Bei Photovoltaikanlagen stößt man auf zwei grundlegende Verschaltungsarten: die Reihenschaltung und die Parallelschaltung. Diese bestimmen, wie die Solarmodule elektrisch miteinander verbunden werden und haben großen Einfluss auf Effizienz, Leistung und Sicherheit der Anlage. Während die Reihenschaltung die Spannungen der Module addiert und der Strom konstant bleibt, sorgt die Parallelschaltung dafür, dass sich die Stromstärken summieren, während die Spannung auf dem Niveau eines einzelnen Moduls bleibt.
Inhaltsverzeichnis:
- Funktionsweise der Verschaltungen
- Vor- und Nachteile
- Typische Einsatzszenarien
- Planung und Sicherheit
- Fazit
Funktionsweise der Verschaltungen
In der Reihenschaltung werden die Module hintereinandergeschaltet, sodass der Pluspol eines Moduls mit dem Minuspol des nächsten verbunden ist. Der Strom muss durch alle Module fließen. Dadurch summieren sich die Spannungen der einzelnen Module, während die Stromstärke annähernd gleichbleibt. Anders ausgedrückt: die Spannung erhöht sich, der Strom bleibt konstant.
Beispiel: 4 Module haben je Modul 42V Spannung. So landen Sie schlussendlich bei 168 Volt. Wohingegen die Stromstärke jedes einzelnen Modules (angenommen 9 Ampere) auch in Summe gleich bleibt. (also hier 9 Ampere!).
Die Parallelschaltung verbindet alle Pluspole miteinander und alle Minuspole miteinander. Die Spannung entspricht dann der eines einzelnen Moduls, während die Stromstärken der Module addiert werden.
Vor- und Nachteile
Die Reihenschaltung eignet sich besonders bei Dachflächen mit gleichmäßiger Sonneneinstrahlung und längeren Kabelwegen. Der niedrigere Strom erlaubt den Einsatz dünnerer Kabel, und Leitungsverluste bleiben gering. Gleichzeitig ermöglicht die höhere Spannung eine effizientere Übertragung über größere Distanzen. Nachteilig ist, dass ein verschattetes oder beschädigtes Modul die Leistung des gesamten Strangs reduziert. Unterschiede zwischen Modulen, zum Beispiel durch Alter oder Leistungsfähigkeit, wirken sich stärker aus, da das schwächste Modul oft die Leistung der ganzen Reihe bestimmt.
Die Parallelschaltung ist robuster bei unterschiedlichen Sonneneinstrahlungen. Ein Modul, das weniger Leistung liefert, beeinflusst die anderen nicht im gleichen Maße. Außerdem lassen sich Module leichter ergänzen, solange die Spannung passt. Der Stromfluss steigt jedoch insgesamt, was dickere Kabel und stärkere Absicherungen erforderlich macht.
Typische Einsatzszenarien
Die Wahl der Verschaltung hängt von der konkreten Situation ab: Anzahl der Module, Dachneigung, Verschattungsrisiken und Vorgaben von Wechselrichter oder Laderegler.
- Reihenschaltung ist vorteilhaft bei großen, gleichmäßig besonnten Dachflächen und längeren Kabelwegen.
- Parallelschaltung oder eine Kombination aus Reihen- und parallelen Strängen empfiehlt sich bei unterschiedlich ausgerichteten Dachflächen, Teilverschattung oder wenn spätere Erweiterungen geplant sind.
Mischformen verbinden die Vorteile beider Varianten: Reihen erhöhen die Spannung, parallele Stränge verbessern die Leistung bei Verschattung und ermöglichen eine einfache Erweiterung.
Da wir eine reine Balkonkraftwerk-Firma sind, ein simpler Grundsatz: Bei Balkonkraftwerken immer Parallelschaltung anwenden. Die Mikrowechselrichter auf dem Markt können mit hohen Spannungen nicht umgehen, daher gerade bei 4er oder sogar 8er Sets immer zwei Module Parallel anschließen. Generell sollten Sie erst prüfen, ob Ihr Speicher oder Wechselrichter für mehr als zwei Module geeignet ist.
