Parallelschaltung PV-Strings: So funktioniert die richtige Verschaltung von Solarmodulen

Bei der Planung einer PV-Anlage auf dem Dach kann einiges an technischem Know-how gefragt sein. Vor allem dann, wenn eine große Anzahl an Solarmodulen auf der gleichen Dachseite angebracht werden soll, stößt man dabei schnell auch auf Themen wie die Parallelschaltung von PV-Strings.

Aber was bedeutet es überhaupt, PV-Strings parallel zu schalten und welche Vorteile kann dieses Verfahren mit sich bringen? In diesem Artikel klären wir genau solche Fragen und zeigen, was es bei der Parallelschaltung von PV-Strings zu beachten gibt. Außerdem stellen wir Ihnen das Balkonkraftwerk mit Speicher vor, das dank seiner vier MPPT-Eingänge direkt an bis zu acht Solarmodule angeschlossen werden kann.

1.1 Übersicht: Die wichtigsten Punkte

• Bei der Parallelschaltung bleibt die Spannung gleich, während sich die Stromstärken addieren. Dadurch kann die Leistung einer PV-Anlage erhöht werden, ohne die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters zu überschreiten.
• Die Parallelschaltung eignet sich besonders für mehrere identische Strings und größere PV-Anlagen. Sie ermöglicht eine flexible Anlagenplanung, die einfache Erweiterung bestehender Systeme und die Nutzung mehrerer Modulfelder auf Dach, Garage oder Gartenhaus.
• Eine sorgfältige Planung ist entscheidend. Die Spannungen der Strings sollten möglichst identisch sein, und Kabel, Sicherungen sowie Wechselrichter müssen für die höhere Strombelastung ausgelegt werden, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.

Was bedeutet Parallelschaltung bei PV-Strings?

Um die Parallelschaltung von PV-Strings zu verstehen, lohnt sich zunächst ein Blick auf die Grundlagen. Ein Solarmodul wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um. Mehrere miteinander verbundene Solarmodule bilden einen sogenannten String. Diese Strings werden anschließend mit dem Wechselrichter verbunden, der den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt.

Bei einer Parallelschaltung werden mehrere Strings so miteinander verbunden, dass die Spannung (Volt) gleichbleibt, während sich die Stromstärken (Ampere) addieren. Dadurch kann die Gesamtleistung der PV-Anlage erhöht werden, ohne die Eingangsspannung des Wechselrichters zu verändern.

Dabei ist zwischen der Parallelschaltung einzelner Module und der Parallelschaltung ganzer Strings zu unterscheiden. Während bei kleinen Anlagen einzelne Module parallel verbunden werden können, erfolgt bei größeren Photovoltaikanlagen meist die Parallelschaltung kompletter Strings.

Diese Technik kommt häufig zum Einsatz, wenn Solarmodule auf unterschiedlichen Dachflächen, Garagen, Balkonen oder Gartenhäusern installiert sind. Durch die Parallelschaltung lassen sich verschiedene Modulfelder flexibel in eine gemeinsame Solaranlage integrieren und die verfügbare Fläche optimal nutzen.

Reihen- oder Parallelschaltung: Was ist der Unterschied?

Bei Photovoltaikanlagen werden Solarmodule entweder in Reihenschaltung, in Parallelschaltung oder in einer Kombination aus beiden Varianten verbunden.

Bei der Reihenschaltung werden die Module hintereinander verbunden. Dabei addieren sich die Spannungen der einzelnen Module, während die Stromstärke gleichbleibt. Diese Verschaltung wird häufig genutzt, um die für den Wechselrichter erforderliche Eingangsspannung zu erreichen und die Verkabelung zu vereinfachen.

 Bei der Parallelschaltung werden mehrere Module oder Strings nebeneinander angeschlossen. Hier bleibt die Spannung konstant, während sich die Stromstärken addieren. Dadurch kann die Gesamtleistung erhöht werden, ohne die Spannung zu verändern.

 Welche Variante sinnvoll ist, hängt von der Anlagengröße, den verwendeten Komponenten und den Standortbedingungen ab. In der Praxis setzen viele PV-Anlagen auf eine Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung. So lassen sich die Vorteile beider Methoden nutzen und unterschiedliche Dachflächen, Ausrichtungen oder Modulfelder optimal in das Gesamtsystem integrieren.

