Inhalt:
- Einführung
- Vergleich: Reihenschaltung, Parallelschaltung und Hybrid-Schaltung
- Vor- und Nachteile der Reihen-, Parallel- und Hybrid-Schaltung
- Welche Methode ist die beste für Ihr System?
- Häufige Probleme und Systemoptimierung
- Fazit
Einführung
Sie möchten, dass Ihre Solarmodule die maximale Energiemenge liefern?
Dann sollten Sie wissen: Nicht nur die Qualität der Module, sondern auch die Art der Verkabelung hat großen Einfluss auf die Leistung Ihrer Photovoltaikanlage.
Ihre Module können auf drei Arten verbunden werden:
- Reihenschaltung – Spannung addiert sich, Strom bleibt konstant
- Parallelschaltung – Strom addiert sich, Spannung bleibt konstant
- Hybrid-Schaltung – Kombination aus beiden Methoden für mehr Flexibilität und Stabilität
Nur mit der passenden Verkabelungsart und Modulleistung kann Ihr Solardach sein volles Potenzial entfalten.
Vergleich: Reihenschaltung, Parallelschaltung und Hybrid-Schaltung
Beim Aufbau einer Photovoltaikanlage ist es entscheidend, die Unterschiede zwischen den verschiedenen Verschaltungsarten zu verstehen.
Je nach Verbindung – in Reihe, parallel oder in einer Hybrid-Schaltung – verändern sich das Verhalten von Spannung, Stromfluss und Systemeffizienz deutlich.
Reihenschaltung
Bei der Reihenschaltung werden die Photovoltaikmodule nacheinander verbunden, wobei der Pluspol eines Moduls an den Minuspol des nächsten angeschlossen wird.
Dadurch addieren sich die Spannungen, während der Strom konstant bleibt.
- Beispiel: Vier in Reihe geschaltete 500W TOPCon-PV-Module erzeugen gemeinsam eine
- Systemspannung von rund 148 V bei einem Strom von 13,5 A – genau wie in der Abbildung dargestellt.
Diese Verschaltungsart eignet sich besonders für Anlagen, die eine höhere Spannung benötigen, etwa beim Einsatz von String-Wechselrichtern.
Zudem ist sie bei langen Kabelstrecken effizient, da geringere Stromstärken Leitungsverluste reduzieren und dünnere Kabel ausreichen.
Parallelschaltung
Bei der Parallelschaltung werden die Pluspole aller Module miteinander verbunden, ebenso die Minuspole.
Dadurch bleibt die Spannung konstant, während sich der Strom mit jedem zusätzlichen Modul erhöht.
- Beispiel: Vier parallel geschaltete 500W TOPCon-Module erzeugen gemeinsam eine
- Systemspannung von etwa 37,1 V bei einem Gesamtstrom von 53,9 A, wie in der Abbildung dargestellt.
Diese Verschaltungsart wird häufig in Niederspannungssystemen oder bei Speicherlösungen mit Batterien eingesetzt, bei denen ein höherer Strom für ein schnelleres Laden erforderlich ist.
Gleichzeitig erfordert der höhere Strom größere Kabelquerschnitte und geeignete Schutzvorrichtungen, um Überhitzung zu vermeiden.
Hybrid-Schaltung (Reihen-Parallelschaltung)
Die Serien-Parallel-Schaltung vereint die Vorteile von Reihen- und Parallelschaltung.
Zuerst werden mehrere Module in Reihe verbunden, um die Spannung zu erhöhen, anschließend mehrere dieser Strings parallel, um den Strom zu steigern.
- Beispiel: Acht 500W TOPCon-Module bilden vier Strings zu je zwei Modulen in Reihe.
Gemeinsam erzeugen sie eine - Systemspannung von etwa 74,2 V bei einem Gesamtstrom von 53,9 A, wie in der Abbildung gezeigt.
Diese Verschaltungsart bietet eine gute Balance zwischen Spannung und Strom und wird häufig in größeren PV-Anlagen eingesetzt.
Sie erfordert jedoch eine sorgfältige Auslegung der Stringlängen und passende Schutzkomponenten.
Vor- und Nachteile der Reihen-, Parallel- und Hybrid-Schaltung
Jede Verschaltungsart – Reihen-, Parallel- oder Hybrid-Schaltung – hat eigene Vor- und Nachteile, die Leistung, Effizienz und Planung einer PV-Anlage beeinflussen.
