Solarmodule in Reihe oder parallel schalten? Unterschiede, Vorteile und Tipps

Die Leistung einer Photovoltaikanlage hängt nicht nur von der Modulqualität ab, sondern auch davon, wie sie miteinander verbunden sind. Gerade bei mehreren Dachflächen oder wechselnden Lichtverhältnissen stellt sich eine zentrale Frage: Wie verschaltet man Solarmodule am besten? In diesem Artikel erfahren Sie alles Wissenswerte rund um die Reihen- und Parallelschaltung von Solarmodulen.

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Was ist eine Reihenschaltung von Solarmodulen?

Bei der Reihenschaltung von Solarmodulen werden die Plus- und Minuspole der Module miteinander verbunden. Die Spannung der einzelnen Module addiert sich, der Strom bleibt gleich. Diese Verschaltung eignet sich für Anlagen mit einheitlicher Ausrichtung und ohne Verschattung. Sie ermöglicht eine hohe Systemspannung und eine einfache Anbindung an den Wechselrichter mit nur einem MPP-Tracker.

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Was ist eine Parallelschaltung von Solarmodulen?

Bei einer Parallelschaltung von Solarmodulen bleibt die Spannung gleich, während sich der Strom der einzelnen Module addiert. Diese Verschaltung eignet sich besonders bei teilverschatteten oder unterschiedlich ausgerichteten Modulen, da jedes Modul unabhängig arbeiten kann. Der Ertrag bleibt stabiler bei Verschattung, allerdings ist die Verkabelung aufwendiger und es werden spezielle Wechselrichter oder Optimierer benötigt.

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Solarmodule in Reihe oder parallel schalten – die Unterschiede im Überblick

Bei der Reihenschaltung steigt die Spannung mit jedem Modul, der Strom bleibt gleich. Bei der Parallelschaltung bleibt die Spannung gleich, der Strom erhöht sich. Reihenschaltungen eignen sich für unverschattete Flächen, Parallelschaltungen sind besser bei Verschattung oder unterschiedlichen Ausrichtungen. Auch der Wechselrichter muss je nach Verschaltung angepasst werden.

Im Folgenden finden Sie einen umfassenden Vergleich zwischen der Reihen- und Parallelschaltung.

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Wann sollte man Module in Reihe schalten?

Solarmodule sollten in Reihe geschaltet werden, wenn alle Module gleich ausgerichtet und unverschattet sind. Diese Verschaltung sorgt für eine höhere Spannung bei gleichbleibendem Strom und ist ideal für Anlagen mit passendem Wechselrichter. Sie ist besonders effizient bei einheitlichen Bedingungen und reduziert den Verkabelungsaufwand.

Wann ist eine Parallelschaltung besser?

Eine Parallelschaltung ist geeigneter, wenn Solarmodule unterschiedlich ausgerichtet sind oder teilweise verschattet werden. In dieser Konfiguration arbeitet jedes Modul unabhängig, wodurch Leistungsverluste durch Verschattung minimiert werden. Auch bei kleinen 12- oder 24-Volt-Systemen mit niedriger Systemspannung, etwa bei Inselanlagen, ist die Parallelschaltung vorteilhaft. Sie erfordert jedoch spezielle Wechselrichter oder Laderegler.

Kombinierte Verschaltung: In Reihe und parallel

Bei der Hybridverschaltung werden mehrere Reihenschaltungen (Strings) parallel miteinander verbunden. Ein typisches Beispiel: Zwei Strings mit je fünf in Reihe geschalteten Modulen werden parallel verschaltet. Diese Methode kombiniert die Vorteile beider Schaltungsarten – höhere Spannung durch die Reihenschaltung und höhere Stromstärke durch die Parallelschaltung.

Eine kombinierte Verschaltung ist sinnvoll, wenn viele Module verbaut werden und dabei unterschiedliche Bereiche gleichmäßig verschaltet werden sollen. Sie eignet sich besonders bei größeren PV-Anlagen auf Einfamilienhäusern mit mehreren Dachflächen, die ähnliche Ausrichtung und Einstrahlung haben. Auch bei Hybridwechselrichtern oder Batteriesystemen mit bestimmten Spannungs- und Stromvorgaben kann diese Lösung optimal sein.