Die folgende Tabelle zeigt die größten Unterschiede zwischen Reihen- und Parallelschaltung auf einen Blick:

Wie funktioniert die Parallelschaltung von PV-Strings?

Bei der Parallelschaltung werden mehrere PV-Strings an einem gemeinsamen Eingang des Wechselrichters oder an einem Sammelpunkt zusammengeführt. Dadurch bleibt die Spannung aller Strings gleich, während sich die Stromstärken addieren. Das erhöht die insgesamt verfügbare Leistung der Solaranlage.

Eine wichtige Voraussetzung ist, dass die parallel geschalteten Strings möglichst die gleiche Spannung aufweisen. Unterschiedliche Spannungen können zu Leistungsverlusten führen und die Effizienz der Anlage beeinträchtigen.

Da sich die Stromstärken mehrerer Strings addieren, müssen außerdem Kabel, Steckverbinder und Sicherungen für die höhere Strombelastung ausgelegt sein. Eine fachgerechte Planung schützt die Anlage vor Überlastungen und sorgt für einen sicheren Betrieb.

Wie viele PV-Module in einem String verbunden werden können, hängt von der Modulspannung, der maximal zulässigen Eingangsspannung des Wechselrichters und den örtlichen Bedingungen ab. Die genaue Anzahl wird daher individuell für jede PV-Anlage berechnet.

Die folgende Tabelle zeigt die elektrische Leistung einer PV-Anlage in Abhängigkeit von Spannung und Stromstärke bei der Parallelschaltung von Solarmodulen:

Parallelschaltung von PV-Strings: Vor- und Nachteile

Die Parallelschaltung von PV-Strings wird häufig eingesetzt, wenn die Eingangsspannung des Wechselrichters begrenzt ist oder mehrere Modulfelder gemeinsam genutzt werden sollen. Dabei bleibt die Spannung konstant, während sich die Stromstärken der einzelnen Strings addieren.

Diese Verschaltungsart bietet eine hohe Flexibilität bei der Anlagenplanung und eignet sich besonders für Solarmodule auf verschiedenen Dachflächen, Garagen oder Nebengebäuden mit ähnlicher Ausrichtung. Zudem lässt sich eine bestehende PV-Anlage oft einfacher erweitern, ohne die Systemspannung zu erhöhen.

Vorteile

• Spannung bleibt konstant, Stromstärke und Gesamtleistung steigen
• Gut geeignet für Wechselrichter mit begrenzter Eingangsspannung
• Flexible Anlagenplanung bei mehreren Modulfeldern
• Einfache Erweiterung bestehender PV-Anlagen
• Bessere Nutzung mehrerer Dach-, Garagen- oder Gartenhausflächen
• Geringere Auswirkungen einzelner verschatteter Module auf die Gesamtanlage
• Unterschiedliche Stringgrößen können teilweise einfacher integriert werden

Nachteile

• Höhere Stromstärken erfordern stärkere Kabel und Sicherungen
• Mehr Verkabelungsaufwand und zusätzliche Verbindungselemente
• Höhere Leitungsverluste möglich
• Stringspannungen sollten möglichst identisch sein
• Sorgfältige Auslegung zum Schutz vor Überlastungen erforderlich
• Installation und Fehlersuche können komplexer sein als bei einer reinen Reihenschaltung
• Nicht jeder Wechselrichter ist für beliebig viele parallel geschaltete Strings ausgelegt

Wann ist die Parallelschaltung von PV-Strings sinnvoll?

Die Parallelschaltung von PV-Strings bietet sich in verschiedenen Anwendungsfällen an. Sie ermöglicht es, die Leistung einer Solaranlage zu erhöhen, ohne die Systemspannung zu verändern. Besonders in den folgenden Situationen kann diese Verschaltungsart vorteilhaft sein:

1: Wenn die Spannung eines Strings nicht erhöht werden soll.

Die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters darf nicht überschritten werden. Durch die Parallelschaltung bleibt die Spannung konstant, während die Leistung über eine höhere Stromstärke gesteigert wird.

2: Wenn mehrere identische Strings vorhanden sind.

Strings mit gleicher Modulanzahl und ähnlichen elektrischen Eigenschaften lassen sich besonders effizient parallel verschalten.

3: Bei Wechselrichtern mit begrenztem Eingangsspannungsbereich.