Reihenschaltung
Vorteile
- Höhere Spannung: Reihenschaltungen sind ideal für Systeme, die eine höhere Spannung benötigen, etwa für netzgekoppelte Anlagen oder String-Wechselrichter.
- Effizientere Energieübertragung: Durch die höhere Spannung treten über längere Kabelwege geringere Leitungsverluste auf.
- Kostenvorteil bei der Verkabelung: Da der Strom niedriger bleibt, können dünnere und somit günstigere Kabel eingesetzt werden.
Nachteile
- Empfindlich gegenüber Verschattung: Ein verschattetes oder defektes Modul reduziert die Leistung des gesamten Strings. In solchen Fällen sind Parallel- oder Hybrid-Schaltungen oft die bessere Wahl.
- Erhöhtes Spannungsrisiko: Höhere Systemspannungen erfordern geeignete Schutzmaßnahmen und eine fachgerechte Installation, insbesondere bei Hochspannungsanlagen.
Parallelschaltung
Vorteile
- Höherer Strom: Parallelschaltungen summieren den Strom der einzelnen Module. Dadurch eignen sie sich für Systeme, die eine höhere Stromstärke bei konstanter Spannung benötigen, etwa in Kombination mit MPPT-Ladereglern oder Batteriespeichern.
- Bessere Verschattungstoleranz: Wird ein Modul teilweise verschattet, bleibt die Leistung der übrigen Module erhalten. Parallelschaltungen sind daher widerstandsfähiger gegenüber Teilverschattung.
- Konstante Spannung: Die Spannung bleibt auf dem Niveau eines einzelnen Moduls, unabhängig von der Anzahl der angeschlossenen Module – ein Vorteil für Niederspannungssysteme und sensible Wechselrichter.
- Einfache Erweiterung: Zusätzliche Module können problemlos integriert werden, ohne die Spannungsgrenze des Wechselrichters zu überschreiten.
Nachteile
- Höhere Leitungsverluste: In größeren Anlagen führen höhere Ströme zu stärkeren Energieverlusten über lange Kabelwege.
- Erhöhte Wärmeentwicklung: Durch den höheren Strom kann sich das System stärker erwärmen, was die Effizienz verringert.
- Größerer Kabelquerschnitt erforderlich: Um Überhitzung zu vermeiden, sind dickere und damit teurere Kabel nötig.
Bildunterschrift: Installiert mit 222 Twisunpro Full Black 450W Modulen, verschaltet in 13–15er Strings für eine effiziente und stabile Systemleistung.
Hybrid-Schaltung
Vorteile
- Ausgewogene Leistung: Die Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung ermöglicht eine stabile Balance zwischen Spannung und Strom, was den Energiefluss optimiert.
- Bessere Verschattungstoleranz: Bei Teilverschattung wirken sich schwächere Module weniger stark auf das Gesamtsystem aus als bei reiner Reihenschaltung.
- Hohe Systemflexibilität: Hybrid-Schaltungen lassen sich leicht an unterschiedliche Dachneigungen, Modulgruppen oder Leistungsbereiche anpassen – ideal für größere PV-Anlagen mit variabler Ausrichtung.
Nachteile
- Komplexere Planung: Die Kombination verschiedener Stränge erfordert eine präzise Auslegung und ein sorgfältiges String-Design.
- Höherer Installationsaufwand: Mehr Kabel und Verbindungen erhöhen den Montageaufwand sowie potenzielle Fehlerquellen.
- Ungleichmäßige Lastverteilung: Ohne genaue Abstimmung können Unterschiede zwischen den Strings zu Leistungsverlusten führen.
Reihen-, Parallel- oder Hybrid-Schaltung: Welche Konfiguration passt am besten zu Ihrer PV-Installation?
Die optimale Verschaltungsart hängt von mehreren Faktoren ab – insbesondere von Spannungsanforderungen, Verschattung, Kabellängen und der Systemgröße.
Beispiel:
In einem netzgekoppelten PV-System mit acht TOPCon Twisun Pro 450W Modulen (je 41,6 V und 10,8 A) werden die Module in Reihe verschaltet, um eine Systemspannung von rund 333 V zu erreichen. Diese Spannung liegt im optimalen Arbeitsbereich moderner String-Wechselrichter und reduziert Leitungsverluste bei längeren Kabelwegen.
