Wer kein fertiges Balkonkraftwerk-Set kaufen möchte (und dafür kann es gute Gründe geben – nicht nur preisliche), der steht irgendwann vor der zentralen Frage, wie er passende Komponenten findet, die dann auch gut miteinander arbeiten können. Um diesen Aspekt geht es in diesem Artikel. Und an dessen Ende sollten wir in der Lage sein, diese Aufgabe eigenständig zu lösen. Ein bisschen Rechnen muss man dazu, aber die vier Grundrechenarten reichen locker aus. Die Vorarbeiten dazu haben wir in der Planungsphase in Teil 3 dieser Artikelserie bereits erledigt. An dieser Stelle sollten wir bereits wissen, welche Leistung der eigene Wechselrichter haben soll, wie viele Solarmodule wir aufstellen wollen, mit welcher Leistung und in welche Richtungen sie ausgerichtet werden.
Ich möchte wieder deutlich darauf hinweisen, dass Arbeiten am 230V-Stromnetz potentiell lebensgefährlich sind. Wer keine elektrotechnische Ausbildung hat, sollte solche Tätigkeiten dringend einem Elektriker überlassen.
Die richtigen Solarmodule für meinen Wechselrichter finden oder den richtigen Wechselrichter für meine Module?
Wie herum gehen wir es an? Wählen wir zuerst einen Wechselrichter aus und suchen uns dann passende Module dazu, oder machen wir es besser umgekehrt. Meine Empfehlung: Immer dort beginnen, wo die Situation am kritischsten ist. Können wir am Balkongeländer nur Solarmodule mit ganz bestimmten Abmessungen befestigen, dann steigen wir über passende Module ein und suchen danach einen passenden Wechselrichter dafür. Sind die Module unkritisch, wir wollen aber einen bestimmten Wechselrichter haben, weil der irgendeine Eigenschaft hat, die für uns wichtig ist (eingebautes WLAN zum Beispiel) dann nehmen wir den und suchen dazu die passenden Module.
Wer mit Spannung und Strom, Parallel- und Reihenschaltung nicht so vertraut ist, dem empfehle ich bei Bedarf den Teil 5 dieser Artikelserie, wo die elektrotechnischen Grundbegriffe erklärt werden.
Warum funktionieren nicht alle Solarmodule mit allen Wechselrichtern? Weil Solarmodule eine unterschiedliche Anzahl an einzelnen Solarzellen haben können und unterschiedliche elektrische Eigenschaften. Und weil Wechselrichter ebenfalls unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben und eine unterschiedliche Anzahl vom Solareingängen. Wir können also nicht einfach irgendwelche Solarmodule und irgendeinen Wechselrichter kaufen und glauben, die würden zusammen passen. Nicht umsonst gibt es Anbieter, die Module und Wechselrichter im fertigen Set anbieten. Wir lernen aber jetzt die Datenblätter zu lesen und können dann selbst passende Konfigurationen erstellen. Das ist gar nicht so schwer.
Es gibt zwei Grundanforderungen, wenn es darum geht Solarmodule mit einem Wechselrichter zu verbinden:
- Die Solarmodule dürfen den Wechselrichter nicht zerstören und
- der Wechselrichter soll die Leistung der Module optimal umsetzen können.
Betrachten wir das der Reihe nach.
Anforderung 1: Solarmodule dürfen den Wechselrichter nicht zerstören
Zerstören ist ein krasses Wort. Viele Wechselrichter schützen sich selbst gegen Überlastung und schalten im Ernstfall einfach ab. Aber damit ist uns nicht gedient und wir wollen es auch nicht darauf ankommen lassen.
Laien glauben oft, wenn die Leistung des Solarmoduls größer ist als die des Wechselrichters, dann würde das den Wechselrichter überlasten. Oder wenn der angegebene maximale Betriebsstrom des Solarmoduls größer wäre als der Eingangsstrom des Wechselrichters, dann würde dadurch der WR abrauchen. Beides ist völliger Unfug – so funktioniert Strom nicht.
Man kann Leistung und Stromstärke generell als eine Bereitschaft des Solarmoduls betrachten, sie zu liefern, wenn sie von einem Verbraucher abgerufen werden. Das erkennt man sehr leicht daran, dass bei einem Solarmodul mit offenen Anschlüssen (also im Leerlauf) weder Strom fließt noch eine Leistung existiert. Das einzige, was an einem Solarmodul im Leerlauf anliegt ist eine Spannung. Und genau diese Spannung ist der kritische Parameter zwischen Solarmodul und Wechselrichter (so wie bei jedem Stromerzeuger und einem Verbraucher).
An dieser Stelle brauchen wir die Daten von Solarmodul (oben) und Wechselrichter (unten) in Form der Typenschildaufkleber.
Da die Spannung der kritische Faktor ist, schauen wir beim Wechselrichter nach, wie viel der an seinem Eingang verträgt. Das sind hier maximal 60V. Und die maximale Spannung (Leerlaufspannung), die das Solarmodul liefert, beträgt 50,1V. Das sieht schon mal gut aus.
Genau besehen ist das allerdings nur die halbe Wahrheit, denn die Spannungsangabe ist beim Solarmodul mit einer Fußnote versehen, die besagt, dass die Spannung nur gilt, bei 25 Grad Umgebungstemperatur und 1000W/m² Solarstrahlungsleistung. Schauen wir uns die beiden Bedingungen näher an, dazu braucht es allerdings das Datenblatt, das zur Temperatur einen Temperaturkoeffizienten von -0,25%/K für die Leerlaufspannung ausweist. Das bedeutet: pro Grad Celsius Temperaturänderung ändert sich die Leerlaufspannung um -0,25%, also -0,125V. Die Spannung steigt also bei sinkender Temperatur. Nehmen wir mal einen strengen Wintertag mit minus 15 Grad an. Dann hätten wir eine Temperaturdifferenz zu den 25 Grad von -40 Grad, was einer Spannungserhöhung von 40×0,125V = 5V entspricht. Die Leerlaufspannung bei minus 15 Grad würde also bei 55,1V liegen, was immer noch unterhalb der Grenze des Wechselrichters von 60V liegt.