Ist die zulässige Eingangsspannung begrenzt, kann die Parallelschaltung eine sinnvolle Alternative zur Reihenschaltung sein.

4: Für größere PV-Anlagen mit mehreren Modulreihen.

Mehrere Stringfelder können zusammengeführt werden, ohne die Spannung des Gesamtsystems zu erhöhen.

5: Bei bestimmten Speicher- und Hybridanlagen.

Einige Laderegler und Hybridwechselrichter arbeiten optimal innerhalb eines festgelegten Spannungsbereichs. Die Parallelschaltung hilft dabei, diesen Bereich einzuhalten.

Insgesamt eignet sich die Parallelschaltung also besonders für flexible Anlagenkonzepte, Erweiterungen bestehender PV-Systeme und Anwendungen, bei denen die Spannung begrenzt, die Leistung jedoch erhöht werden soll.

Wann sollte man die Parallelschaltung von PV-Strings vermeiden?

Die Parallelschaltung von PV-Strings ist nicht in jeder Situation die optimale Lösung. Werden Strings mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften kombiniert, kann dies zu Leistungsverlusten, einer ineffizienten Energieausbeute oder sogar zu technischen Problemen führen. In den folgenden Fällen sollte die Parallelschaltung vermieden oder besonders sorgfältig geplant werden:

1: Bei unterschiedlichen Modultypen.

Module mit abweichenden elektrischen Kennwerten, beispielsweise unterschiedlicher Leistung, Spannung oder Stromstärke, arbeiten in einer Parallelschaltung nicht optimal zusammen.

2: Bei unterschiedlichen Stringlängen.

Enthalten die Strings eine unterschiedliche Anzahl von Modulen, können verschiedene Spannungswerte entstehen. Dies erschwert den effizienten Betrieb der Anlage.

3: Bei unterschiedlichen Ausrichtungen oder starker Verschattung.

Wenn einzelne Strings deutlich andere Ertragsbedingungen haben, etwa durch verschiedene Dachausrichtungen oder regelmäßige Verschattung, kann dies die Leistungsabgabe der gesamten Verschaltung beeinträchtigen.

4: Wenn der Gesamtstrom zu hoch wird.

Die addierten Stromstärken dürfen die zulässigen Grenzwerte von Wechselrichter, Kabeln, Steckverbindern und Sicherungen nicht überschreiten. Andernfalls drohen Leistungsverluste, Überlastungen oder Sicherheitsrisiken.

Spannung und Strom bei Parallelschaltung von PV-Strings

Bei der Parallelschaltung von PV-Strings bleibt die Spannung (Volt) konstant, während sich die Stromstärken (Ampere) der einzelnen Strings addieren. Dadurch steigt die Gesamtleistung der Anlage, ohne dass die Spannung erhöht wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters bereits erreicht ist.

Ein einfaches Beispiel: Zwei identische Strings mit jeweils 400 V und 10 A liefern parallel geschaltet weiterhin 400 V, aber insgesamt 20 A. Die Leistung verdoppelt sich dadurch von 4.000 W auf 8.000 W.

Für Wechselrichter bedeutet dies, dass die zulässige Eingangsspannung unverändert bleibt, der maximale Eingangsstrom jedoch beachtet werden muss. Auch Kabel, Steckverbinder und Sicherungen müssen für die höhere Strombelastung ausgelegt sein, um Leistungsverluste und Überlastungen zu vermeiden.

Parallelschaltung bei Schattierung: Gut oder schlecht?

Eine Parallelschaltung kann bei teilweiser Verschattung Vorteile bieten, dennoch sollte sie sorgfältig geplant werden. Werden einzelne Strings durch Bäume, Schornsteine oder andere Hindernisse verschattet, erzeugen sie weniger Strom. Dadurch kann die Gesamtleistung der Anlage sinken, insbesondere wenn Strings mit unterschiedlichen Erträgen direkt miteinander verbunden werden.

Aus diesem Grund empfiehlt es sich, unterschiedlich ausgerichtete oder unterschiedlich verschattete Dachflächen möglichst getrennt zu betreiben. Hier spielen MPPT-Laderegler (Maximum Power Point Tracking) eine wichtige Rolle. Sie sorgen dafür, dass jeder String möglichst effizient arbeitet und seinen optimalen Arbeitspunkt beibehält.

