanlagen priorisieren Flexibilität und die Leistung einzelner Module.

 

Kann man Solarpanels in Reihe und parallel schalten?

Darüber hinaus haben Sie die Möglichkeit, Solarpanels in Reihen- und Parallelschaltungen zu verbinden, um Spannung und Strom zu maximieren. Um mit der Reihen-Parallelschaltung zu beginnen, organisieren Sie zunächst die Panels in Reihen-Gruppen, wie z. B. 2, 3, 4 usw., und bilden Sie das, was als String bezeichnet wird. Dann parallelisieren Sie all diese gleichen Strings mit Hilfe von Abzweigverbindern.

Wie im Diagramm gezeigt, gibt es zwei Stränge, die jeweils aus vier 12V 100W Solarpanels bestehen, mit einem Kurzschlussstrom von 6,1A, was zu einer Spannungsausgabe von 48V führt. Wenn diese beiden Stränge parallel geschaltet werden, bleibt die Spannung bei 48V, während der Strom auf 12,2A verdoppelt wird.

 

FAQs zur seriellen oder parallelen Verbindung von Solarmodulen

Können verschiedene Solarpanels parallel geschaltet werden?

Nein, das parallele Verbinden verschiedener Solarpanels wird aufgrund unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften nicht empfohlen. Dies kann zu Ineffizienzen und potenziellen Schäden an den Panels führen.

Laden Solarpanels schneller in Reihe oder parallel?

Solarpaneele in Serienschaltung sind unter schlechten Lichtverhältnissen schneller, da sie sofort mit dem Laden beginnen, sobald Licht die Paneele berührt, und die allmähliche Spannungssteigerung umgehen, die erforderlich ist, um die Ladegrenze zu überschreiten.

Sollten 12V Solarpanels in Reihe oder parallel geschaltet werden?

Ob 12V Solarpanels in Reihe oder parallel geschaltet werden sollten, hängt von den spezifischen Anforderungen ab. Wenn Sie die Spannung beibehalten, aber den Strom erhöhen müssen, ist die parallele Verkabelung geeignet. Wenn Sie jedoch eine höhere Spannungsausgabe benötigen, wäre die Reihenschaltung vorzuziehen.

Kann man zusätzliche Solarpanels zu einem bestehenden System hinzufügen?

Sicherlich können Sie Ihrem aktuellen System weitere Solarpanels hinzufügen. Es ist jedoch wichtig, sicherzustellen, dass ihre Spannung, ihr Strom und ihre Leistung mit den Spezifikationen des Controllers und des Wechselrichters Ihres Systems übereinstimmen.