Reihen- vs. Parallelschaltung von Solarmodulen – Warum und wie

Zu verstehen, wie man Solarmodule optimal verbindet, kann ein Labyrinth sein, insbesondere für Anfänger. Angesichts der unzähligen Optionen und Überlegungen kann der Prozess, Solarmodule miteinander zu verbinden, um die Sonnenenergie effizient zu nutzen, entmutigend wirken.

In diesem umfassenden Leitfaden navigieren wir durch das Labyrinth und klären auf , wie Solarmodule angeschlossen werden und welche Verdrahtungsmethode für Ihr Solarsystem am besten geeignet ist. 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 werden Solarmodule miteinander verbunden?

Die Solarmodule werden normalerweise auf zwei Arten verbunden: seriell oder parallel . Die Wahl hängt von mehreren Faktoren ab, darunter Energiebedarf, Art des Solarladereglers , Solarwechselrichter , Batteriesystem und Umgebungsbedingungen.

Solarmodule erfordern typischerweise eine Anschlussdose , die normalerweise auf der Rückseite von starren Modulen oder auf der Vorderseite von flexiblen Solarmodulen installiert wird. Die Installationsposition kann je nach Modell variieren, wobei einige Module mit einer Anschlussdose ausgestattet sind. Diese Dose umfasst Komponenten wie eine Abdeckung, ein Gehäuse, Klemmenblöcke, Dioden und Plus-/Minus-Anschlüsse . Verbindungen zwischen Solarmodulen werden mithilfe dieser Anschlüsse und PV-Kabeln entsprechender Größe hergestellt. Und verschiedene Verbindungsmethoden können zusätzliche Werkzeuge erfordern, die auch in den entsprechenden Verdrahtungsschritten behandelt werden. Darüber hinaus erfordert eine Verlängerungsverdrahtung die Verwendung von MC4-Solaranschlüssen und Verlängerungskabeln, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Warum Solarmodule in Reihe schalten?

Durch die Reihenschaltung von Solarmodulen erhöht sich die Spannung, während die gleiche Stromstärke wie bei einem einzelnen Modul erhalten bleibt .

Angenommen, Sie haben zwei flexible 100-Watt-Solarmodule (jedes mit einer Leerlaufspannung von 21,6 Volt und 6,1 Ampere) und einen 24-V-Batteriespeicher zum Laden. Dann müssen Sie sie in Reihe schalten, um die Spannung zu erhöhen. Wenn wir die Leerlaufspannung eines Moduls (21,6 Volt) mit der Anzahl der Module (2) multiplizieren, erhalten wir die Gesamtspannungsabgabe. Das wären also 21,6 Volt x 2 = 43,2 Volt. Die Stromstärke bleibt bei 6,1 Ampere. Wir verwenden die Leerlaufspannung aus Sicherheitsgründen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der maximalen Eingangsspannung des Ladereglers liegt.

Die Reihenschaltung von Solarmodulen ist in folgenden Szenarien üblich:

• Solarbatterien benötigen eine höhere Spannung . Es ist unbedingt erforderlich, festzustellen, ob Ihr Batteriesystem mit Niederspannung oder Hochspannung arbeitet.
• Energie muss über weite Distanzen verteilt werden.
• Bei schwacher Sonneneinstrahlung erzeugen einzelne Solarmodule möglicherweise nicht genügend Spannung, um Batterien effizient aufzuladen oder elektrische Verbraucher mit Strom zu versorgen.

Wie verdrahtet man Solarmodule in Reihe?

Wenn Sie Solarmodule in Reihe schalten, achten Sie zunächst darauf, dass jedes Modul eine Anschlussdose mit deutlich gekennzeichneten Plus- und Minusanschlüssen hat. Wenn zusätzliche Verlängerungen erforderlich sind, verwenden Sie MC4-Anschlüsse und Verlängerungskabel.

Die Reihenschaltung von Solarmodulen ist unkompliziert. Suchen Sie die Plus- und Minusanschlüsse an jeder Anschlussdose des Solarmoduls. Stecken Sie den Plusanschluss (normalerweise rot mit Steckerstiften ) eines Moduls in den Minusanschluss (normalerweise schwarz mit Buchsen ) des nächsten Moduls. Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle nachfolgenden Module, bis alle in Reihe geschaltet sind.