Für die kombinierte Verschaltung ist ein Wechselrichter mit mehreren MPPTs erforderlich, um beide parallelen Strings separat zu optimieren. Die Gesamtspannung der parallelen Strings muss dabei in den zulässigen Eingangsspannungsbereich passen. Zudem müssen Kabelquerschnitte und Absicherungen auf den erhöhten Strom durch die Parallelschaltung ausgelegt werden.

Wie hängen MPPT und Wechselrichter mit der Verschaltung zusammen?

Der MPPT (Maximum Power Point Tracker) sorgt dafür, dass die Solarmodule stets mit der optimalen Spannung und Stromstärke betrieben werden. Er passt die Arbeitspunkte dynamisch an, um aus jedem angeschlossenen String die maximale Leistung herauszuholen.

Bei Reihenschaltungen reicht in der Regel ein MPPT pro String, da alle Module dieselben Bedingungen haben. Bei Parallelschaltungen oder Hybridverschaltungen mit mehreren Strings ist es wichtig, dass der Wechselrichter über mehrere MPPT-Eingänge verfügt. Nur so können unterschiedlich stark beschienene oder ausgerichtete Modulgruppen unabhängig optimiert werden.

Ein falsch konfigurierter MPPT-Eingang kann dazu führen, dass der gesamte String unter dem Niveau eines verschatteten Moduls arbeitet. Daher ist die korrekte Kombination aus Verschaltungsart, MPPT-Anzahl und Wechselrichterauslegung entscheidend für den Ertrag.

Was passiert bei Verschattung?

Verschattung wirkt sich je nach Verschaltungsart unterschiedlich stark auf die Leistung der Solaranlage aus:

Bei einer Reihenschaltung beeinflusst ein verschattetes Modul den gesamten String. Da alle Module denselben Strom führen, reduziert ein schwaches Glied die Leistung aller anderen. In extremen Fällen kann der ganze String ausfallen. Bypass-Dioden in den Modulen leiten den Strom an verschatteten Zellen vorbei, begrenzen den Ertragsverlust aber nur teilweise.

Bei einer Parallelschaltung arbeitet jedes Modul unabhängig. Wird ein Modul verschattet, sinkt nur dessen Beitrag – die restlichen Module produzieren weiter mit voller Leistung. Daher eignet sich diese Verschaltung besser für Dächer mit Teilverschattung durch Bäume, Kamine oder Gauben.

MPPTs helfen zusätzlich, Ertragsverluste bei Verschattung zu reduzieren. Hat der Wechselrichter mehrere MPPTs, können unterschiedlich verschattete Strings separat optimiert werden. Bei komplexeren Fällen bieten Leistungsoptimierer oder Modul-Wechselrichter eine noch genauere Einzelmodulregelung.

Häufige Fehler bei der Verschaltung

Bei der Planung und Umsetzung der Modulverschaltung passieren häufig vermeidbare Fehler, die den Ertrag der PV-Anlage dauerhaft schmälern können. Die wichtigsten Stolperfallen:

• Zu viele Module in Reihe geschaltet: Wird die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters überschritten – insbesondere bei kalten Temperaturen – kann es zu Schäden oder Abschaltungen kommen.
• Unterschiedlich ausgerichtete Module in einem String: Module mit verschiedenen Neigungen oder Himmelsrichtungen erzeugen unterschiedliche Stromstärken. In Reihenschaltung bremst das schwächste Modul den gesamten String aus.
• Teilverschattung im String nicht berücksichtigt: Verschattete Module reduzieren die Leistung des gesamten Strings drastisch. Die Platzierung muss verschattungsfrei oder mit MPPT-Logik geplant sein.
• Mischung verschiedener Modultypen in einem String: Module mit unterschiedlichen Leistungsdaten (z. B. Wattzahl, Spannung) sollten nicht zusammen verschaltet werden. Sie arbeiten sonst ineffizient und erzeugen Leistungsverluste.
• Fehlende Absicherung bei Parallelschaltung: Werden mehrere Strings parallel verschaltet, sind Rückströme möglich. Eine Absicherung mit Sicherungen oder Rückstromsperren ist dann zwingend notwendig.
• MPPT-Anzahl des Wechselrichters falsch geplant: Wenn nur ein MPPT vorhanden ist, können keine unterschiedlich ausgerichteten Strings unabhängig optimiert werden. Das verringert die Gesamtleistung der Anlage.
• Falsche Kabeldimensionierung: Zu dünne Kabel verursachen Verluste durch Erwärmung. Bei Parallelschaltungen mit höherem Strom muss der Querschnitt entsprechend angepasst werden.

