PV‑String: So planen Sie die Strings Ihrer Solaranlage richtig
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Stefano Fonseca ist Ingenieur für Energie und Umwelt mit über sechs Jahren Erfahrung in der technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Er kombiniert technisches Fachwissen mit einer Leidenschaft für verständliche Kommunikation. Seit mehr als fünf Jahren schreibt er als freiberuflicher Redakteur über erneuerbare Energien und nachhaltiges Wohnen, insbesondere über Photovoltaik und Wärmepumpen.
Die Planung einer Photovoltaikanlage beginnt nicht erst beim Wechselrichter und endet nicht bei der Anzahl der Module. Die String-Planung entscheidet darüber, ob Ihre Anlage effizient läuft oder ungenutztes Potenzial verschenkt wird. Was hinter dem sogenannten PV‑String steckt und warum er mehr als nur ein technisches Detail ist, erfahren Sie hier.
Was ist ein PV‑String?
Ein PV‑String ist eine Reihenschaltung mehrerer Solarmodule, die zusammen eine elektrische Spannung erzeugen und an einen Wechselrichter angeschlossen werden. Alle Module in einem String arbeiten wie ein Stromkreis. Die Spannung der Module addiert sich, während der Strom gleich bleibt. Die richtige String-Planung ist entscheidend für den Wirkungsgrad und die Sicherheit einer Photovoltaik-Anlage.
Warum ist die richtige String-Planung so wichtig?
Die richtige String-Planung ist entscheidend, damit die Photovoltaikanlage effizient arbeitet und keine Energieverluste entstehen. Falsch verschaltete oder ungleichmäßig ausgerichtete Module können die Leistung des gesamten Strings mindern. Auch Wechselrichter, Kabelquerschnitt und Verschattung müssen bei der Planung berücksichtigt werden. Eine durchdachte String-Planung sichert Ertrag, Langlebigkeit und Betriebssicherheit der PV-Anlage.
Wie viele Strings pro PV-Anlage?
Die Anzahl der Strings pro PV-Anlage hängt von der Anlagengröße, Dachausrichtung und dem Wechselrichter ab. In der Regel werden zwei bis vier Strings verwendet, bei größeren Anlagen auch mehr. Pro Dachfläche oder Ausrichtung ist meist ein eigener String sinnvoll, damit Sie Ertragseinbußen durch Verschattung oder unterschiedliche Einstrahlung vermeiden. Die genaue Anzahl wird bei der Anlagenplanung individuell festgelegt.
Wie viele Module pro String?
Die Anzahl der Module pro String hängt von der Modulspannung, der Wechselrichter-Auslegung und der Temperatur ab. In der Praxis umfasst ein PV‑String meist 8 bis 15 Module. Wichtig ist, dass die Gesamtsystemspannung die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters nicht überschreitet. Bei unterschiedlichen Dachausrichtungen sollten getrennte Strings verwendet werden, damit Leistungsverluste vermieden werden.
Wechselrichter und MPPT – wie hängen Sie mit PV-Strings zusammen?
Wechselrichter wandeln den Gleichstrom aus den PV-Strings in nutzbaren Wechselstrom um. Dabei nutzt der integrierte MPPT (Maximum Power Point Tracker) jeden String optimal aus, indem er kontinuierlich die ideale Spannung und Stromstärke einstellt. Für jeden MPP-Tracker sollte ein eigener String verwendet werden, besonders bei unterschiedlichen Ausrichtungen oder Verschattungen. So erzielt die Anlage höchste Erträge und vermeidet Leistungsverluste.
Warum 2 Strings pro MPPT?
Zwei Strings pro MPPT sind möglich, wenn beide exakt die gleichen elektrischen Eigenschaften haben. Das bedeutet: gleiche Modultypen, gleiche Anzahl, gleiche Ausrichtung und gleiche Verschattungssituation. Nur dann kann der MPPT für beide Strings denselben optimalen Arbeitspunkt bestimmen. Unterscheiden sich die Strings, kann der MPPT keinen gemeinsamen Punkt finden – das führt zu Ertragsverlusten. Bei abweichenden Bedingungen sollte jeder String einen eigenen MPPT erhalten.