Ein Beispiel ist das Jackery SolarVault 3 Pro, das über vier unabhängige MPPT-Eingänge mit jeweils bis zu 28 A Eingangsstrom verfügt. Dadurch können mehrere Modulfelder unabhängig voneinander optimiert werden. So lässt sich auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen mehr Solarenergie nutzen und dank der integrierten Speicherfunktion mehr überschüssiger Strom für die spätere Verwendung speichern.

Jackery SolarVault 3 Pro: Flexible PV-Nutzung mit 4 MPPTs und Eingängen

Das Jackery SolarVault 3 Pro ist ein Stromspeicher für Balkonkraftwerke und Photovoltaikanlagen, der überschüssige Solarenergie speichert und bei Bedarf wieder zur Verfügung stellt. Ein besonderer Vorteil ist, dass es vier unabhängige MPPT-Eingänge gibt, die eine flexible Planung unterschiedlicher PV-Flächen ermöglichen. Dadurch können mehrere Modulfelder separat überwacht und auf ihren jeweiligen optimalen Arbeitspunkt geregelt werden. Das ist besonders praktisch, wenn Solarmodule auf verschiedenen Dachflächen, Garagen, Balkonen oder Gartenhäusern installiert sind.

Das Jackery SolarVault 3 Pro verfügt über eine maximale PV-Eingangsleistung von 4.000 W, wobei jeder der vier MPPT-Eingänge bis zu 1.000 W Leistung und einen Eingangsstrom von 28 A unterstützt. Dadurch lassen sich leistungsstarke Modulkonfigurationen flexibel integrieren.

Überschüssiger Solarstrom wird nicht ungenutzt ins Netz abgegeben, sondern gespeichert und später für den Eigenverbrauch genutzt. Das erhöht die Eigenverbrauchsquote und verbessert die Nutzung der selbst erzeugten Solarenergie.

Zudem ist das System mit bestehenden Dach-PV-Anlagen kompatibel und kann per Plug-and-Play in bestehende Energiekonzepte eingebunden werden. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Merkmale des Jackery SolarVault 3 Pro:

FAQs

Welche Nachteile hat die Parallelschaltung von PV-Modulen?

Sie erfordert stärkere Kabel, zusätzliche Sicherungen und eine sorgfältige Planung der Stromstärken.

Wie viele PV-Module sollten pro String verbunden werden?

Das hängt von der Modulspannung und den technischen Vorgaben des Wechselrichters ab. Eine pauschale Anzahl gibt es nicht.

Was ist bei der Parallelschaltung von Solarmodulen zu beachten?

Die Module bzw. Strings sollten möglichst gleiche elektrische Eigenschaften und ähnliche Betriebsbedingungen aufweisen.

Benötigt man Sicherungen für parallel geschaltete PV-Strings?

Ja, bei mehreren parallel geschalteten Strings sind Sicherungen häufig erforderlich, um die Anlage vor Überströmen zu schützen.

Können unterschiedliche Solarmodule parallelgeschaltet werden?

Grundsätzlich ist das möglich, wird jedoch nicht empfohlen, da unterschiedliche Kennwerte zu Leistungsverlusten führen können.

Wie viele PV-Strings können parallelgeschaltet werden?

Das hängt von den technischen Grenzwerten des Wechselrichters, der Verkabelung und der Absicherung ab. Die zulässige Anzahl sollte immer anhand der Herstellerangaben berechnet werden.

Fazit

Die Parallelschaltung von PV-Strings ist eine bewährte Methode, um die Leistung einer Solaranlage zu erhöhen, ohne die Systemspannung zu verändern. Sie eignet sich besonders für größere Anlagen mit mehreren identischen Strings, begrenzter Wechselrichterspannung oder unterschiedlichen Modulfeldern. Gleichzeitig müssen Stromstärken, Kabelquerschnitte, Sicherungen und die Kompatibilität der Strings sorgfältig geplant werden.

Moderne Speicherlösungen mit mehreren MPPT-Eingängen, wie der Jackery SolarVault 3 Pro, bieten zusätzliche Flexibilität bei der Integration verschiedener PV-Flächen. Wer die technischen Anforderungen berücksichtigt, kann mit einer Parallelschaltung die verfügbare Solarenergie effizient nutzen und den Eigenverbrauch weiter steigern.