Eine solare Bestrahlungsstärke über 1000W/m² ist für Deutschland kaum anzunehmen und selbst wenn, wird sie sich nicht in Form einer höheren Modulspannung auswirken. Im Gegenteil, da starke Sonnenstrahlung gleichzeitig zu einer hohen Modultemperatur führt, wird die Spannung an sonnigen Tagen eher zurück gehen. Die Solarstrahlung brauchen wir also nicht wirklich betrachten, wenn es um die maximale Leerlaufspannung geht.
Merke: Die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters darf nicht überschritten werden. Relevant ist auf Solarmodulseite dabei die Leerlaufspannung. Die erhöht sich bei sinkender Temperatur, so dass man hier einen ausreichenden Puffer einrechnen muss.
Anforderung 2: Der Wechselrichter soll die Leistung der Module optimal umsetzen können
Im vorhergegangenen Abschnitt ist es darum gegangen, dass der Wechselrichter nicht durch falsche Modulbelegung beschädigt wird. Das ist mit Sicherheit der wichtigste Punkt bei der Auswahl der Komponenten. Aber die elektrischen Daten von Wechselrichter und Solarmodul sollten auch soweit zusammenpassen, dass der Wechselrichter die angebotene Leistung des Solarmoduls auch optimal nutzen kann.
Das Schlagwort dabei heißt Maximum Power Point Tracking (MPPT). Das ist eine Technik des Wechselrichters durch Variation des eigenen Innenwiderstands den Stromfluss und damit indirekt die Spannung so zu verändern, dass ein optimaler Leistungsbezug sichergestellt wird. Das ist ein andauernder Prozess, da sich durch Änderung der Sonneneinstrahlung (und anderer Faktoren) der optimale Arbeitspunkt ständig verschiebt. Für jeden Wechselrichter wird deshalb auf dem Typenschild und im Datenblatt ein MPPT-Spannungsbereich angegeben. Das ist der Arbeitsbereich des MPP-Trackers in dem er versucht eine optimale Leistungsausbeute zu erzielen. Im Beispiel oben ist das der Bereich von 34 bis 48V. Wie man sieht, ist das ein Unterbereich des generellen Arbeitsbereichs des Wechselrichters, der bei 16-60V liegt. Damit der Wechselrichter seine MPPT-Technik vernünftig einsetzen kann, sollte die maximale Betriebsspannung des Solarmoduls in diesem MPPT-Bereich liegen. Mit 42,0V ist diese Forderung beim Beispielmodul oben erfüllt, das Solarmodul liefert eine Spannung, mit der der MPP-Tracker im Wechselrichter gut arbeiten kann.
Dann schauen wir als nächstes auf den Strom. Der Wechselrichter definiert einen maximalen dauerhaften Eingangsstrom von 12.5A, das Solarmodul liefert im Betrieb maximal 10,01A und selbst im Kurzschlussfall nur 10.58A. Das passt in diesem Beispiel also sehr gut zusammen.
Aber was wäre, wenn der Betriebsstromwert beim Modul höher wäre, als der maximale Eingangsstrom des Wechselrichters? Hier bekommen manche Zeitgenossen Panik und fürchten, der Wechselrichter würde durch den hohen Strom überlastet und könnte am Ende Schaden nehmen. Dem ist definitiv nicht so. Die Stromstärke, die beim Solarmodul angegeben ist, das ist der maximale Strom, den das Modul liefern kann. Aber es liefert ihn nicht zwangsweise und mit Gewalt. Der tatsächlich fließende Strom wird (wie in jedem Stromkreis) hauptsächlich durch den Widerstand des Verbrauchers bestimmt, also dem inneren Widerstand des Wechselrichters und den stellt der MPP-Tracker selbst ein. Und dabei geht der Wechselrichter nie über seinen eigenen Grenzen.
Wenn sich also die Betriebspannung des Solarmoduls innerhalb der Grenzen des MPPT-Bereichs des Wechselrichters befindet, dann wird der maximal angegebene Modulstrom nur dann höher sein als der maximale Eingangsstrom des Wechselrichters, wenn das Solarmodul auch mehr Leistung erbringen kann, als der Wechselrichter braucht. Und dieser Fall tritt regelmäßig ein bei solarem Overpowering, also wenn wir mehr Watt-peak (mehr oder größere Module) installiert haben, als es der Wechselrichterleistung entspricht. In dem Fall muss der Wechselrichter den überschüssigen Solarstrom abregeln, er darf ja nicht mehr Leistung ins 230V-Netz einspeisen, als auf dem Typenschild steht.
Merke: Die max. Betriebsspannung des Solarmoduls soll sich im MPPT-Bereich des Wechselrichters befinden, damit eine maximale Leistungsausbeute gewährleistet ist. Die Stromwerte sind dabei nachrangig.
Wie ist das bei mehreren Modulen?
Bisher habe ich immer von einem Wechselrichter mit nur einem Eingang gesprochen (400W im Beispiel) und einem einzigen daran angeschlossenem Solarmodul (420W im Beispiel). Das ist der einfachste Fall und am leichtesten zu verstehen. Aber wie sieht es mit mehreren Eingängen am Wechselrichter aus?
Zwei Eingänge und zwei Module
Modulwechselrichter für Balkonkraftwerke haben üblicherweise einen (1) Solareingang bis zu einer Leistung von 400W und darüber dann zwei bis 800W. (Größere Wechselrichter mit vier Eingängen betrachten wir hier nicht, die liegen leistungsmäßig bereits außerhalb der Welt der Balkonkraftwerke.)
Zwei Eingänge bedeuten, dass die Gesamtleistung auf zwei Eingänge (und zwei MPPTs) verteilt wird. Ein typischer 600W Modulwechselrichter hat also zwei Solareingänge mit jeweils einem eigenen MPP-Tracker für 300W. Ein 600W Modulwechselrichter ist also nichts anderes als zwei 300W Wechselrichter in einem Gehäuse. Man sieht das auch im Datenblatt am maximalen Eingangsstrom, der ist dann beispielsweise mit 2 x 11,5A angegeben. Damit ist auch klar, wie so ein Modulwechselrichter mit zwei Eingängen von seinen elektrischen Werten her zu behandeln ist: Es gilt alles, was oben gesagt wurde, aber halt zweimal. Dazu kommt, nachdem zwei unabhängige MPP-Tracker vorhanden sind, dass sich die Module gegenseitig nicht beeinflussen. Es können in so einer Konstellation also unterschiedliche Module angeschlossen werden und ebenso gut unterschiedliche Modulausrichtungen.
