Solarpanel-Anschluss: Reihenschaltung oder Parallelschaltung

Immer mehr Menschen entscheiden sich heute dafür, auf Photovoltaik umzusteigen. Die Entscheidung, Solarpanels (auch Solarmodule genannt) auf dem Dach deines Hauses zu installieren, ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft.

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In unserem heutigen Artikel geht es darum, wie Solarpanels am Dach angeschlossen werden können. Hier gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten: Reihenschaltung sowie eine Parallelschaltung.

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Solarpanels anschließen: in Reihe oder parallel

Um den Strom, den einen Photovoltaikanlage produziert, verwenden zu können, ist es wichtig, Spannung und produzierten Gleichstrom richtig zu konfigurieren. Die dafür wichtigsten Komponenten sind Solarpaneele und der Wechselrichter – diese müssen miteinander verbunden werden. Dies kann sowohl in einer Reihenschaltung als auch in einer Parallelschaltung passieren.

Im Folgenden erklären wir, was es bedeutet, Solarmodule in Reihe oder parallel zu schalten, was die wichtigsten Unterschiede sind und welche Installationsmethoden es gibt.

Reihenschaltung von Solarmodulen

Werden Solarmodule in Reihe geschaltet, wird ein einziger Stromkreis erzeugt, in welchem Module hintereinander, also in Reihe, geschaltet sind und dann an den Wechselrichter angeschlossen werden. Diese Art der Schaltung wird Reihenschaltung oder auch Serienschaltung genannt. Bei dieser Schaltung werden Plus- und Minuspol miteinander verbunden. Somit fließt der gleiche Strom mit der gleichen Stromstärke durch alle Module. In der Reihe addieren sich die Spannungen der einzelnen Module, während die Ströme unverändert bleiben. Wenn beispielsweise 5 12-V- und 4-A-Panels in Reihe geschaltet werden, ergibt sich eine Ausgangsspannung von 175 V und eine Stromstärke von 10 A. Da Spannung und Stromstärke bekannt sind, lässt sich die vom String gelieferte Leistung mit der Formel W = V x A: 60 x 4 = 240 W berechnen.

Durchschnittlich können 2 bis 20 Solarpanels in Reihe geschaltet werden. Die genaue Anzahl der in Reihe geschalteten Solarpanels hängt jedoch von ihrem Typ und der Zusammensetzung der Solarmodule ab. Es werden immer Module mit denselben Eigenschaften und Leistungsbedingungen aneinander gekoppelt, dennoch bestimmt immer das schwächste Modul die Leistung für die gesamte Reihe. Daher ist eine Reihenschaltung bei Verschattung von Modulen oft nicht ratsam, da die gesamte Produktionskapazität der Anlage darunter leidet. Hier lohnt es sich in jedem Falle auf eine Parallelschaltung umzusteigen.

Ein großer Vorteil der Reihenschaltung ist, dass die Verkabelung der Module sehr einfach ist und weniger Material benötigt wird. Denn nur ein einziges längeres Kabel wird benötigt, um die einzelnen Solarmodule am Dach miteinander zu verbinden und mit dem Wechselrichter zu verkabeln. Der größte Nachteil ist, wie schon beschrieben, die Abhängigkeit der Leistung der Solarmodule von jedem einzelnen Panel in der Reihe. Findet Verschattung eines Moduls statt, leidet die gesamte Produktion.

Parallelschaltung von Solarmodulen

Wie gerade beschrieben, ist die mögliche Reihung der Solarmodule begrenzt. Daher wird bei größeren Photovoltaikprojekten oft auf die Parallelschaltung zurückgegriffen. Denn, um eine größere Leistung erzielen zu können, empfiehlt es sich mehrere Reihen von Solarmodulen parallel zu schalten. Dabei gilt es zu beachten, dass die Reihen jeweils die gleiche Anzahl an Modulen enthalten. Parallelschaltungen ergeben, anders als bei der Reihenschaltung, mehrere Stromkreise. Es werden quasi Gruppen von Solaranlagen gebildet. Dadurch, dass es eine Gruppenbildung gibt, kann zudem verhindert werden, dass einzelne Paneele die Leistung anderer Paneele beeinflussen.

