PV-Stringplanung: Wie Module und Wechselrichter optimal zusammenpassen

Stringplanung: Das elektrische Herzstück der PV-Anlage

Die Stringplanung bestimmt, wie viele Module in Reihe und wie viele Strings parallel geschaltet werden. Eine fehlerhafte Planung kann zu Ertragsverlusten, Wechselrichterproblemen oder sogar Schäden führen.

Physikalische Grundlagen

Reihenschaltung (String):

• Spannungen addieren sich
• Strom bleibt gleich

Parallelschaltung (mehrere Strings):

• Ströme addieren sich
• Spannung bleibt gleich

Wechselrichter-Eingangsgrenzen

Jeder Wechselrichter hat:

• Max. DC-Eingangsspannung (z.B. 1.000 V oder 1.500 V) → bestimmt Maximalzahl Module im String
• MPP-Spannungsbereich (z.B. 200–800 V) → der Wechselrichter arbeitet optimal in diesem Bereich
• Min. Startspannung (z.B. 150 V) → Anlage startet erst, wenn String-Spannung diesen Wert erreicht

Temperaturabhängigkeit der Spannung

Kalt = hohe Spannung, warm = niedrige Spannung

Siliziummodule haben einen negativen Spannungs-Temperaturkoeffizienten:

• Typisch: −0,27 bis −0,35 %/°C (am Spannungs-Temperaturkoeffizient des Datenblatts ablesen)
• Bei −10°C erzeugt ein Modul ca. 12 % mehr Spannung als bei 25°C (STC)

Kritisch für die Planung: Maximale String-Spannung tritt bei niedrigsten Temperaturen auf → muss unter max. DC-Eingangsspannung des WR bleiben.

Berechnungsbeispiel

Modul: 400 Wp, Voc = 41,5 V, Vmpp = 33,8 V, Temperaturkoeffizient = −0,27 %/°C Wechselrichter: Max. DC 1.000 V, MPP-Bereich 200–800 V

Maximalspannung bei −10°C: Spannungserhöhung = −0,27 % × (25 − (−10)) = −0,27 % × 35 = 9,45 % Voc bei −10°C = 41,5 V × (1 + 0,0945) = 45,4 V

Maximale Modulanzahl: 1.000 V / 45,4 V = 22 Module pro String (abrunden!)

Mindestmodulanzahl (MPP-Mindestspannung): 200 V / 33,8 V = 6 Module (bei 25°C)

Optimaler String: 18–22 Module → typisch 20 Module.

Mehrere MPP-Tracker

Bei modernen Wechselrichtern mit 2–4 MPP-Trackern können:

• Ost- und Westdächer getrennt optimiert werden
• Unterschiedlich geneigte Dachflächen separat geführt werden
• Teilweise verschattete Bereiche isoliert betrieben werden

Regel: Jeder MPP-Tracker braucht mindestens einen String. Module unterschiedlicher Ausrichtung gehören auf getrennte Tracker.

Tools für die Stringplanung

• SMA String Sizing Tool
• Fronius String Calculator
• SolarEdge Designer
• PVsol (professionell)
• Wechselrichter-Datenblatt: stets Referenz für MPP-Bereiche

Fazit

Korrekte Stringplanung ist essentiell für sichere und ertragreiche PV-Anlagen. Für Anlagen über 10 kWp sollte ein Fachbetrieb die Planung durchführen und dokumentieren.