Mehr Module als Eingänge
Betrachten wir der Einfachheit halber hier einen (1) Wechselrichtereingang mit mehreren Modulen. Bei zwei Eingängen sieht es dann genauso aus, aber halt 2x.
Um zwei oder noch mehr Module auf einen Eingang zu schalten, gibt es drei Möglichkeiten: Parallelschaltung, Reihenschaltung und eine Mischform aus beiden. Wer sich mit diesen Begriffen schwer tut, dem empfehle ich Teil 5 dieser Artikelserie, dort wird näher auf Parallel- und Reihenschaltung eingegangen.
Parallelschaltung
Im Balkonkraftwerkumfeld verwendet man zur Parallelschaltung von zwei Modulen in der Regel sogenannte Y-Kabel. Die machen aus einem Anschluss am Wechselrichter zwei Anschlüsse für Solarmodule. Man braucht jeweils ein Y-Kabel für den Pluspol und eins für den Minuspol.
Elektrisch gesehen ändert sich bei Parallelschaltung an den Modulspannungen nichts, aber die möglichen Ströme der einzelnen Module addieren sich. Würden wir drei 420W Solarmodule (wie oben im Beispiel) parallel schalten, so würden Leerlaufspannung und maximale Betriebsspannung unverändert bleiben, die drei Module könnten aber den dreifachen Strom liefern (und damit natürlich die dreifache Leistung). 10,01A x 3 = 30,03A. Was sollte das aber bringen, wenn der Wechselrichter maximal 12,5A davon nutzen kann, könnte man nun berechtigterweise fragen. Bei vollem Sonnenschein im Sommer bringt das in der Tat gar nichts, da ein 420W Modul alleine bereits für den 400W Wechselrichter vollkommen ausreicht. Aber in sonnenärmeren Jahreszeiten würden so die 400W des Wechselrichters viel öfter erreicht, da die 3-fache Solarpower dahinter steht. Optional könnten wir die drei Module aber auch unterschiedlich zur Sonne ausrichten, also eines nach Osten, eins nach Süden und das dritte nach Westen. So haben wir über viel mehr Stunden am Tag einen guten Solarertrag im Vergleich zu einer reinen Südausrichtung. Am Morgen würde das Westmodul noch keine Leistung bringen, dafür das Ostmodul sehr viel und das Südmodul ein wenig. Im Laufe des Tages verschiebt sich das dann entsprechend.
Eine Parallelschaltung ist üblich bei Modulwechselrichtern. Wenn ein Solarmodul in der 300-400Wp-Klasse passende Eingangsspannungen für einen solchen Wechselrichter liefert, dann tun es mehrere parallel genauso. Theoretisch kann man bei passenden Spannungen so viele gleiche Module parallel anschließen, wie man möchte. Den Wechselrichter gefährdet das nicht, er ruft nicht mehr Leistung ab, als er vertragen kann.
Eine Kontrollrechnung über den maximalen Strom schadet nie und die sollte man auch machen, wenn man eine Modulüberbelegung plant. Bleiben wir beim Hoymiles HM-400 in diesem Beispiel und beschalten wir ihn parallel mit drei dieser 420W Module. Um den maximalen Strom ausrechnen zu können, brauchen wir erst einmal die maximale Leistung, die der MPPT des Wechselrichters im Eingang zulässt. Ein Hoymiles Wechselrichter begrenzt wenn am Ausgang die Nennleistung plus 2% Aufschlag erreicht sind, das wären bei einem HM-400 408W. Bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 95,5% ergibt das am Eingang 427W, denn der Hoymiles kompensiert seine Wandlungsverluste durch eine entsprechend höhere Eingangsleistung. (Ein Deye Wechselrichter macht das übrigens nicht, der begrenzt bei einem 600W Wechselrichter auf 2 x 300W im Eingang und die Wandlungsverluste fehlen dann am Ausgang.)
Jetzt wissen wir, dass der HM-400 Wechselrichter bei 427W am Eingang abregeln muss um seine Leistung am Ausgang nicht zu überschreiten. Damit können wir auch den maximal fließenden Strom ausrechnen. Der beträgt: 427W / 42V = 10,17A (42V ist die Modulspannung). Es fließen also maximal 10,17A und damit sind wir vom Maximum des Wechselrichters von 12,5A noch weit entfernt. Und es spielt keine Rolle, ob ein, zwei oder drei Module parallel geschaltet werden. Die Spannung ist 42V, der Strom maximal 10,17A, was einer maximalen Leistung von 427W entspricht.
Mehr zum Thema Parallelschaltung gibt es in Teil 13: Parallel- und Reihenschaltung.
Reihenschaltung
Bei einer Reihenschaltung (auch Serienschaltung genannt) schließt man den Pluspol eines Solarmoduls an den Minuspol des nächsten an und so weiter, bis alle Module verbunden sind. Die beiden offenen Anschlüsse kommen an den Wechselrichter. Das ist sehr kabelsparend und eine übliche Vorgehensweise bei großen Dachanlagen. Mehrere Solarmodule in Reihe nennt man auch einen „String“.
Elektrisch gesehen addieren sich bei der Reihenschaltung die Modulspannungen, am Strom ändert sich dagegen nichts. Würden wir nun beispielhaft drei 420er Solarmodule in Reihe schalten wollen, so kämen wir auf folgende Spannungen: Leerlaufspannung: 3x 50,1V = 150,3V und max. Betriebsspannung: 3x 42V = 126V. Wie wir sehen, sind diese Spannungen für den betrachteten 400W Wechselrichter viel zu hoch. Wir müssten uns in diesem Fall einen anderen Wechselrichter suchen, der mit solch hohen Spannungen umgehen kann. Die gibt es auch und sie heißen sinnigerweise Stringwechselrichter und können beispielsweise Spannungen bis 500V vertragen. Warum sollte man nun seine Module in Reihe schalten? Dafür kann es mehrere Argumente geben:
- Bei hoher Modulanzahl vereinfacht sich die Verkabelung.