Die Module werden immer jeweils an den negativen und an den positiven Polen miteinander verbunden. Die Systemspannung bleibt bei der Parallelschaltung immer dieselbe, wobei sich die Stromstärke aufaddiert. Hier ein Beispiel: Wenn 5 12-V-4-A-Module parallel geschaltet werden, ergibt dies eine Ausgangsspannung von 20 A bei 12 V, und die vom System gelieferte Leistung beträgt gemäß der Formel W = V x A: 12 x 20 = 240 W, also der gleiche Wert wie bei Reihenschaltung.

Parallelschaltungen sind dann besonders sinnvoll, wenn folgende Dinge erfüllt sind:

• Die Solarmodule sind nah beieinander und im gleichen Winkel ausgerichtet
• Es gibt keine Verschattung eines Moduls
• Es werden die korrekten Anschlussdosen verwendet, um die Anschlüsse der einzelnen Module sauber miteinander zu verbinden

Außerdem sind Parallelschaltungen nur dann möglich, wenn die Solarpaneele die gleiche Spannung aufweisen. Bestehen unterschiedliche Spannungen, ist es nicht möglich eine Parallelschaltung aufzubauen, da das Modul mit der niedrigeren Spannung in diesem Fall den produzierten Strom des anderen Moduls aufnehmen würde und nicht auch eigenen Strom produzieren.

Der größte Vorteil für Parallelschaltungen liegt sicherlich in der Tatsache, dass so Verschattungen bestmöglich umgangen werden können und deine Photovoltaikanlage so bessere Produktionsergebnisse erzielen kann. Zudem können durch Parallelschaltung auch Dachflächen mit verschiedenen Ausrichtungen und Neigungen besser bebaut werden. Jedoch sind die Materialkosten und der Montageaufwand viel höher, da die Verkabelung der einzelnen Gruppen hin zum Wechselrichter sehr aufwendig ist.

Was ist besser: Photovoltaikanlage in Reihe oder parallel zu schalten?

Was ist nun die beste Lösung für deine Photovoltaikanlage? Eine klare Antwort gibt es nicht, denn es kommt nämlich immer auf den individuellen Fall an. Klares Ziel jeder Anlage ist, eine möglichst große Menge an Strom zu produzieren. Das Rechenbeispiel zeigt, bei den 5 Solarmodulen wird dieselbe Leistung erzeugt, egal ob in Reihe oder parallel geschaltet.  In der Praxis werden auch oft Parallel- und Reihenschaltung gemeinsam verwendet, um so die Leistung der Anlage zu erhöhen.

Zudem hängt auch viel von dem verwendeten Wechselrichter in der Anlage ab. Jeder Wechselrichter hat maximale und minimale Eingangsspannungen und Eingangsströme, sowie einen gewissen Spannungsbereich (der auch Maximum Power Point (MPP) Spannungsbereich genannt wird). Diese Eigenschaften bestimmen, wie viele Solarmodule an einen Wechselrichter angeschlossen werden können und haben somit auch einen großen Einfluss auf die Entscheidung, welche Art der Schaltung gewählt wird, um eine optimale Leistung der Anlage zu erzielen.

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Häufig gestellte Fragen

Wie viele Solarmodule können in Reihe geschaltet werden?

Die Reihenschaltung von Solarmodulen bedeutet, den positiven Ausgang eines Moduls mit dem negativen Ausgang eines anderen zu verbinden. Dieser entstandene String besteht typischerweise aus 2 bis 20 Modulen.

Wie werden Solarmodule parallel geschaltet?

Um Solarmodule parallel zu schalten, wird der Pluspol eines Moduls mit dem Pluspol eines anderen Moduls verbunden und dasselbe findet mit den Minuspolen statt.