Tipps zur Planung der Verschaltung

Eine durchdachte Verschaltung ist entscheidend für den langfristigen Ertrag der Photovoltaikanlage. Mit den folgenden Tipps lassen sich typische Fehler vermeiden und die Anlage optimal auf die baulichen Gegebenheiten abstimmen:

• Verschattung frühzeitig analysieren: Schon in der Planungsphase sollten potenzielle Verschattungen durch Bäume, Kamine oder Nachbargebäude erkannt werden. Tools wie ein LiDAR-Scan oder eine Photogrammetrie helfen, kritische Bereiche exakt zu identifizieren.
• Module mit gleicher Ausrichtung in einem String bündeln: Reihenschaltungen sollten nur Module enthalten, die gleich ausgerichtet und geneigt sind. So stellen Sie sicher, dass alle Module im gleichen Sonnenwinkel arbeiten und der String effizient läuft.
• MPPT-Eingänge sinnvoll nutzen: Wenn unterschiedliche Dachseiten vorhanden sind (z. B. Ost/West), sollten die Strings getrennt an jeweils einen eigenen MPPT-Eingang des Wechselrichters angeschlossen werden. So kann jede Seite individuell optimiert werden.
• Spannung und Strom mit Temperaturreserve berechnen: Die Leerlaufspannung steigt bei Kälte. Achten Sie bei der Reihenschaltung darauf, dass auch im Winter die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters nicht überschritten wird.
• Kompatibilität von Modulen und Wechselrichter prüfen: Spannung und Strom der verschalteten Strings müssen innerhalb der zulässigen Eingangsbereiche des Wechselrichters liegen. Herstellerdatenblätter helfen bei der Abstimmung.
• Keine Modultypen mischen: Verwenden Sie innerhalb eines Strings nur identische Module mit gleichem Nennwert. Mischverschaltungen führen zu Leistungsverlusten und ungleichem Verhalten bei Lichteinfall.
• Sicherungen bei Parallelschaltung nicht vergessen: Bei parallelen Strings können Rückströme entstehen. Jede Stringleitung sollte daher abgesichert werden, um Brand- oder Geräteschäden zu vermeiden.
• Kabeldimensionierung anpassen: Höherer Strom durch Parallelschaltungen erfordert dickere Leitungen. Planen Sie Kabelquerschnitte so, dass Spannungsverluste minimiert und thermische Belastungen vermieden werden.

Können unterschiedliche Module kombiniert werden?

Unterschiedliche Solarmodule sollten möglichst nicht kombiniert werden, da sie unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben. In einer Reihenschaltung begrenzt das schwächste Modul die Leistung aller anderen. In einer Parallelschaltung können Spannungsschwankungen zu Effizienzverlusten führen. Eine Kombination ist nur mit speziellen Leistungsoptimierern oder getrennten Strings an separaten MPPTs sinnvoll.

Kann man Strings nachträglich erweitern?

Strings können nachträglich erweitert werden, wenn Spannung und Strom weiterhin innerhalb der Grenzen des Wechselrichters liegen. Dabei müssen neue Module identisch zu den bestehenden sein oder separat an einem eigenen MPPT angeschlossen werden. Änderungen sollten sorgfältig geplant und elektrisch geprüft werden, da falsche Erweiterungen die Leistung der gesamten Anlage beeinträchtigen können.

Fazit: Reihe oder parallel – was ist besser?

Ob Reihenschaltung oder Parallelschaltung besser ist, hängt von den Bedingungen vor Ort ab. Wer hohe Erträge erzielen will, sollte die Verschaltung gezielt auf Modulstandort, Wechselrichter und Eigenverbrauch abstimmen – idealerweise mit Unterstützung durch Fachbetriebe oder Planungstools.

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