Warum Solarmodule parallel anschließen?

Beim Parallelschalten von Solarmodulen bleibt die Spannung die gleiche wie bei einem einzelnen Modul, während sich die Stromstärke aller angeschlossenen Module addiert .

Wenn Sie beispielsweise zwei 100-Watt-Solarmodule mit einer Leerlaufspannung von jeweils 21,6 Volt und 6,1 Ampere haben, würde eine Parallelschaltung die Spannung bei 21,6 Volt halten und die Stromstärke auf 12,2 Ampere verdoppeln.

Wann sollten Solarmodule parallel geschaltet werden?

• Wenn Ihr System eine höhere Stromstärke als Spannung erfordert, sollten Sie die Paneele parallel schalten.
• Parallelschaltungen ermöglichen eine einfachere Erweiterung des bestehenden Systems , da Sie einfach weitere Paneele parallel hinzufügen können, ohne die Spannung zu beeinflussen.

Wie verdrahtet man Solarmodule parallel?

Stellen Sie bei der Parallelschaltung von Solarmodulen sicher, dass jedes Modul eine Anschlussdose mit deutlich gekennzeichneten Plus- und Minusanschlüssen hat. Bei der Parallelschaltung werden alle Plus- und Minusanschlüsse miteinander verbunden. Verwenden Sie bei Parallelschaltungen außerdem MC4-Anschlüsse und bei Bedarf Verlängerungskabel.

Verwenden Sie für Parallelverbindungen entweder Abzweigverbinder oder eine Combiner-Box . Abzweigverbinder sind in Y- und T-Konfigurationen mit separaten Abschnitten für Plus- und Minuspole erhältlich. In jedem Abschnitt können mehrere Eingänge gleicher Polarität zu einem einzigen Ausgang kombiniert werden.

Hier ist ein Diagramm, das die Parallelschaltung von 3/4 Solarmodulen mithilfe eines 2-zu-1-Y-Abzweigverbinders veranschaulicht:

Zum Schluss schließen Sie die Pluskabelbündel an den Pluseingang des Ladereglers und die Minuskabelbündel an den Minuseingang an.

Solarmodule in Serie oder parallel – Vor- und Nachteile

Vor- und Nachteile der Reihenschaltung

Vorteile der Reihenschaltung von Solarmodulen

Reduzierte Komponentengröße

Aufgrund der geringeren Gesamtstromstärke sind bei Reihenschaltungen keine sperrigen Kabel und Komponenten erforderlich, wodurch das Systemdesign vereinfacht wird.

Geringere Übertragungsverluste

Eine höhere Spannung in Reihenschaltungen verringert den Leistungsverlust bei der Übertragung über weite Distanzen und verbessert so die Gesamteffizienz des Systems.

Verbesserte Performance

Serienstränge eignen sich besonders gut für schwache Lichtverhältnisse in der Morgen- und Abenddämmerung und verbessern die Gesamteffizienz der Energiegewinnung. Eine Erhöhung der Gesamtausgangsspannung der Solarmodule ist vorteilhaft, um den Betrieb der MPPT-Solarladeregler so früh wie möglich einzuleiten.

Nachteile der Reihenschaltung von Solarmodulen

Leistungsabhängigkeit

Die Leistung einer Reihenschaltung hängt vom schwächsten Modul ab. Wird ein Modul beschattet , verringert sich die Effizienz.

Hoher Spannungsbedarf

Reihenschaltungen erfordern einen hochspannungstoleranten Laderegler und Solarwechselrichter , was die Komplexität und die Kosten des Systems erhöht.

Vor- und Nachteile der Parallelverdrahtung

Vorteile der Parallelschaltung von Solarmodulen

Isolierte Leistung

Jedes Panel wird unabhängig in Parallelverdrahtung betrieben. Dadurch wird sichergestellt, dass sich Verschattungen oder Fehlfunktionen eines Panels nicht wesentlich auf die anderen auswirken und die Gesamteffizienz des Systems erhalten bleibt.

