Im Artikel Solarstrom - Der Weg vom PV Modul bis in die Steckdose haben wir uns bereits angesehen wie ein PV Modul funktioniert und wie der erzeugte Sonnenstrom bei uns in der Steckdose landet.
Wie wir wissen liegt an einem PV Modul Spannung an wenn dieses von Sonnenlicht bestrahlt wird. Wird nun ein Verbraucher angeschlossen fließt auch Strom und das Modul erzeugt somit eine Leistung. (Leistung = Spannung x Strom). Der „Verbraucher“ ist in diesem Fall der Wechselrichter. Dieser besitzt einen MPP Tracker, der zu jedem Zeitpunkt den optimalen Arbeitspunkt der angeschlossenen Module ermittelt.
Dieser MPP Tracker benötigt aber eine gewissen Eingangsspannung um arbeiten zu können. Je nach Wechselrichter-Typ liegt dieser Bereich etwa zwischen 200V-800V.
Zudem gibt es auch einen maximalen Eingangsstrom, der eingehalten werden muss.
Da ein PV Modul aber je nach Typ nur z.B. eine Spannung 36V und einen maximalen Strom von 10A hat, werden die PV Module zuvor miteinander verschaltet um Spannung/Strom zu erhöhen.
Dabei gibt es zwei Möglichkeiten:
Die Serienschaltung: Werden Module in Serie geschaltet addiert sich die Spannung.
Die Parallelschaltung: Werden Module parallel geschaltet addiert sich der Strom.
Da wie oben beschrieben eine gewisse Eingangsspannung erreicht werden muss, ist die Serienschaltung von PV Modulen immer notwendig. 10 Module in Serie würden in diesem Fall eine String-Spannung von 360V ergeben. Somit wären wir schon im zulässigen Bereich, hier ist aber folgendes zu beachten: Bei niedrigen Spannungen muss der Wechselrichter diese erst „hochstetzen“ bevor er diese umwandeln kann. Das wirkt sich zusätzlich auf den Wirkungsgrad und somit auf den Ertrag aus. Den besten Wirkungsgrad hat ein Wechselrichter in etwa bei einer Nominalspannung von 700V.
Es ist also durchaus empfehlenswert eine hohe Spannung im PV String zu erreichen.
Werden z.B. 20 Module mit jeweils 36V MPP Spannung in Serie verschaltet sind wir bei 720V.
Wie oben erwähnt bleibt bei einer Serienschaltung der Strom gleich groß. Wenn jedes Modul einen Strom von 10A besitzt, hat auch ein ganzer String mit 20 Modulen 10A. Wenn nun aber ein PV Modul in diesem String einen niedrigeren Strom erzeugt, zieht dieses Modul den Strom des gesamten Strings runter. Der Strom des Strings ist nur so hoch wie der Strom des schwächsten Moduls. Man kann sich das ganze anhand eines Gartenschlauchs vorstellen. Wenn dieser an nur einer Stelle einen Knick hat, fließt kein oder nur mehr wenig Wasser durch. Das kann z.B. bei einem defekten Modul oder bei Verschattung einzelner Module auftreten.
Bei der Parallelschaltung ist es genau umgekehrt. Hier muss die Spannung der parallel geschalteten String gleich groß sein. Möchte man nun also zwei Strings parallel schalten, müssen diese jeweils die gleiche Anzahl an Module haben. Z.B. 2x10Module / 2x20Module.
Wie würde so eine Auslegung dann aussehen?
2x20 Module.
Modul MPP Spannung: 36V
Modul MPP Strom: 10A
20x36V = 720V
2x10A = 20A
Leistung = 720Vx20A = 14440Wp = 14,4kWp
Er ist durchaus möglich mehr als 3 Strings parallel zu schalten, allerdings ist hier der maximale Eingangsstrom vom Wechselrichter zu beachten. Oft lässt dieser nur maximal zwei parallele Strings zu.
Bei der Serienschaltung müssen die Module also den gleichen Strom haben und bei der Parallelschaltung die gleiche Spannung. Das führt grundsätzlich dazu, dass es nicht möglich ist Module unterschiedlicher Ausrichtungen/Neigung zusammen zu schalten. In dem Fall würde das Modulfeld mit der schlechteren Einstrahlung auch jenes mit voller Einstrahlung runterziehen. Hat man also Modulfelder, die nicht gleich ausgerichtet sind muss für jede weitere Ausrichtung ein weiterer MPP Tracker verwendet werden. Oft sind Wechselrichter bereits mit zwei oder noch mehr MPP Tracker ausgerüstet. Die MPP Tracker arbeiten unabhängig voneinander weshalb es möglich ist unterschiedliche Ausrichtungen anzuschließen.
Naja.. ganz unmöglich ist es dann aber doch nicht unterschiedliche Ausrichtungen auf einen MPP Tracker zu verschalten. In folgendem Artikel wird darauf genauer eingegangen.
>>> Eine PV Anlage mit mehreren Ausrichtungen aber nur ein Wechselrichter - geht das?
Hier wird ebenfalls besprochen ob wirklich nur nach Süden ausgerichtete PV Module Sinn machen oder ob es da nicht sogar noch bessere Alternativen gibt.
Wie verhalten sich die PV Module eigentlich bei Verschattung? Was sollte bei wissentlicher Verschaltung bereits bei der Planung beachtet werden?
Mehr dazu hier >>> Wie wirkt sich Verschattung auf PV Module aus?