- Die vergleichsweise niedrigen Ströme halten die Leitungsverluste gering.
- Wenn relativ kleine Module verbaut werden sollen, die von der Spannung her unter der vom Wechselrichter benötigten liegen.
Module in einem String sollten immer gleich ausgerichtet werden. Da bei der Reihenschaltung der selbe Strom durch alle Module fließen muss, gilt es „Engstellen“ zu vermeiden, die durch Verschattung oder ein anders ausgerichtetes Modul entstehen. (Ja, Bypass-Dioden können verschattete Module in einem String überbrücken.)
Mehr zum Thema Reihenschaltung gibt es in Teil 13: Parallel- und Reihenschaltung.
Sowohl für Parallel- als auch für Reihenschaltung gilt: Immer nur baugleiche Module zusammen schalten!
Mischformen aus Parallel- und Reihenschaltung
Bei Balkonkraftwerken kommt das selten vor, bei großen Photovoltaikanlagen aber durchaus. Man kann Strings aus mehreren in Reihe geschalteten Modulen formen und diese Strings dann parallel auf einen Anschluss zusammenführen. Oder auch umgekehrt: jeweils zwei Module parallel und mehrere solcher Pärchen dann in Reihe. Wichtig ist, dass jeweils gleiche Modulanzahlen und gleiche Modultypen zusammen gefasst werden. Elektrisch gilt dann entsprechend der Verschaltung, was jeweils oben zu Parallel und Reihenschaltung gesagt wurde. Durch eine geschickte Kombination von Reihen- und Parallelschaltung können sogar unterschiedliche Modulausrichtungen mit einem Stringwechselrichter realisiert werden.
Zum Abschluss ein Praxisbeispiel
In einer Socialmediagruppe hat ein Teilnehmer nach einem passenden Wechselrichter gefragt. Er hat eine günstige Quelle für alte 235W Solarmodulen aufgetan und möchte ein Balkonkraftwerk daraus bauen. Hier sind die elektrischen Daten der Module:
- Maximale Modulleistung: 235W
- Maximale Betriebsspannung: 30,1V
- Maximaler Betriebsstrom: 7,81A
- Leerlaufspannung: 37,1V
- Kurzschlussstrom: 8,31A
Wie schaut es mit dem 400W Wechselrichter aus, dessen Typenschild weiter oben abgebildet ist?
Leider nicht gut, bei einem Modul würde die Betriebsspannung mit 30,1V außerhalb des MPPT-Bereichs des Wechselrichters liegen. Das würde zwar irgendwie funktionieren, Maximum Power Point Tracking würde aber kaum zum Einsatz kommen. Mit zwei Stück dieser Module parallel würde es zwar von der Leistung her recht gut aussehen, 470W Solar auf 400W Wechselrichter, aber nachdem bei einer Parallelschaltung die Spannung gleich bleibt ist diese Schaltung ebenso ungeeignet. Nehmen wir eine Reihenschaltung um die Spannung zu erhöhen: Dann kommen wir auf eine Leerlaufspannung von bereits 74,1V noch ohne Berücksichtigung der Temperatur im Winter. Der 400W Wechselrichter schafft allerdings nur eine maximale Spannung von 60V. Damit ist dieser 400W Wechselrichter nicht geeignet.
Nehmen wir einen 300W Wechselrichter vom gleichen Hersteller
Beim 300W Wechselrichter beginnt der MPPT-Bereich bereits bei 29V, die maximale Spannung ist ebenfalls 60V. Das würde funktionieren, die Spannungen passen. Da das Modul aber eine geringere Leistung hat, als der Wechselrichter, werden die 300W nie erreicht werden. Um dem abzuhelfen können wir zwei Module parallel schalten. Die Spannungen bleiben gleich, der Betriebsstrom verdoppelt sich auf 2x 7,81A = 15,62A. Der 300W-Wechselrichter ist vom Eingangsstrom allerdings auf 11,5A begrenzt. Rechnen wir daraus die Leistung aus, also Betriebsspannung des Moduls von 30,1V multipliziert mit dem maximalen Strom des Wechselrichters von 11,5A ergäbe eine Leistung von 346W. Das ist mehr als die 300W, die der Wechselrichter eh nur leisten kann und somit vollkommen ausreichend. Dieser Wechselrichter ist geeignet und wäre mit zwei Modulen parallel am besten bestückt.
Geht dann auch ein 600W Wechselrichter mit zwei Eingängen und vier Modulen?
Selbstverständlich, der 600W Wechselrichter dieses Herstellers hat elektrisch die gleichen Werte, wie die 300W-Version nur eben zweimal. Wir können also jeweils zwei Module parallel an jeden Eingang hängen und kommen so auf 600W Leistung.
Und ein String-Wechselrichter?
Das geht auch. Wir schauen uns den MPPT-Spannungsbereich eines solchen Wechselrichters an. Beim Growatt MIC 600 läge der zwischen 50 und 500V. Somit wären wir bereits mit zwei Modulen in Reihe im MPPT-Bereich (60,2V), um aber auf 600W zu kommen braucht es mindestens 3 Module und sogar mit 4 Modulen ist die maximale Spannung noch lange nicht erreicht.
Entscheidung: Wenn alle Module gleich ausgerichtet sein müssen, dann geht auch der Stringwechselrichter mit drei oder vier Modulen in Reihe. In jedem Fall funktioniert der 600W Modulwechselrichter mit jeweils 2 Modulen parallel an jedem der zwei Eingänge. Hier sind auch unterschiedliche Ausrichtungen der Module möglich.
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Hallo,
tolle Erklärung, gerade in den jetzigen Zeiten gut passend.
Eine Frage zur Klärung: Wenn man einen WR mit 2 Eingängen hat, beim Beispiel HM600+, sind diese dann als parallel geschaltet zu sehen oder zählt der inputVmax pro Eingang?
D.h. ich könnte insgesamt 2 der Beispiel Module an einem HM600/800 anschließen?