Erhöhte Stromstärke

Parallelschaltungen steigern die Stromstärke und sind ideal für Systeme mit höherem Strombedarf, wie etwa die direkte Stromversorgung von Geräten oder das Laden von Batterien mit niedriger Spannung.

Flexible Erweiterung

Durch die Parallelverdrahtung ist eine einfache Systemerweiterung durch Hinzufügen weiterer Paneele ohne Auswirkung auf die Spannung möglich und bietet Skalierbarkeit zur Deckung des steigenden Energiebedarfs.

Reduziertes elektrisches Risiko

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

Nachteile der Parallelschaltung von Solarmodulen

Komplexe Installation

Parallele Verbindungen erfordern die Verwaltung mehrerer Kabelstrecken, Abzweigstecker oder Combiner-Boxen, was die Komplexität und die Kosten der Installation potenziell erhöhen kann.

Kompatibilitätsprobleme

Unterschiedliche Solarmodule (Marke, Größe) in Parallelsystemen können Schäden verursachen und die Effizienz verringern. Unterschiedliche Module führen dazu, dass stärkere Module schwächere überkompensieren, was Kompatibilitätsprobleme und Leistungsverluste verschlimmert.

Erhöhte Kabelkosten

Eine höhere Stromstärke in Parallelschaltungen erfordert dickere und teurere Kabel, was die Installationskosten erhöht.

Solarmodule seriell oder parallel verdrahten – was ist besser

Die Wahl zwischen Reihen- und Parallelschaltung von Solarmodulen hängt von den jeweiligen Anforderungen und Bedingungen ab.

Wenn Reihenschaltung bevorzugt wird

• Begrenzter Platz, aber hoher Spannungsbedarf, z. B. bei Dachinstallationen.
• Sie müssen die Spannungsausgabe maximieren, ohne die physische Fläche zu vergrößern.

Wenn parallele Verbindungen bevorzugt werden

• Da Verschattung ein Problem darstellt, können die einzelnen Paneele unabhängig voneinander betrieben werden.
• Bei Anwendungen wie Wohnmobilen, Booten oder Niederspannungsanlagen stehen Flexibilität und die Leistung einzelner Panels im Vordergrund.

Können Sie Solarmodule in Reihe und parallel verdrahten?

Darüber hinaus haben Sie die Möglichkeit, Solarmodule sowohl in Reihe als auch parallel zu verbinden, um Spannung und Strom zu maximieren. Um mit der Reihen-Parallel-Verdrahtung zu beginnen, ordnen Sie die Module zunächst in Reihengruppen an, z. B. 2, 3, 4 usw., und bilden so einen sogenannten String. Dann schalten Sie alle diese gleichen Strings mithilfe von Abzweigverbindern parallel.

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

FAQs zur Reihen- oder Parallelschaltung von Solarmodulen

Können verschiedene Solarmodule parallel geschaltet werden?

Nein , aufgrund unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften wird von der Parallelschaltung verschiedener Solarmodule abgeraten. Dies kann zu Ineffizienzen und möglichen Schäden an den Modulen führen.

Laden sich Solarmodule in Reihe oder parallel schneller auf?

Bei schlechten Lichtverhältnissen ist die Reihenschaltung von Solarmodulen schneller, da der Ladevorgang rasch eingeleitet wird, sobald Licht auf die Module fällt. Dadurch wird der allmähliche Spannungsanstieg umgangen, der zum Überschreiten der Ladeschwelle erforderlich ist.

Sollten 12-V-Solarmodule in Reihe oder parallel verdrahtet werden?

Ob 12-V-Solarmodule in Reihe oder parallel geschaltet werden sollten, hängt von den jeweiligen Anforderungen ab. Wenn Sie die Spannung beibehalten, aber den Strom erhöhen müssen, ist eine Parallelschaltung geeignet. Wenn Sie jedoch eine höhere Spannungsleistung benötigen, ist eine Reihenschaltung vorzuziehen.

Können Sie einem bestehenden System weitere Solarmodule hinzufügen?

Natürlich können Sie Ihrem aktuellen System weitere Solarmodule hinzufügen. Es ist jedoch wichtig, sicherzustellen, dass deren Spannung, Stromstärke und Leistung den Spezifikationen des Controllers und Wechselrichters Ihres Systems entsprechen.