Technische Aspekte der Verschaltung & Verkabelung
Die Verschaltung von PV‑Modulen zu Strings erfolgt in Reihenschaltung, wobei sich die Spannungen der einzelnen Module addieren. Alle Module eines Strings sollten baugleich und gleich ausgerichtet sein. Die Verkabelung erfolgt mit UV‑beständigen Solarkabeln, meist mit 4 mm² oder 6 mm² Querschnitt. Die Leitungslänge muss so kurz wie möglich gehalten werden, damit Verluste vermieden werden.
Die Stringleitungen führen zum Generatoranschlusskasten oder direkt zum Wechselrichter. Dort sind DC‑Trennschalter und Überspannungsschutz Pflicht. Wichtig ist, dass die maximale Systemspannung nicht überschritten wird – insbesondere bei tiefen Außentemperaturen, da die Leerlaufspannung dann ansteigt. Eine fehlerhafte Verkabelung kann zu Leistungsverlusten, Brandgefahr oder Schäden am Wechselrichter führen.
Herausforderungen & Fehlerquellen bei Strings
Eine der größten Herausforderungen bei PV-Strings ist die Teilverschattung. Schon ein verschattetes Modul senkt die Leistung des gesamten Strings. Auch unterschiedliche Ausrichtungen oder Neigungen innerhalb eines Strings führen zu Mismatch-Verlusten.
Weitere Fehlerquellen sind zu lange Leitungen, falsche Kabelquerschnitte, nicht kompatible Modultypen oder mangelhaft dimensionierte Wechselrichter. Zudem kann eine Überschreitung der zulässigen Systemspannung bei Kälte die Anlage beschädigen. Auch fehlerhafte Anschlussdosen, fehlender Überspannungsschutz oder eine schlechte Verbindungstechnik können Erträge mindern oder Sicherheitsrisiken verursachen. Eine sorgfältige Planung und fachgerechte Ausführung sind daher unerlässlich.
Tipps zur Planung und Ausführung von Strings
Damit Ihre Photovoltaikanlage dauerhaft effizient arbeitet, sollten Strings sorgfältig geplant und fachgerecht ausgeführt werden. Die folgenden Tipps helfen dabei, typische Fehler zu vermeiden und den Ertrag zu optimieren:
- Gleiche Ausrichtung und Neigung wählen: Module in einem String sollten identisch ausgerichtet und geneigt sein. Unterschiede führen zu ungleichen Stromstärken und mindern die Leistung.
- Nur baugleiche Module verschalten: Verwenden Sie innerhalb eines Strings nur Module mit gleicher Leistung, Spannung und Stromstärke. Mismatching reduziert den Gesamtwirkungsgrad.
- Verschattung unbedingt vermeiden: Schon geringe Schatten auf einem Modul können den Ertrag des gesamten Strings stark senken. Planen Sie Strings daher in schattenfreien Zonen.
- Stringlänge an den Wechselrichter anpassen: Achten Sie auf die Mindest- und Maximalspannung des Wechselrichters. Besonders bei niedrigen Temperaturen darf die Leerlaufspannung nicht überschritten werden.
- Passende Kabelquerschnitte verwenden: Der Kabelquerschnitt muss zur Leitungslänge und Stromstärke passen. Zu dünne Kabel verursachen Verluste und können überhitzen.
- Überspannungsschutz und Trennschalter integrieren: Jeder String sollte abgesichert sein, um Schäden bei Blitzschlag oder Fehlerströmen zu vermeiden. Trennschalter erleichtern Wartung und Reparatur.
- Strings dokumentieren und kennzeichnen: Eine saubere Dokumentation der Stringstruktur hilft bei späterer Fehlersuche und Wartung. Auch Monitoring-Systeme profitieren von klarer Zuordnung.
Fazit
Die richtige Planung von PV-Strings ist entscheidend für den Ertrag, die Sicherheit und die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage. Hausbesitzer sollten auf identische Module, passende Stringlängen und optimale Ausrichtung achten. Verschattung und Mismatching lassen sich durch getrennte Strings und mehrere MPPTs vermeiden. Auch die Verkabelung muss fachgerecht und normgerecht erfolgen. Wer auf diese Punkte achtet, holt das Maximum aus seiner PV-Anlage heraus.
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