Reihenschaltung:
8 Module × 41,63 V = ≈ 333 V (der Strom bleibt bei 10,8 A).
Ein MPPT-Wechselrichter passt die Spannung automatisch an und maximiert die Energieausbeute.
Diese Konfiguration eignet sich besonders für Wohngebäude und gewerbliche Dächer mit geringer Verschattung und zentralem Wechselrichter.
Bildunterschrift:Installiert mit 19 Twisunpro Full Black 450W Modulen, verschaltet in 12er Strings für einen effizienten Wechselrichterbetrieb und stabile Systemleistung.
Beispiel
In einem Batteriespeichersystem oder Off-Grid-System mit vier TOPCon Twisun Pro 450W PV-Modulen (je 41,6 V und 10,8 A) werden die Module parallel geschaltet, um die Spannung auf etwa 41,6 V zu halten und den Strom auf rund 43,2 A zu erhöhen. Diese Auslegung ist typisch für niederspannungsbasierte Speicher- oder Inselanlagen.
Parallelschaltung:
4 Module × 10,8 A = 43,2 A (Spannung = 41,6 V)
Sie eignet sich besonders für teilverschattete Dächer oder Batteriesysteme, die einen höheren Ladestrom benötigen.
Ein MPPT-Laderegler nutzt die Eingangsleistung optimal und verbessert die Ladeeffizienz spürbar.
Beispiel
In einer gewerblichen Dachanlage mit zwölf 450W N-Type TOPCon Modulen (je 41,6 V und 10,8 A) werden jeweils sechs Module in Reihe geschaltet und die beiden Strings anschließend parallel verbunden.
Auf diese Weise kombiniert das System höhere Spannung mit erhöhtem Strom und bleibt zugleich unempfindlicher gegenüber Teilverschattung.
Hybrid-Schaltung:
6 Module × 41,63 V = ≈ 250 V pro String → 2 Strings parallel = Strom ≈ 21,6 A
Diese Konfiguration sorgt für eine effiziente Energieübertragung bei langen Kabelwegen und stabile Erträge, selbst wenn einzelne Bereiche des Dachs weniger Sonnenlicht erhalten.
Sie eignet sich besonders für mittelgroße bis große Dachanlagen mit unterschiedlichen Einstrahlungsbedingungen und zentralem MPPT-Wechselrichter.
Häufige Probleme und Systemoptimierung bei Reihen-, Parallel- und Hybrid-Schaltungen
In Photovoltaikanlagen hängt die langfristige Leistung stark von der gewählten Verschaltungsart ab. Ob Reihen-, Parallel- oder Hybrid-Schaltung – jede beeinflusst Spannung, Stromfluss und Wärmeentwicklung und wirkt sich direkt auf Effizienz, Wartung und Sicherheit aus.
Ein gutes Verständnis typischer Fehlerquellen und gezielter Wartungsmaßnahmen hilft, Energieverluste zu vermeiden und die Zuverlässigkeit des Systems langfristig zu sichern.
1. Wartung und Fehleranalyse
Reihenschaltung:
Hier addieren sich die Modulspannungen, während der Strom gleich bleibt. Das sorgt für effiziente Übertragung, macht das System aber anfällig für Ausfälle einzelner Module. Schon eine Verschattung oder ein Zellschaden kann die Leistung des gesamten Strings mindern. Regelmäßige Spannungsprüfungen sind daher wichtig.
Typische Probleme:
- Spannungsabweichungen: Ein Modul mit niedriger Spannung reduziert den Gesamtertrag.
- Lockere Steckverbindungen: Verursachen Spannungsverluste oder Kurzschlüsse.
- Verschmutzungen: Staub oder Schnee senken die Lichtdurchlässigkeit.
Parallelschaltung:
Hier bleibt die Spannung konstant, während sich die Ströme addieren. Der Ausfall eines Moduls beeinträchtigt den Rest kaum, doch zu viele parallele Strings können den Systemstrom überlasten.
Typische Probleme:
- Überstrom: Zu viele Parallelen führen zu erhöhter Wärmeentwicklung.
- Kontaktlockerungen: Hohe Ströme beschleunigen Materialermüdung.
- Einzelmodulausfall: Führt nur zu geringem Stromverlust.
Hybrid-Schaltung:
Kombiniert Spannungserhöhung und Stromverteilung. Fehler in einem String können beide Parameter beeinflussen, regelmäßige Sicht- und Isolationsprüfungen sind hier besonders wichtig.