Beste Grüße,
Chris
„Eingänge parallel geschaltet“ – das würde ich so nicht nennen, die Eingänge gehen jeweils getrennt auf je einen eigenen MPPT, sind also erst mal gar nicht mit einander verschaltet, sondern erst am WR-Ausgang, wo sich die 600 Watt dann treffen. Die 60V DC Max. Input Voltage gelten aber für jeden Eingang und Du kannst an jeden Eingang eins der Beispielmodule anschließen (mehrere parallel natürlich auch).
Hallo Helmut,
Vielen Dank für die klasse Beschreibungen zu allen Aspekten der Balkonkraftwerke.
Jetzt hätte ich doch eine Frage. Habe ein HM600.
Bei mir liegen zwei 400 Watt Panels auf einem Gartenhausdach. Je Panel an einen Eingang.
Ich überlege nun, die beiden Parallel an eine Eingang zu legen. Ob es mit den Werten klappt, muss ich noch prüfen.
Vom HM600 ca. 10M entfernt mit Y Kabel ein 400 Watt Panel auf die Terrassenüberdachung für die Abendsonne und auf der anderem Seite des Hauses ein 400 Watt Panel für die Morgensonne.
Ich müsste jetzt mit Y Kabel und Verlängerungen arbeiten. Beim Panel im Garten wären es ca. 10M. mit dem zweiten Amschluss des Y Kabels müsste ich auf die andere Seite des Hauses. ggf. über das Dach.
Meine Frage: Da wir in diesem Bereich um Gleichstrom reden, geht das überhaupt? Wie lang kann man Y Kabel bis zu einem abgesetzten Panel verlängern?
Vielen Dank
An einen HM-600 kannst Du ohne weiteres mehr Module hängen, wenn Du in Schwachlichtphasen mehr Ausbeute möchtest. Dabei gelten folgende Regeln:
1) Immer nur baugleiche Module parallel schalten.
2) Die Maximalspannung des WR darf nicht überschritten werden. Parallelschaltung erhöht die Spannung nicht, wenn also ein Modul für den Wechselrichter passt, dann tun es zwei baugleiche parallel auch.
3) Die beiden parallel geschalteten Module möglichst unterschiedlich ausrichten (zum Beispiel Ost und West), das erhöht über den Tag die Zeitspanne guter Ausbeute,
Schau mal hier zum Thema „Lange Leitungen„, Da gibt es auch einen Link zu einem Leitungsrechner, mit dem Du die Verluste berechnen kannst.
Viel Erfolg
Hallo, vielen Dank für die Ausführungen. Meine Frage : Ich möchte einen Hm 1500 im Set kaufen und auf 600 bzw später 800 drosseln und die 4 Platten bei uns auf dem Hang in unterschiedliche Richtungen verteilen. ( SO S SW ) Wobei ich erst mit 2 anfangen will und später erweitern und evtl. auf Nulleinspeisung zu gegen. Was mich bei HM stört, sind die Kosten für die Dtu …, die niedrige Einschaltspannung aber gut ist und IP 67 . Gibt es da bessere preiswerte Möglichkeiten oder macht dies keinen Sinn?
Was definitiv keinen Sinn macht ist Nulleinspeisung. Das ist Aufwand, der Dir nichts bringt und der Gesellschaft und der Umwelt nur schadet. Also wenn Du mich nach Sinn fragst, dann nimm einen 600W Modulwechselrichter (z.B.Hoymiles Hm-600 mit Ahoy oder OpenDTU) mit zwei oder auch 4 Modulen. Diese Anlage kannst Du selber vereinfacht anmelden und vielleicht eine öffentliche Förderung mitnehmen. Und vergiss das mit HM-1500 und Nulleinspeisung!
Ja kann ich verstehen. Ich möchte noch bemerken .Wir sind 8 Personen im Haushalt . Meine Frau ist tw zu Hause und kann manchen Stromverbrauch planen. Der große Wechselrichter bringt bei geringer Sonneneinstrahlung mehr und verlässlicher als der 600. Und ich bekomme eben da auch noch Geld zurück. Die Nulleinspeisung ist nur für mich eine Basteloption für den Blackout. Einen Sinusumrichter mit geringer Leistung von einer Autobatterie ,der mir die 50 Hz bringt und die Solaranlage liefert auf 1Phase geregelt nach geplanten Verbrauch bei Sonne eben Strom. Wie gesagt eine theoretische Option. Müsste aber funktionieren!
Hallo Helmut, ein klasse Vortrag. Ich habe einen HM-1500 und möchte daran je 2 X zwei Leichtmodule (200 Watt) (mit 18,5 V max Power= 37 V VOC) seriell verbinden und 1 x in Ost 1 x und West-Ausrichtung mit dem WR verbinden. Max Strom der Module lauten 11,02 A, max Strom beim HM-1500 lautet 11,5 A.
Sollte so noch passen. Zwei seriell geschaltete Module hängen am MPPT1 , zwei weitere an MPPT2. Jetzt habe ich noch 2 Eingänge am WR frei. Macht es Sinn, an einem der beiden freien Eingänge des WR noch ein anderes Modul einer anderen Firma anzuschließen (320 W) oder nicht. Ich drossle den WR via OpenDTU auf 600 W.
Ja das sollte so passen.
Mehr Module machen in Schwachlichtphasen immer Sinn. Der HM-1500 hat meines Wissens nach aber nur zwei MPPTs, Du musst also darauf achten, dass nicht unterschiedliche Module auf einem MPPT landen.
Hallo Helmut,
im aktuellen Datenblatt des HM-400 und auch des HM-600 ist der Arbeitsbereich des MPP-Trackers nicht mehr als „Peak“ eng angegeben, sondern einfach nur MPPT-Spannungsbereich 16-60 V. Gab es hier eine Änderung? Gilt dann die Anforderung 2 noch so?
Vielen Dank
In der Tat hat es eine Änderung gegeben. Ob sich die aber nur auf das Datenblatt bezieht oder ob auch die Geräte geändert wurden, das wird Dir nur der Hersteller beantworten können.
Hallo!
Ich hab das hier mit großem Interesse gelesen, da ich gerade eine Anfrage beim Verkäufer meines BKW gestellt habe, da ich gerne noch 2 weitere gleiche Module bei mir an die Balkonbrüstung (Südausrichtung) hängen möchte.
