Bei kleineren Solaranlagen für Wohnmobile oder Gartenhäuser ist es am besten, die Solarmodule in Reihe zu schalten. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Solaranlage und erfordert weniger Hardware/Schaltkreisschutz. Es gibt jedoch einige Situationen, in denen man Parallelschaltungen verwenden sollte.
In diesem Artikel erfährst du, wann Solarmodule wie verschaltet werden sollten.
Warum du Solarmodule in Reihe schalten solltest
Bei der Planung einer Solaranlage musst du entscheiden, die Solarmodule in Reihe oder parallel zu schalten. Im Allgemeinen ist es am besten, die Module so oft wie möglich in Reihe zu schalten. Im Vergleich zur Parallelschaltung hat die Reihenschaltung diese Vorteile:
Die Parallelschaltung von Solarmodulen sollte aus diesen Gründen vermieden werden:
Wenn du ein kleines Solarsystem planst, wähle einen Laderegler mit einer ausreichend hohen Eingangsspannung, damit die Solarmodule in Reihe verkabelt werden können. Dies wird im nächsten Abschnitt ausführlicher erklärt.
Verkabelung von Solarmodulen in Reihe
Die Verkabelung von Solarmodulen in Reihe ist ganz einfach: Verbinde den Pluspol (+) eines Moduls mit dem Minuspol (-) des nächsten Moduls. Verfahre so mit allen Modulen, die du in eine Reihe schalten möchtest. Dies nennt man eine „Reihenschaltung“, und eine Gruppe von in Reihe geschalteten Solarmodulen bezeichnet man als „Solarstrang“.
Wie viele Solarmodule in Reihe schalten?
Die Anzahl der Solarmodule, die in Reihe geschaltet werden können, ist abhängig von deinem Laderegler. Bei dieser Art der Verschaltung addierst du die Spannungen der Solarmodule. Die maximale Spannung des Solarstrangs muss mindestens 20 % unter der maximalen Eingangsspannung des Ladereglers liegen.
Um die maximale Spannung eines Solarstrangs zu berechnen, liest du den „Voc-Wert“ auf der Rückseite deiner Solarmodule ab.
Dies ist die Spannung, die dein Solarmodul erzeugen kann, ohne dass eine Last angeschlossen ist. Mit anderen Worten: die physikalische Höchstspannung, die dieses Modul erzeugen kann.
Ein typisches „12-Volt-Solarmodul“ hat eine Spannung von um die 20 Volt.
Sobald du den Voc-Wert deiner Solarmodule kennst, addierst du sie alle zusammen (du solltest identische Solarmodule verwenden) und fügst mindestens 20 % als Sicherheitsspielraum hinzu. Diese Zahl ist die Mindesteingangsspannung für deinen Laderegler. Du kannst immer einen größeren Laderegler verwenden, aber niemals einen Kleineren.
Bei der Auswahl des Ladereglers und der Planung einer Solaranlage gibt es noch einiges mehr zu beachten. Wir werden dies in einem der nächsten Artikel ausführlicher behandeln. Wenn du Hilfe bei der Planung deines Systems brauchst, kannst du uns gerne eine E-Mail schicken.
Wann Solarmodule parallel verkabeln?
Wenn du planst, eine größere Solaranlage zu bauen, musst du möglicherweise Parallelschaltungen verwenden, um die Spannung unter der maximalen Eingangsspannung des Ladereglers zu halten. Dazu kannst du deine Solarmodule in mehrere, gleich große Solarstränge verkabeln. Danach verkabelst du diese Stränge parallel zueinander.
Um die erforderliche Kabelgröße für die Hauptkabel zu ermitteln, die zu dem Laderegler führen, addiest du die Stromstärke der einzelnen Solarstränge. Je höher die Stromstärke, desto größer muss dein Kabel sein. In unserem Leitfaden zur Verkabelung erfährst du, wie du ganz einfach den benötigten Kabelquerschnitt berechnest.
Im folgenden Beispiel haben wir einen Laderegler, der maximal 80-Volt aufnehmen kann, und wir wollen 9 Solarmodule mit jeweils 20 Volt daran anschließen. Wenn wir diese Solarmodule in Reihe verkabeln würden, hätten wir ein Array, das 120-Volt erzeugen kann. Dies würde die maximale Eingangsspannung der Laderegler überschreiten.
