Solarmodul-Verdrahtung optimieren: Anleitung zur Reihenschaltung-Parallelschaltung

Reihenschaltung-Parallelschaltung von Solarmodulen an Batterie und Wechselrichter

Für kleine Haushaltslasten ist die Reihen-Parallel-Kombination von Solarmodulen eine weniger übliche (aber mögliche) Verdrahtung zu Batterien, AC- und DC-Last über Laderegler, Batterie und USV/Wechselrichter. Für verschiedene mögliche Verdrahtungssysteme können wir Solarmodule und Batterien in Reihe, parallel oder komplex – also reihen-parallel – nach unseren Bedürfnissen und dem designed System verbinden.

In diesem Tutorial zeigen wir die Grundverdrahtung von Photovoltaik-Paneelen in Reihen-Parallel-Verbindung zu einer oder mehreren Batterien, Laderegler, AC- und DC-Last über Laderegler und einen Wechselrichter.

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Diese Anordnung ist nötig, wenn wir sowohl die Spannungsebene verdoppeln wollen (Spannung ist additiv, Strom gleich in Reihenschaltung) als auch den Ladestrom erhöhen wollen (Strom ist additiv, Spannung gleich in Parallelschaltung) vom Solarmodul zu Batterien und anderen Lastpunkten. In diesem Fall müssen wir mehrere Solarmodule (Photovoltaik-Array) in Reihen-Parallel-Verbindung zu Batterien und Lastpunkten anschließen.

Durch das Verbinden der Photovoltaik-Paneele in Reihen-Parallel-Konfiguration erhalten wir Vorteile beider Verbindungen: Verdopplung der Spannungsebene und Erhöhung des Stromwerts von Solarmodulen zu Batterien und AC/DC-Last.

Spannung & Strom in Reihen-Parallel geschalteten Solarmodulen

Angenommen, wir haben 12 V, 10 A, 120 W Solarmodule in Reihen-Parallel-Verbindung.

Ein Satz von zwei in Reihe geschalteten Solarmodulen:

Reihenspannung:

V₁ + V₂ ….. + V_n

12 V + 12 V = 24 V. … (Spannung ist additiv in Reihenschaltung)

Reihen Strom:

I₁ = I₂ ….. = I_n

10 A = 10 A = 10 Ah … (Strom ist gleich in Reihenschaltung).

Nun haben wir zwei Sätze in Reihe geschalteter Solarmodule. Verbinden wir diese beiden Sätze parallel:

Parallelspannung:

V₁ = V₂ ….. = V_n

24 V = 24 V = 24 V … (Spannung ist gleich in Parallelschaltung)

Parallelstrom:

I₁ + I₂ ….. + I_n

10 A + 10 A = 20 A … (Strom ist additiv in Parallelschaltung).

Schließlich erhalten wir 24 V, 20 A aus vier PV-Paneelen je 12 V und 10 A – wir haben sowohl Spannung als auch Stromkapazität der Solarmodule verdoppelt, z. B. Spannung von 12 V auf 24 V und Stromstärke von 10 Ah auf 200 Ah durch Verbinden von PV-Paneelen in Reihen-Parallel-Konfiguration.

Verdrahtung von Photovoltaik-Paneelen in Reihen-Parallel-Verbindung

Für diese Verdrahtung zwei Sätze (Paare) von PV-Paneelen bilden und in Reihe schalten. So haben Sie zwei Paare in Reihe geschalteter Solarmodule. Nun verbinden Sie die beiden Sätze in Reihe geschalteter Solarmodule parallel wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Jetzt haben Sie vier 12 V, 10 A Solarmodule in Reihen-Parallel-Konfiguration.

Als nächsten Schritt können Sie diese Solarmodule an einen Laderegler anschließen. Eine grundlegende DC-Last (12 oder 24 V) kann direkt durch Anschluss an den Laderegler betrieben werden.

Die AC-Last kann auf zwei Arten versorgt werden. Erstens direkt durch Solarstrom bei normaler Sonneneinstrahlung (Tag). Zweitens kann die AC-Last (120 V/230 V AC) durch die in den Batterien gespeicherte Energie über einen Wechselrichter bei Beschattung (oder Nacht) versorgt werden. Beachten Sie, dass die Anzahl der Solarmodule und Batterien von den Lastanforderungen abhängt, wobei Solarmodule die Batterien laden und gleichzeitig die AC-Last versorgen.

Das folgende Solarmodul- und Batterie-Verdrahtungsschema zeigt wie man vier 12 V Solarmodule in Reihen-Parallel-Verbindung an eine 24 V, 400 Ah Batterie mit automatischem Wechselrichtersystem anschließt. Beachten Sie, dass die Anzahl der Solarmodule und Batterien vom Systemdesign und den Lastanforderungen abhängt – mehrere Batterien und Solarmodule können in Reihe, parallel oder reihen-parallel verbunden werden, um den Ah-Wert und die Speicherkapazität zu erhöhen (wir haben dies in vorherigen Beiträgen besprochen).

Diese Verdrahtung ist vollständig automatisch dank Auto-USV-Verdrahtung – kein separater automatischer oder manueller Umschalter / ATS-Schalter nötig, um zwischen Solarstrom oder Batteriespeicherstrom zu den Lastpunkten zu wechseln.

Wissenswert:

• Strom ist additiv, Spannung gleich in Parallelschaltung.
• Strom gleich, Spannung additiv in Reihenschaltung.
• Nur gleichwertige Solarmodule können in Reihe, parallel oder reihen-parallel geschaltet werden.
• Ein 12 V Solarmodul kann nur in (Reihe, parallel oder reihen-parallel) mit einem anderen 12 V Solarmodul geschaltet werden.
• Ein 12 V Solarmodul sollte nicht (in Reihe, parallel oder reihen-parallel) an ein 6 V oder 24 V Solarmodul angeschlossen werden.

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