Aktuell hängen dort 2 Module mit je 410 Watt von Hyundai (Schindeltechnik) HiE-S410VG an einem APSystems DS3-S (2 Eingänge; 600 Watt Ausgang).
Plan wäre, an dessen Eingänge nun je 2 Module parallel zu hängen um mehr Schlechtwetter-Reserve zu bekommen. Die Antwort des Verkäufers war aber: „an einen Eingang kann man 2 von diesen Modulen nicht hängen. AP-Systems gibt als Maximalleistung pro Eingang mit 450 Watt an.“
Aus dem Artikel hier lese ich aber irgendwie, dass es doch geht. Nun bin ich irritiert.
Was ist machbar, was nicht?
Ist es wegen er Südausrichtung der 4 Module vielleicht doch nicht ratsam?
Und wäre es auch machbar dies im Mischbetrieb zu realisieren? Also nur ein einen Eingang des WR 2 Module zu hängen und an den anderen nur eines. Würde dann das verbliebe vierte Modul für eine Inselanlage nutzen.
Irgendein Ratschlag?
Besten Dank.
Ein Verkäufer will verkaufen und sonst keinen Ärger, deshalb ist der an speziellen Konfigurationen nicht interessiert.
Aber baugleiche Module kann man immer per Y-Kabel parallel schalten, die Spannung bleibt dadurch gleich, die Reserven auf Modulseite werden höher, was sich im Winter positiv auswirkt und bei maximal 600W ist eh Schluss.
Nun, als Verkäufer würde er zumindest davon profitieren, wenn er mir so 2 weiter Module verkaufen könnte. Ich bin ja willig. 🙂
Leider sagt auch der Balkonkraftwerk-Papst Holger Laudeley etwas ganz anderes zur Parallelverschaltung (u.a. hier: https://youtu.be/vstYMn4cTIA) und begegnet auch den Kommentaren, die etwas anderes behaupten deutlich.
Ich meine, er ist ja nicht nur eine Größe in der Szene (wie das klingt!?), sondern ja auch „vom Fach“.
Das alles lässt mich staunend zurück. Wie kann bei einer -aus meiner Sicht- so fundamentalen Sache wie der Stromstärke/-spannung unter Fachleuten solch ein Diskurs herrschen?
Das wirst Du im Internetzeitalter immer erleben, dass Du unterschiedliche Meinungen im Netz findest.
Holger Laudeley hat natürlich vollkommen recht wenn er sagt, dass ein Strom über den Grenzwerten des Wechselrichters diesen zerstören könnte. Aber er macht es sich deutlich zu einfach, wenn er einfach die Maximalströme aus dem Moduldatenblatt entsprechend der Modulanzahl aufsummiert. Wichtig ist nicht, wie viel Strom Module liefern könnten, sondern allein, wieviel Strom wirklich fließt. Und das kann man ja leicht ausrechnen. Ein HM-600 begrenzt an jedem Eingang auf 320W (ein Deye 600 auf 300W) und bei einer angenommenen Modulspannung von sagen wir mal durchschnittlich 35V ergibt das 320W / 35v = 9,1A und damit ist der Wechselrichter noch lange im grünen Bereich. Die Physik besagt P = U x I und darüber kann sich auch ein Holger Laudeley nicht hinweg setzen.
Es gibt auch – wenn Du mal bei Facebook in den einschlägigen Gruppen liest – sehr viele Installationen mit einem 600W Wechselrichter mit 4 Modulen > 400W und da ist noch kein Wechselrichter durchgebrannt. Aber letztendlich musst Du das selber entscheiden, wie Du Deine Anlage aufbaust und Menschen ohne Fachkenntnisse empfehle ich, ebenso wie Holger Laudeley das tut, sich an die Empfehlungen im Datenblatt zu halten, was die Modulleistung angeht.
Noch eine Frage zur Parallelschaltung mit 1 Modul in Südausrichtung und (das gleiche Modul) 1x nach Westen gerichtet an einen WR-Eingang:
Brauche ich dann eine Sperrdiode?
Beste Grüße
Bei baugleichen Modulen brauchst Du in der Regel keine Sperrdiode, die Spannungen sind auch bei unterschiedlicher Einstrahlung in ähnlicher Höhe.
Hallo,
zuallererst möchte ich mich beim Autor für den informativen und nützlichen Blog bedanken.
Nachdem nun die MwSt. u.a. für Balkonkraftwerke auf 0% herabgesetzt worden ist, habe ich mich ebenfalls dazu entschlossen, ein BK auf meinem Flachdach (Reihenhaus) zu installieren. Hier hätte ich noch zwei, drei Fragen an den Autor – Helmut -, was hier technisch als sinnvoll zu erachten ist, und was nicht.
Ausgangslage / aktuell installierte Kapazität:
* 2 x 410 Watt Module der Fa. Canadian Solar CS6R-410MS (Ausrichtung beider Module aktuell ca. -10° Azimutwinkel)
(Vmp 31,2V / Voc 37,2V / Imp 13,15A / Isc 14,01A)
* Wechselrichter Deye SUN-M80G3-EU-Q0
(MPPT Range 25-55Vdc / 2 x 13A / 2 x 19,5A / Max Out 800W – per WebInterface auf 600W Drosselbar)
Aktuell erreiche ich an sonnigen Tagen ca. 5,2kWh und in Summe habe ich nach einer Woche eine Eigennutzungsquote von ca. 60 – 65%.
Auf Basis deines Artikels habe ich entnommen, dass es problemlos möglich ist, zwei Solarmodule der gleichen Marke – mit gleichen Kenndaten – auf einen Eingang am WR per Y-Kabel / Steckverbindung zu schalten.