Stattdessen tun wir Folgendes:
- Zuerst teilen wir unsere 9 Solarmodule in gleich große Gruppen ein: 3 x 3 Solarmodule.
- Als Nächstes verkabeln wir jede Gruppe von Solarmodulen in Reihe. Dadurch wird ihre Spannung auf 60-Volt erhöht (3×20 Volt), während die Stromstärke gleich bleibt.
- Schließlich verkabeln wir die einzelnen Solarstränge parallel zueinander. Dadurch addiert sich die Stromstärke des gesamten Systems und ergibt 15-Ampere (3×5 Ampere), während die Spannung bei 60 Volt bleibt.
Ein wichtiger Punkt ist, dass bei der Verkabelung von Solarmodulen in Parallelschaltung die Stromstärke steigt. Wenn es zu einem Kurzschluss zwischen den Solarsträngen kommt und die Stromstärke dieser hoch ist, kann dies einen Brand verursachen. Um dies zu vermeiden, muss jeder Strang durch eine Sicherung oder einen Schutzschalter geschützt werden. Dies ist das Standardverfahren bei großen Solaranlagen, die eine Kombination aus Prarallel- und Reihenschaltung erfordern.
Um den Stromkreis zu schützen, kannst du eine mc4 Inline-Sicherung oder einen PV-Kombinationskasten in passender Größe kaufen. Wenn du dir nicht sicher bist, welche Sicherungsgröße du installieren sollst, kannst du unseren Leitfaden zur Auswahl von Sicherungen zur Hilfe nehmen.
Warum Reihenschaltung bei Wohnmobil-Solaranlagen so wichtig ist
Um so viel Sonnenlicht wie möglich einzufangen, müssen Solarmodule direkt auf die Sonne ausgerichtet sein.
Solarmodule, die auf einem Wohnmobil montiert sind, zeigen normalerweise gerade nach oben. Dadurch „verliert“ man morgens und abends viel Sonnenlicht.
Wenn die Sonne also nicht direkt über den Solarmodulen steht, wird die Stromerzeugung schwach sein.
Eine schwache Stromerzeugung kann dazu führen, dass die Spannung des Solarmoduls unter die Batteriespannung fällt, was bedeutet, dass die Batterien nicht geladen werden können.
Je höher die Spannung deines Systems, desto größer ist das Zeitfenster, in dem deine Anlage Strom erzeugt.
Beispiel: 12-Volt-Batterien werden in der Regel bei einer Spannung von 14 Volt geladen. Bei einer 20 Volt Parallelverschaltung beträgt die Differenz 6 Volt. Du erzeugst fast ausschließlich in der Mittagszeit Strom. Bei einer 40 Volt Reihenverschaltung beträgt die Differenz 26 Volt. Dadurch erzeugst du in einem größeren Zeitfenster Strom: Zwischen Vormittag und Nachmittag.
Wenn du eine Solaranlage mit höherer Spannung verwendest, ist es einfacher, über der Batteriespannung zu bleiben, auch wenn die Stromerzeugung relativ schwach ist. Das bedeutet, dass du selbst am frühen Morgen, am späten Abend oder sogar an bewölkten Tagen noch eine Chance hast, Strom zu produzieren.
Fazit
Es ist wichtig, die Solarmodule in Reihe zu schalten, um deren Effizienz zu erhöhen und die Kosten sowie die Komplexität der Solaranlage zu reduzieren. Es gibt aber auch Situationen, in denen du gezwungen bist, Parallelschaltungen zu verwenden. Zum Beispiel, wenn der Laderegler eine begrenzte Eingangsspannung hat.
Wenn du dich noch nicht entschieden hast, welche Solarmodule du für dein System verwenden willst, sieh dir unseren Leitfaden für Solarmodule für Wohnmobile an. Es lohnt sich, in hochwertige Solarmodule zu investieren, und nicht alle Module sind für mobile Solarsysteme geeignet. In unserem Leitfaden für Campervan Solarmodule geben wir einen kurzen Überblick darüber, welche Solarmodule du in Betracht ziehen solltest.
Wir hoffen, dass dieser Artikel einige Unklarheiten beseitigt hat. Solltest du trotzdem noch Fragen haben, kannst du uns gerne eine E-Mail schicken!
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