2. Systemkostenanalyse
Reihenschaltung:
Reihenschaltungen sind meist günstiger in der Anschaffung, da Verkabelung und Installation einfach sind. Material- und Arbeitskosten liegen zusammen bei rund 2.000–3.000 € pro kWp.
Langfristig entstehen jedoch höhere Wartungskosten, da der Ausfall einzelner Module den gesamten String beeinflusst. Die jährliche Wartung kostet etwa 250–400 €, ein Modultausch 1.200–1.500 € alle 10–12 Jahre.
Parallelschaltung:
Parallele Systeme sind teurer im Aufbau (3.500–5.000 € pro kWp), benötigen aber stärkere Kabel und Wechselrichter. Dafür bieten sie mehr Redundanz und geringere Ausfallraten. Die Wartung ist einfacher, mit 200–300 € jährlich, und Module müssen nur alle 12–15 Jahre ersetzt werden. Langfristig meist wirtschaftlicher.
Hybrid-Schaltung:
Hybrid-Systeme kombinieren beide Ansätze und kosten im Schnitt 3.000–4.000 € pro kWp. Sie erfordern eine präzisere Planung, bieten aber gute Balance zwischen Spannung, Strom und Wartungsaufwand. Mit 200–350 € jährlicher Wartung gelten sie als stabile Lösung für Dächer mit gemischten Einstrahlungsbedingungen.
3. Sicherheits- und Installationsempfehlungen
Bei jeder Verschaltungsart steht Sicherheit an erster Stelle. Eine fachgerechte Planung und Installation ist entscheidend für die langfristige Stabilität und einen störungsfreien Betrieb.
Reihenschaltung:
Da sich hier die Spannungen addieren, müssen Wechselrichter, Schutzschalter und Kabel für höhere Spannungen ausgelegt sein. Eine saubere Erdung und Überspannungsschutz verhindern elektrische Risiken.
Parallelschaltung:
Durch die höheren Ströme sind Kabelquerschnitte und Sicherungen sorgfältig zu dimensionieren. Überlastschutz und korrekt montierte Steckverbindungen verhindern Erwärmung oder Brandgefahr.
Hybrid-Schaltung:
Kombiniert Spannung und Strombelastung, daher sind Planung und Absicherung komplexer. Überspannungs- und Überstromschutz sowie ein zuverlässiges Batteriemanagementsystem (BMS) sichern hier die Systemstabilität.
Umwelteinflüsse:
Temperatur, Feuchtigkeit und Staub wirken direkt auf Leistung und Sicherheit. Korrosionsbeständige Materialien, gute Wärmeableitung und wasserdichte Konstruktionen schützen die Anlage auch unter rauen Bedingungen.
Fazit
Die optimale Verschaltung Ihrer Solarmodule hängt von Systemgröße, Standort und Leistungszielen ab.
- Reihenschaltungen bieten höhere Spannung und eignen sich für lange Kabelwege oder kompakte Anlagen.
- Parallelschaltungen liefern mehr Strom und sind ideal bei variabler Einstrahlung oder Speichersystemen.
- Hybrid-Schaltungen kombinieren beide Ansätze und schaffen ein Gleichgewicht zwischen Effizienz, Flexibilität und Sicherheit.
Entscheidend ist, dass die Verschaltung zur technischen Auslegung und zum Ertragsziel Ihrer Anlage passt, nur so lässt sich das volle Potenzial moderner Module ausschöpfen.
Über Maysun Solar
Maysun Solar entwickelt seit 2008 hochwertige Photovoltaikmodule mit modernsten Technologien wie IBC Technologie, TOPCon Technologie und HJT Technologie. Unsere Module – von Dachanlagen bis zu Balkonkraftwerke – lassen sich flexibel in Reihen-, Parallel- oder Hybrid-Systeme integrieren und verbinden Effizienz mit Langlebigkeit für eine nachhaltige Energiezukunft.
Quellenverzeichnis
Yasaswini. (2024, 27. August). Sollten Solarmodule in Reihe oder parallel geschaltet werden? Solarprodukte-Informationen. https://blog.solarclue.com/blog/should-solar-panels-be-connected-in-series-or-parallel/
Ecoflow. (2024, 18. November). Solarmodule in Reihe oder parallel verbinden: Was ist besser? EcoFlow UK Blog. https://blog.ecoflow.com/uk/wiring-solar-panels-parallel-vs-series/
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