Folgendes würde ich gerne probieren:
* Anschaffung zweier zusätzlicher Canadian Solar 410W Module
* Anschaffung zweier MC4 Y-Solarstecker für den WR
* Anschaffung von zwei MC4 Verlängerungskabeln für die neuen Module
* Installation eines Solar Moduls Richtung Osten (-90°)
* Installation eines Solar Moduls Richtung Westen (+90°)
* Parallelschaltung des Ost + eines Süd Moduls auf MTTP 1
* Parallelschaltung des West + des zweiten Süd Moduls auf MTTP 2
Wenn ich deinen Artikel richtig verstanden habe, würde das grundsätzlich funktionieren mein Vorhaben!? Die Frage wäre, lohnt sich die obige Anschaffung und wird der Ertrag über den Tag hinweg hierdurch messbar besser? Und gibt es Probleme, wenn ich auf MTTP1 ein Modul (Süd) ohne Verlängerung betreibe, weil der WR an diesem Modul hängt, und das zweite Modul auf MTTP1 (Ost) mit einem 3 Meter Verlängerungskabel? (gleiches würde für MTTP2 gelten – Süd ohne und West mit 3m Verlängerung)
Da ich, wie auch du, von einer Null Einspeißungsstrategie generell nichts halte, aber die Eigennutzungsquote gerne weiter erhöhen würde, siehst du hier einen nutzen für einen Speicher ala Anker Solix E1600? Oder ist das Preis / Leistungsmäßig Overkill, da es sich frühestens wohl ab 10 Jahren + amortisieren wird?
Da auf dem Dach bereits Warmwasser Solar + TV SAT und ein Dachausstieg ist, könnte ich wohl nicht mehr als 6 oder 8 Module in Summe installieren. Deshalb hatte ich bis dato von einer „richtigen“ PV Anlage immer abstand genommen.
Vielen Dank nochmals für deinen Blog und die prompten Antworten auf die User Kommentare!
Daniel
Hallo Daniel,
den Artikelinhalt hast Du gut verinnerlicht und richtig umgesetzt, aber ich werde sicher keine Einkaufsempfehlung geben, in dem ich eine Einkaufsliste abnicke, oder Prognosen über Ertragssteigerungen mache. Für letzteres gibt es PVGIS. Aber ein paar Antworten kann ich geben: Mit einem Speicher kannst Du natürlich die Eigenverbrauchsquote erhöhen, wirtschaftlich lohnt sich das allerdings nicht. Aus Liebhaberei kannst Du das machen, musst dann aber froh sein, wenn sich der Speicher während seiner Lebenszeit überhaupt amortisiert. 3m Verlängerung an einem Solarmodul spielen keine Rolle, der Spannungsabfall darauf wird so gering sein, dass er nicht ins Gewicht fällt.
Viel Erfolg bei Deinem Projekt
Hallo Helmut,
vielen Dank für deine prompte Antwort und Einschätzung. Das mit dem Speicher werde ich mir sparen, so lange sie noch so teuer sind. Aber das Unterfangen mit den zwei zusätzlichen Platten werde ich def. mal ausprobieren.
VG und ich freue mich weiterhin auf interessante Blog Artikel von dir.
Daniel
Hallo Helmut,
ich wollte mich gerne noch abschließend melden, nachdem meine Erweiterung auf vier Platten nun mehr seit vier Wochen in Betrieb ist.
In Summe bin ich sehr zufrieden und es ist genau wie du in deinem Artikel geschrieben hast, dass der Ertrag in der schwachlicht Phase deutlich besser ist.
Jetzt im September habe ich bereits 8 Uhr morgens deutlich über 200 Watt am AC Ausgang anliegen. Über den Tag verteilt bin ich heute am 04.09. über 7kWh gekommen. Hier hatte ich mit zwei Platten gen Süden maximal 5 oder 5,5kWh. Den absoluten Peak Tag hatte ich Lt. Solarman App am 11.08. mit 7,4kWh. Mehr als ich mir je erhofft hätte.
Wie bereits gesagt. Danke für deinen Blog. Ohne diesen hätte ich es wohl nicht ausprobiert.
LG,
Daniel
Guten Tag Helmut,
ich plane derzeit ein Balkonkraftwerk auf unserem Gartenhaus. Das Dach ist ost- und westseitig ausgerichtet. Die Neigung beträgt ca. 20°. 4 Solarmodule sollen in diesem Winkel auch flach aufs Dach montiert werden. 2 ostseitig und 2 westseitig. Ostseitig gibt es eine Verschattung zwischen 8 und 10 Uhr, westseitig ab 17 Uhr.
Nun habe ich mir 2 Sets ausgesucht. Eins mit 2x Hoymiles HM800 und eins mit 1x HM1500. Zulassen will ich das nä. Jahr, also somit auf 800Wp gedrosselt.
Ich verstehe das mit den MPPT Trackern leider nicht wirklich! (zu viel E-Technik)
Der HM800 hat 2 MPPT und der HM1500 auch. Somit bekäme beim HM800 jedes Solarmodul einen eigenen MPPT und beim HM1500 hängen je 2 Module an einem MPPT, vermutlich parallel.
Nun frage ich mich,
schließe ich an den ersten HM800 ein Modul westseitig und ein Modul ostseitig, und an den zweiten genauso, an?
Oder besser am ersten HM800 beide ostseitig und am zweiten HM800 beide westseitig?
Wie müsste man das beim HM1500 realisieren? Wie die 4 Module auf die 2 MPPT Tracker aufteilen.
Welche Lösung (2 HM800 oder 1 HM1500) halten Sie für die technisch bessere/sinnvollere?
Über eine kurzfristige Antwort würde ich mich sehr freuen.
Vielen Dank im Voraus und freundliche Grüße
Georg
Hallo Georg,
nachdem Stand heute weder der HM-800 noch der HM-1500 zugelassene Balkonkraftwerke sind, werde ich mich über „besser“ oder „sinnvoller“ nicht äußern. Technisch sind die beiden Wechselrichter ähnlich, sie haben beide 2 MPPTs, der 1500er hat halt 4 Eingänge, also immer zwei intern parallel an einem MPPT und der 1500er kann in Summe mehr Strom aufnehmen. Bei Ost-West Ausrichtung schaltet man sinnvollerweise an jeden MPPT immer ein Ost- und ein Westmodul parallel um die beiden Eingänge gleichmäßig auszulasten. Zwei Wechselrichter sind nicht erforderlich
Noch ein Tipp für diejenigen, die Ihr Balkonkraftwerk doch vereinfacht anmelden wollen: Man kann auch an einen HM-600 vier Module anschließen für erhöhten Ertrag im Winter.
