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Was ist eine Serienschaltung?

Lisa Becker
12.02.2020 11:00:00

Die wichtigsten Komponenten einer Photovoltaikanlage – nämlich die Solarmodule und der Wechselrichter – müssen miteinander verbunden werden. Dies kann über eine Serienschaltung oder über eine Parallelschaltung erfolgen. Was beide Schaltungsarten ausmacht und welche Vor- oder Nachteile sich dabei ergeben, lesen Sie im folgenden. 

 

Was ist eine Serienschaltung?

Bei einer Serienschaltung (auch Reihenschaltung genannt) handelt es sich um einen einzigen Stromkreis, in dem die elektrischen Verbraucher hintereinander geschaltet und an den Wechselrichter angeschlossen sind. Alle Verbraucher werden von dem gleichen Strom durchflossen, sodass die Spannung überall gleich hoch ist. Bei einer Serienschaltung sind einzelne Module mit möglichst ähnlichen Leistungsbedingungen aneinander gekoppelt. Hier bestimmt jedoch das schwächste Modul die Gesamtleistung einer Reihe. Wenn es also zu einer Verschattung eines Solarmoduls kommt, hat das Auswirkungen auf die ganze Reihe und die Leistung der Reihe fällt aufgrund dieses verschatteten Moduls ab. Moderne Module sind oft mit sogenannten Bypass-Dioden versehen, sodass im Fall einer Verschattung das betroffene Modul aber überbrückt wird und der Leistungsverlust geringer ausfällt.

 

Serienschaltung vs. Parallelschaltung

Im Gegensatz zur Serienschaltung entstehen bei einer Parallelschaltung mehrere Stromkreise: Hier formiert man mehrere Modul-Gruppen, die gleichzeitig parallel geschaltet und an den Wechselrichter angeschlossen sind. Die verschiedenen Modulgruppen beeinflussen sich nicht gegenseitig, sodass Verschattungen der Module am Ende nicht groß ins Gewicht fallen. Parallelschaltungen kommen oft bei größeren Photovoltaikanlagen zum Einsatz.

Vor- und Nachteile der Serienschaltung

Bei der Serienschaltung ist die Verkabelung sehr einfach und man benötigt wenig Material. Der Aufwand ist bei dieser Schaltung gering: Die Photovoltaikmodule sind direkt auf dem Dach hintereinander verkabelt und die gesamte Energie wird mit einem einzigen langen Solarkabel zum Wechselrichter geführt. Als Nachteil ist die Abhängigkeit der Reihe vom schwächsten Modul zu nennen. Dies kann am Ende negative Auswirkungen auf den Ertrag der Anlage haben.

 

Vor- und Nachteile der Parallelschaltung

Bei einer Parallelschaltung ist der Leistungsabfall durch Verschattungen nicht besonders groß, dies hat also keinen negativen Einfluss auf den Ertrag der Anlage. Es herrscht generell eine niedrigere Gesamtspannung, sodass die Risiken nicht so hoch sind. Im Gegensatz zur Serienschaltung ist hier die Verkabelung jedoch sehr aufwendig, da alle Module mit langen Kabeln zum Wechselrichter geführt werden müssen.

 

Die Qual der Wahl: Serienschaltung oder Parallelschaltung?

Das Ziel der Schaltung ist es, die größtmögliche Menge an Wechselstrom bereitzustellen. Die Entscheidung für die Art der Schaltung ist unter anderem vom Wechselrichter, von der Größe der Anlage und vom Einstrahlungsverlauf abhängig.

  • Ein Wechselrichter verfügt über maximale und minimale Eingangsspannungen und -ströme, die einzuhalten sind. Außerdem gibt es einen MPP-Spannungsbereich und nur innerhalb dieses Bereichs ist es dem Wechselrichter möglich, MPP-Tracking zu betreiben und eine möglichst hohe Anlagenleistung sicherzustellen. Diese Angaben bezüglich eines Wechselrichters bestimmen am Ende, wie viele Solarmodule an ihn angeschlossen werden dürfen, was wiederum Auswirkungen auf die Art der Schaltung hat.
  • Wenn die Photovoltaikanlage auf mehreren Dachflächen mit unterschiedlicher Ausrichtung oder Neigung verteilt ist, dann sollte eine Parallelschaltung zum Einsatz kommen. Die Einstrahlung ist abhängig von Dachneigung und -ausrichtung, sodass in diesem Fall die unterschiedlichen Modulgruppen eine unterschiedlich hohe Leistung erbringen. Die zum größeren Teil verschattete Seite kann die andere bei einer Parallelschaltung nicht negativ beeinflussen. Auch bei sehr großen Photovoltaikanlagen ist eine Parallelschaltung sinnvoll.

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