Beispielsweise ist sowohl die Anker 3 Solarbank für bis zu 8 Module mit Parallelschaltung geeignet und auch der Marstek Venus D.
Der Marstek Venus A hingegen verträgt nur 4 Solarmodule!
Nicht alle Komponenten lassen sich beliebig kombinieren. Fragen Sie uns daher gerne nach Hilfe.
Planung und Sicherheit
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage spielen mehrere technische Faktoren eine entscheidende Rolle, um einen effizienten, sicheren und langlebigen Betrieb zu gewährleisten. Besonders wichtig sind die maximale Eingangsspannung und der maximale Strom, die der Wechselrichter oder Laderegler aufnehmen kann. Werden diese Werte überschritten, kann es zu Schäden an der Anlage oder zu Leistungsverlusten kommen. Neben diesen elektrischen Parametern ist die Auswahl von Solarmodulen mit gleichen technischen Daten von großer Bedeutung. Unterschiede in Spannung, Strom oder Leistung zwischen einzelnen Modulen können insbesondere bei Reihenschaltungen die Gesamtleistung erheblich reduzieren, da das schwächste Modul den Stromfluss begrenzt.
Weitere Aspekte sind die Kabelwege und die dabei entstehenden Leitungsverluste. Längere Leitungen verursachen Spannungsverluste, die bei unsachgemäßer Planung die Energieausbeute deutlich verringern können. Auch Verschattungen durch Bäume, Nachbargebäude oder Dachaufbauten müssen berücksichtigt werden, da sie die Leistung einzelner Module und bei Reihenschaltungen des gesamten Strangs beeinflussen.
Die Dokumentation der Verschaltung und die Einhaltung elektrischer Sicherheitsvorgaben sind ebenfalls essenziell. Sie stellen sicher, dass die Anlage langfristig zuverlässig arbeitet, Wartungen erleichtert werden und mögliche Risiken für Personen und Gebäude minimiert werden. Eine sorgfältige Planung dieser Faktoren bildet somit die Grundlage für einen stabilen, effizienten und sicheren Betrieb einer Photovoltaikanlage.
Fazit: Reihenschaltung, Parallelschaltung und Mischformen bei Photovoltaikanlagen und Balkonkraftwerken
Die Verschaltung von Solarmodulen – als Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Kombination beider Varianten – beeinflusst entscheidend die Effizienz, Sicherheit und Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage. Jede Variante hat spezifische Vorteile und Grenzen. Reihenschaltungen erhöhen die Spannung, eignen sich für längere Kabelwege und gleichmäßig besonnene Dachflächen, sind jedoch empfindlicher gegenüber Teilverschattung. Parallelschaltungen erhöhen den Strom, verbessern die Toleranz gegenüber Verschattung und ermöglichen eine einfache Erweiterung, erfordern jedoch dickere Kabel und stärkere Absicherungen.
Die optimale Wahl hängt von den konkreten Bedingungen ab, etwa Dachfläche, Ausrichtung, Verschattungsrisiken, Anzahl und Leistung der Module, Wechselrichtertyp und möglicher Erweiterungsspielraum. Mischformen, bei denen mehrere Reihen parallelgeschaltet werden, kombinieren die Vorteile beider Varianten: höhere Spannung durch Reihen und höhere Flexibilität durch parallele Stränge. Eine sorgfältige Planung gewährleistet, dass Solarmodule effizient arbeiten und sowohl kleine Balkonkraftwerke als auch größere Dachanlagen zuverlässig Strom liefern.
Generell sollten bei Balkonkraftwerken mit mehr als zwei Solarmodule immer parallel geschaltet werden. Bei Großanlagen wird meistens aufgrund der einfacheren Verkabelung auf Reihenschaltung zurückgegriffen.
