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Was ist eine Reihenschaltung?
Die wichtigsten Komponenten einer Photovoltaikanlage – nämlich die Solarmodule und der Wechselrichter – müssen miteinander verbunden werden. Dies kann über eine Reihenschaltung oder Parallelschaltung erfolgen. Du fragst dich, was die Parallel- und Reihenschaltung ausmacht und welche Vor- und Nachteile sich dabei für die Photovoltaik und den erzeugten Strom ergeben? Im Folgenden erfährst du mehr.
Bei einer Reihenschaltung (auch Serienschaltung genannt) handelt es sich um einen einzigen Stromkreis, in dem die elektrischen Verbraucher hintereinander geschaltet und an den Wechselrichter angeschlossen sind. Der gleiche Strom durchfließt alle Verbraucher, sodass die Spannung überall gleich hoch ist.
Bei einer Reihenschaltung sind einzelne Module (mehrere Solarzellen ergeben zusammengefügt ein Solarmodul) mit möglichst ähnlichen Leistungsbedingungen aneinander gekoppelt. Hier bestimmt jedoch das schwächste Modul die gesamte Leistung einer Reihe. Wenn es also zu einer Verschattung eines Solarmoduls kommt, hat das Auswirkungen auf die ganze Reihe und die Leistung dieser fällt aufgrund dieses verschatteten Moduls ab. Moderne Module sind oft mit sogenannten Bypass-Dioden versehen. Damit lässt sich im Fall einer Verschattung das betroffene Solarmodul überbrücken und der Leistungsverlust der Solaranlage fällt geringer aus.
Reihenschaltung vs. Parallelschaltung
Im Gegensatz zur Reihenschaltung entstehen bei einer Parallelschaltung mehrere Stromkreise: Hier formiert man einige Gruppen an Solarmodulen, die gleichzeitig parallel geschaltet und an den Wechselrichter angeschlossen sind. Diese verschiedenen Modulgruppen beeinflussen sich nicht gegenseitig, sodass Verschattungen einzelner Module am Ende nicht groß ins Gewicht fallen. Parallelschaltungen kommen oft bei größeren Photovoltaikanlagen zum Einsatz.
Vor- und Nachteile der Reihenschaltung
Bei der Reihenschaltung ist die Verkabelung sehr einfach und der Fachmann benötigt wenig Material. Die Photovoltaikmodule sind direkt auf dem Dach hintereinander verkabelt und ein einziges langes Solarkabel führt die gesamte Energie zum Wechselrichter.
Nachteilig bei der Reihenschaltung ist die Abhängigkeit der Reihe vom schwächsten Modul. 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 Reihenschaltung ist hier die Verkabelung jedoch sehr aufwendig, da alle Module ein langes Kabel zum Wechselrichter benötigen.
Die Qual der Wahl: Reihenschaltung oder Parallelschaltung für die Photovoltaik?
Das Ziel der Schaltung ist es, die größtmögliche Menge an Wechselstrom bereitzustellen. Ob du dich bei der Photovoltaik daher für eine Reihenschaltung oder Parallelschaltung entscheidest, hängt unter anderem vom Wechselrichter, vom Einstrahlungsverlauf und von der Größe der Anlage ab.
Wechselrichter
Ein Wechselrichter verfügt über maximale und minimale Eingangsspannungen und -ströme, die einzuhalten sind. Außerdem gibt es einen MPP-Spannungsbereich (MPP = Maximum Power Point) 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.
Einstrahlung auf & Größe der Solaranlage
Verteilt sich die Solaranlage auf mehrere Dachflächen mit unterschiedlicher Ausrichtung oder Neigung, sollte eine Parallelschaltung zum Einsatz kommen. Da die Einstrahlung von jener Neigung und Ausrichtung abhängt, erbringen die unterschiedlichen Gruppen an Solarmodulen in diesem Fall eine unterschiedlich hohe Leistung. Die zum größeren Teil verschattete Seite kann die andere bei einer Parallelschaltung nicht negativ beeinflussen. Und wie schon erwähnt, ist eine Parallelschaltung auch bei sehr großen Photovoltaikanlagen sinnvoll.
