Was ist ein String?
Ein String ist eine Reihenschaltung von Solarmodulen, bei der die einzelnen Module elektrisch hintereinander geschaltet werden. Diese Verschaltung addiert die Spannungen der Module bei gleichbleibendem Strom und ermöglicht so eineeffiziente Übertragung der erzeugten Energie zumWechselrichter. Strings sind das Herzstück moderner PV-Anlagen und bestimmen maßgeblich deren Performance und Sicherheit.
Grundlagen der String-Verschaltung
Die String-Verschaltung basiert auf dem Prinzip der Reihenschaltung und bietet entscheidende Vorteile:
Elektrische Grundlagen
Beispiel: 10 Module à 40V
String-Spannung: 400V DC
Vorteile der Reihenschaltung
Reduzierte Kabelquerschnitte
Hohe Spannung = niedrigerer Strom
Geringere Leitungsverluste
Verluste proportional zu I²
Kosteneinsparung
Weniger und dünnere Kabel
Einfache Installation
Standardisierte Verkabelung
MPPT-Effizienz
Optimaler Arbeitspunkt des Wechselrichters
String-Konfigurationen und Dimensionierung
Standard-String
8-12 Module
320-480V DC
3-5 kWp
Privathaushalt
Technische Daten:
Perfekt für Einfamilienhäuser
Hochleistungs-String
12-20 Module
480-800V DC
5-10 kWp
Gewerbe/große Dächer
Technische Daten:
Gewerbeanlagen und große Dächer
Kurz-String
4-8 Module
160-320V DC
1,5-3 kWp
Verschattete Bereiche
Technische Daten:
Bei Verschattung oder kleinen Flächen
String-Dimensionierung und Auslegung
Die korrekte String-Dimensionierung ist entscheidend für optimale Performance und Sicherheit:
Dimensionierungsfaktoren
Spannungsbereich Wechselrichter
Modulparameter (Beispiel 400W)
Berechnungsbeispiel: 10-moduliger String
STC-Bedingungen (25°C)
String U_mpp: 400V
String U_oc: 480V
String I_mpp: 10A
String P_mpp: 4.000W
Winter (-10°C)
String U_mpp: 442V
String U_oc: 530V
Max. mit Faktor: 663V
Sommer (70°C)
String U_mpp: 346V
String U_oc: 415V
MPPT-Bereich: Optimal
Verschattungsverhalten und Auswirkungen
Verschattung ist der kritische Schwachpunkt von String-Verschaltungen:
Das "schwächstes Glied"-Prinzip
Problem der Reihenschaltung
In einem String bestimmt das schwächste Modul den Strom für den gesamten String.
Beispiel: 1 Modul 50% verschattet
→ Gesamter String nur 50% Leistung
Bypass-Dioden als Schutz
Moderne Module haben Bypass-Dioden (meist 3 pro Modul) als Schutz.
Funktion der Bypass-Dioden:
• Umleitung des Stroms um verschattete Zellgruppen
• Schutz vor Hot-Spots und Beschädigungen
• Reduzierung der Leistungsverluste
Keine Verschattung
Alle Module im String arbeiten optimal
Maßnahmen:
Teilweise Verschattung
Ein oder wenige Module betroffen
Maßnahmen:
Starke Verschattung
Mehrere Module regelmäßig verschattet
Maßnahmen:
String-Monitoring und Fehlerdiagnose
Modernes String-Monitoring ermöglicht präzise Überwachung und schnelle Fehlerdiagnose:
Monitoring-Parameter
Kritisch: <300V oder >600V
Modulausfall oder Kurzschluss
Kritisch: <5A oder >15A
Verschattung oder Überlastung
Kritisch: <2,5 kW
Performance-Verlust
Kritisch: <0,5 MΩ
Isolationsfehler
Häufige String-Probleme
String-Ausfall
Symptom: Spannung = 0V
Ursache: DC-Schalter, Kabelbruch
Lösung: Verkabelung prüfen
Reduzierte Leistung
Symptom: 50-80% der Nennleistung
Ursache: Verschattung, defektes Modul
Lösung: Modul-für-Modul-Prüfung
Schwankende Werte
Symptom: Instabile Messwerte
Ursache: Lockere Verbindungen
Lösung: Steckverbindungen kontrollieren
Überspannung
Symptom: >600V String-Spannung
Ursache: Temperaturfehler, zu viele Module
Lösung: String-Konfiguration prüfen
Sicherheitsaspekte bei String-Anlagen
DC-Spannungsgefahr
Risiken
Sicherheitsmaßnahmen
Isolationsfehler
Risiken
Sicherheitsmaßnahmen
Hot-Spot-Bildung
Risiken
Sicherheitsmaßnahmen
Fazit: Strings als Rückgrat der PV-Technik
Strings sind das bewährte Fundament moderner PV-Anlagen und bieten bei korrekter Auslegung eine optimale Balance zwischen Effizienz, Kosten und Zuverlässigkeit. Die richtige String-Dimensionierung unter Berücksichtigung von Wechselrichter-Parametern, Temperaturverhalten und Verschattungsrisiken ist entscheidend für den langfristigen Erfolg einerPhotovoltaikanlage.
Empfehlung: Bei homogenen Bedingungen und geringer Verschattung sind Strings die wirtschaftlichste Lösung. Bei problematischen Verschattungsverhältnissen sollten Alternativen wie Leistungsoptimierer oderMikro-Wechselrichter evaluiert werden.