Spannung hängt von der Temperatur ab
Solarmodule in einem String sind in Reihe geschaltet, ihre Spannungen addieren sich. Der Wechselrichter verträgt aber nur eine bestimmte Höchstspannung und arbeitet nur in einem begrenzten MPP-Bereich optimal. Die Modulzahl pro String muss deshalb zwischen einer Unter- und einer Obergrenze liegen. Beide Grenzen hängen von der Temperatur ab, denn die Spannung eines Moduls steigt bei Kälte und sinkt bei Hitze.
Die Datenblattwerte gelten für Standardtestbedingungen, kurz STC, mit 25 °C Zelltemperatur. Der Temperaturkoeffizient gibt an, um wie viel Prozent sich die Spannung je Kelvin ändert, bei kristallinen Modulen meist zwischen −0,25 und −0,35 Prozent. An einem klaren Wintermorgen mit −10 °C liegt die Leerlaufspannung damit fast zehn Prozent über dem Datenblattwert.
Für die Obergrenze zählt die Leerlaufspannung bei der tiefsten erwarteten Temperatur. Sie darf die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters nie überschreiten, sonst drohen Schäden. Für die Untergrenze zählt die MPP-Spannung bei der höchsten Zelltemperatur im Sommer. Fällt sie unter den MPP-Bereich, kann der Wechselrichter die Leistung nicht mehr voll nutzen oder schaltet ab.
U(T) = U(STC) × (1 + TK ÷ 100 × (T − 25 °C)); n_max = abrunden(U_max ÷ Voc(T_min)); n_min = aufrunden(MPP_min ÷ Vmpp(T_max))
Auslegung in der Praxis
Als tiefste Modultemperatur wird in Deutschland häufig −10 °C angesetzt, in Höhenlagen oder bei sehr freier Aufständerung auch −15 bis −25 °C. Die Errichtungsnorm DIN VDE 0100-712 und die internationale Norm IEC 62548 verlangen, die maximale Spannung bei der niedrigsten zu erwartenden Temperatur zu bestimmen. Wählen Sie im Zweifel den kälteren Wert, denn eine Überspannung kann den Wechselrichter dauerhaft beschädigen.
Als höchste Zelltemperatur sind 70 °C für Aufdachanlagen mit Hinterlüftung ein verbreiteter Ansatz. Indachanlagen und schlecht belüftete Module werden heißer, dort sind 75 bis 80 °C realistischer. Nur die Untergrenze reagiert darauf; ein zu kurzer String verliert an heißen Tagen Ertrag, bleibt aber ungefährlich.
Viele Wechselrichter haben zusätzlich eine Startspannung und eine Nenneingangsspannung, bei der sie am effizientesten arbeiten. Ideal ist eine Stringlänge, deren MPP-Spannung im Normalbetrieb nahe dieser Nennspannung liegt. Bei mehreren MPP-Trackern rechnen Sie jeden Eingang einzeln und beachten zusätzlich den maximalen Eingangsstrom je Tracker, den dieser Rechner nicht prüft.
Die Berechnung ersetzt nicht die Auslegungssoftware des Wechselrichterherstellers und nicht die Planung durch eine Elektrofachkraft. Arbeiten an der Gleichstromseite einer Photovoltaikanlage sind wegen der hohen Spannungen gefährlich und Fachleuten vorbehalten. Verbindlich sind die Datenblätter von Modul und Wechselrichter sowie die geltenden Normen.
Tipps und typische Fehler
String sicher auslegen.
- Kälte: Begrenzt nach oben.
- Hitze: Begrenzt nach unten.
- Datenblatt: Werte übernehmen.
- Fachkraft: DC-Seite gefährlich.
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Häufige Fragen
Wie viele Solarmodule darf ich in Reihe schalten?
So viele, dass die Leerlaufspannung bei Kälte unter der Höchstspannung des Wechselrichters bleibt und die MPP-Spannung im Sommer über dem MPP-Bereich liegt.
Warum steigt die Modulspannung bei Kälte?
Die Spannung von Solarzellen hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, sie nimmt bei sinkender Temperatur zu.
Welche Mindesttemperatur setze ich an?
In Deutschland meist −10 °C, in Höhenlagen tiefer. Im Zweifel den kälteren Wert wählen.
Was passiert, wenn der String zu lang ist?
Die Leerlaufspannung kann an kalten Tagen die Höchstspannung des Wechselrichters überschreiten und ihn beschädigen.
Was passiert bei einem zu kurzen String?
An heißen Tagen fällt die Spannung unter den MPP-Bereich, der Ertrag sinkt.
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Rechtlicher Hinweis: Die Werte sind Richtwerte. Arbeiten an Elektro-, Gas- und Heizungsanlagen dürfen nur zugelassene Fachbetriebe ausführen; Angaben der Hersteller und Versorger gehen vor.
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