Wie werden die Solarmodule in Reihe Geschaltet


Reihenschaltung Solarmodule



Solarmodule in Reihe Schalten

Willkommen auf dieser MPPTSOLAR Informationsseite.

Nachdem Sie gelernt haben, wie Solarmodule parallel geschaltet werden, erfahren Sie auf dieser Seite, wie Sie sie in Reihe schalten, um eine Spannungserhöhung am Ausgang zu erzielen und den Nennstrom unverändert zu lassen.

Wir werden auch den Unterschied zwischen einer Reihenschaltung von zwei oder mehr identischen Solarmodulen und einer Reihenschaltung von zwei oder mehr Solarmodulen mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften erklären. Schließlich geben wir Ihnen gültige und praktische Ratschläge, um ein wirklich effizientes System zu erhalten und den gefürchteten Hotspot-Effekt zu vermeiden, der bei teilweiser Bewölkung des Himmels oder bei Schattenkörpern entlang unserer Reihe von Solarmodulen auftreten kann.



Was ist ein Solarmodul und eine Solarzelle?


Um die Reihenschaltung besser zu verstehen, beginnen wir mit einer Solarmodultheorie! Ein Solarmodul ist ein optoelektronisches Gerät, das aus mehreren Solarzellen besteht, die normalerweise in Reihe geschaltet sind. Eines der am meisten kommerzialisierten Solarmodule für Wohnmobile und Boote ist das Modell SPC190 (190W). Dieses Modul besteht aus 36 monokristallinen Siliziumsolarzellen, die in Reihe geschaltet sind.

Eine Solarzelle (auch Photovoltaikzelle genannt) ist ein Element, das Sonnenenergie durch Erfassung der Sonnenstrahlen in elektrische Energie umwandeln kann. Dieses Phänomen ist als photovoltaischer Effekt bekannt. Die Solarzellen, die wir am meisten auf dem Markt finden, bestehen aus teilkristallinem Material (Silizium) und haben eine schwarze oder blaue Farbe.



Reihenschaltung von zwei oder mehr identischen Solarmodulen


Wenn wir zwei oder mehr Solarmodule mit gleichem Strom und gleicher Leistung haben und die Spannung erhöhen möchten, ist die für uns richtige Verbindung die Reihenschaltung.

Zwei Solarmodule in Reihe shalten

Durch die Reihenschaltung mehrerer Solarmodule wird die Systemspannung erhöht. In einer Photovoltaikanlage sind die Energieverluste entlang der Kabel umso geringer, je höher die Systemspannung ist. Um die maximale Systemspannung zu ermitteln, die wir erhalten können, muss der Wert Maximum System Voltage überprüft werden, der normalerweise auf dem Etikett der Solarmodule angegeben ist.

Lassen Sie uns nach diesen Erläuterungen sehen, wie die Reihenschaltung erfolgt. Es ist sehr einfach. Wie in der Abbildung zu sehen ist, reicht es aus, den positiven Pol eines Solarmoduls mit dem negativen Pol des anderen zu verbinden, und am Ausgang wird sich die Spannung verdoppeln. Am Beispiel der Abbildung erzeugen zwei in Reihe geschaltete 12V 5A-Module eine Ausgangsspannung von 24V und einen Strom von 5A. Der Strom bleibt unverändert.

Parallel zu jedem Modul haben wir eine Diode eingefügt, die als Bypass-Diode bezeichnet wird (nicht zu verwechseln mit der Sperrdiode). Diese Diode hat eine bestimmte Funktion, die wir später erklären werden.



Was passiert bei Schattierung?


Um eine hervorragende Leistung der gesamten Photovoltaikanlage zu erzielen, ist es gut, dass sich die Solarmodule nicht gegenseitig beschatten, dass sie den gleichen Winkel haben und dass sie von möglichen Beschattungsursachen wie Bäumen und Masten entfernt sind oder verschiedene Vorsprünge. Wenn die Beschattung auf klimatische Bedingungen zurückzuführen ist, ist es natürlich physikalisch nicht möglich, viel zu tun. Die Kenntnis des Verhaltens der gesamten Photovoltaikkette im Falle einer Verschattung ist wichtig, um drastische Einbußen bei der Stromerzeugung zu vermeiden.

Wie bereits erläutert, besteht ein Solarmodul aus mehreren in Reihe geschalteten Solarzellen. Wenn ein Teil des Moduls verdeckt ist, bildet sich in dem Teil ein hoher Widerstand, der die Stromzirkulation behindert. Im schlimmsten Fall absorbieren die schattierten Solarzellen Energie, anstatt sie zu produzieren, und verhalten sich somit wie Lasten. Der durch sie fließende Strom verursacht aufgrund des Joule-Effekts einen Temperaturanstieg, und dieser Temperaturanstieg kann sogar dazu führen, dass sich die Zellen entzünden oder die Schweißnähte schmelzen (Hotspot-Effekt).

Verschattung auf Solarmodulen

Es ist daher klar, wie das Vorhandensein eines kleinen Schattens zu einem ernsthaften Energieverlust der gesamten Photovoltaikanlage führen kann. Um dieses Problem zu vermeiden oder zu verringern, haben einige Solarmodulhersteller das Modul in verschiedene Abschnitte unterteilt, die aus einer bestimmten Anzahl von Zellen bestehen, und in jeden Abschnitt wurde eine Bypass-Diode eingefügt. Diese Diode hat die Funktion, den Abschnitt des Solarmoduls auszuschließen, der sich im Schatten befindet, so dass dieser Abschnitt das gesamte Modul nicht negativ beeinflusst.

Bei der Auslegung der Photovoltaikanlage ist es daher wichtig, Module mit Bypass-Dioden zu wählen. Je mehr Bypass-Dioden vorhanden sind, desto mehr Abschnitte hat das Modul. Aber was ist, wenn der Schatten ein ganzes Solarmodul bedeckt und die anderen nicht? Hier müssen wir diejenigen sein, die parallel zu jedem Modul eine Bypass-Diode einfügen. Wenn sich ein Solarmodul im Schatten befindet, wird es auf diese Weise von der Bypass-Diode ausgeschlossen und wirkt sich nicht negativ auf die Produktion der anderen in Reihe geschalteten Module aus. In einer an das Netz angeschlossenen Photovoltaikanlage (grid-connected) spielt der netzgekoppelte Wechselrichter die Rolle bei der Ermittlung des maximalen Leistungspunkts (MPPT). In einer netzunabhängigen Photovoltaikanlage (stand alone) spielt der MPPT-Laderegler diese Rolle.



Welche Bypass-Diode soll gewählt werden?


Die Wahl der Bypass-Diode muss auf zwei Faktoren beruhen: Der erste Faktor ist der korrekte Schutz des Strings im Falle einer Verschattung und der zweite Faktor ist die geringere Verlustleistung an der Diode selbst. Es ist daher wichtig, bestimmte Dioden, sogenannte Schottky-Dioden, zu wählen, die dem Strom der Module leicht standhalten können und eine sehr niedrige Schwellenspannung aufweisen. Je niedriger die Schwellenspannung ist, desto geringer ist die Verlustleistung über der Diode.



Reihenschaltung von zwei oder mehr verschiedenen Solarmodulen


Wenn wir zwei oder mehr Solarmodule mit der gleichen Spannung, aber mit unterschiedlichem Strom haben, ist es NICHT möglich, sie in Reihe zu schalten, sondern sie können parallel geschaltet werden. Die Parallelschaltung ermöglicht es, den Strom bei gleichbleibender Spannung zu erhöhen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Parallelschaltung von Solarmodulen.

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