Hallo Helmut,
ich habe einen HM 600 Wechselrichter und möchte mit y Kabel 4 Tins Solar 435 Module anschließen. Ausrichtung Ost und Süd. Ist das ohne Probleme möglich oder ist ein HM 1500 sinnvoller. Dankeschön und viele Grüße Rudi
Das werden Module mit 40 oder 42V sein, damit geht das problemlos.
Hallo Helmut,
die Module haben eine Spannung im MPPP-UMPP von 43,6. Müsste also beim HM 800 passen. Der hat max. Eingangsspannung von 60V. Habe mich für einen HM800 entschieden. Wird dann 2024 installiert.
Dann könnte ich also 4 Module (2 Ausrichtung SO und 2 Ausrichtung SW) ohne Probleme mit einem Y-Kabel am HM800 anschließen. Laut Auskunft Hoymiles geht das nicht. Nach deiner Aussage und Berrechnung aber ohne Probleme.
Vielen Dank und ein schönes Wochenende.
Grüße Rudi
Hallo Rudi, das kann man ja alles ausrechnen. Bei Parallelschaltung ändert sich die Spannung nicht. Mit 43,6V bist Du spannungsmäßig also auf der sicheren Seite, denn die Leerlaufspannung wird auch weit unter 60V sein, so dass Luft für eine höhere Spannung im Winter bleibt. Ein HM-800 begrenzt jeden Eingang bei 427W, damit er am Ausgang seine Gesamtleistung nicht überschreitet. Der maximale Strom ist also 427W / 43,6V = 9,8A. Das ist noch weit vom max. zulässigen Strom von 12,5A entfernt.
Ich würde allerdings an jeden Eingang je ein SO- und ein SW-Modul parallel hängen, so hast Du eine bessere Sonnenverteilung auf die beiden Eingänge.
Habe mich vertippt, sind Trina Solar 435 Glas/Glas Module.
Hallo Herr Karger
Ich habe einen Aufbau mit 2 Meyer Burger Glas 380W und 2 cansolar 305W. Dazu habe ich mir den Hoymiles HM1500 gekauft wegen der 4 Eingänge und 2 MPPT’s.
Ausrichtung beider Meyer Burger Glas ist Süd.
Die cansolar einmal Süd/Ost und einmal Süd/West.
Geht an meinem Balkon nicht anders von Modulgröße und Anordnung.
Eine optimale Verschaltung nach Ausrichtung wäre wohl 1 Meyer Burger Glas und 1 cansolar auf Eingang 1 und 2 am Hoymiles und 1 Meyer Burger Glas und 1 cansolar an Eingang 3 und 4 des Hoymiles.
Daten der Module :
cansolar Vmp=36,74V, Imp=8,3A.
Beim Meyer Burger gibt es den NMOT-Wert und den STC-Wert als Angabe.
STC Vmp=38,4V, Imp=9,9A,
NMOT Vmp=36,5V, Imp=7,9A.
Der Hoymiles hat optimaler Mppt-Spannungsbereich von 36-48V laut Bedienungsanleitung und
16-60V laut Datenblatt ??
Kann ich das wie beschrieben zusammenschalten ?
Soweit ich weiß, sind die Module am Eingäng 1 und 2 oder 3 und 4 beim Hoymiles dann intern parallel geschaltet für den MPPT. Ergo auch die Module.
Oder wäre es sinnvoller, die Meyer Burger an 1 und 2 und die cansolar an 3 und 4?
Für eine Antwort wäre ich dankbar.
Viele Grüße
Holger
Der HM-1500 hat nur zwei MPPTs, das bedeutet, dass jeweils zwei Eingänge an einen MPPT parallel angeschlossen sind. Diese beiden Module müssen die gleiche Spannung haben. Mehr dazu im Artikel über Parallelschaltung.
Hallo Helmut
Vielen Dank für die schnelle Reaktion. Ich mache mir seit Wochen Gedanken über die Konstellationen.
Wollte eigentlich mit dem HM1500 zentralisieren, sehe aber jetzt immer mehr Nachteile. Lange Modulleitungen sind auch ein EMV-Thema.Ich habe da bei einem Modul 15m.
Dann die Begrenzung der Maxausgangsleistung würde bedeuten, das die 4 Eingänge gleich geschaltet werden. Beispiel 800W Output bedeutet pro Eingang maximal 200W. MPPT für die Tonne.
Das hatte ich beim Kauf des WR nicht gewußt, wie das einstellbare Output-Thema realisiert wird. Steht ja nicht so explizit im Datenblatt. Ist aber, wie ich meine, elementar, oder?
Ich werde auf vier Hoymiles WR umsteigen.
Jedes cansolar mit jeweils einem HM300 und jedes Meyer Burger mit jeweils einem HM400. Das ist die optimal unabhängige Lösung meine ich. Und die vier WR’s sind von den Kosten gerade mal 100€ teurer. Tja, erst richtig planen und dann bauen. Und nicht den Spontankauf.
Danke dir.
Holger
Wenn es von der Leitungslänge her erforderlich ist, dann ok, aber die zulässige Gesamtleistung beachten! Sonst geht das durchaus auch mit einem WR, einem HM-800 z.B. Einfach gleiche Module per Y-Kabel parallel schalten.
Hallo Helmut
Auch die Parallelschaltung hatte ich schon angedacht. Hab sogar extra Y-Adapter besorgt. Ich denke an die Effektivität der Anlage in Bezug auf die Einstrahlung, wie eigentlich jeder.
Wie begrenzt denn der HM800 sein Maximum. 2 Eingänge mit jeweils 1 MPPT und maximal 400W Input pro Eingang. Richtig ?
Wenn ich meine Meyer Burger (2x380W) an den einen Eingang anschließe und die cansolar (2x305W) an den anderen Eingang, dann kann ich die Meyer Burger nur begrenzt nutzen.
Nämlich maximal 400W.
Heißt, Mittagssonne maximal. Die Meyer Burger (Süd) könnten 640W liefern, die cansolar vielleicht 200W. Raus bekomme ich aber 400W + 200W = 600W obwohl ich gern die 800W nutzen würde.
Der HM1500 hat 4 Eingänge und 2 MPPT’s. Da werden die Meyer Burger sowie die cansolar intern im WR parallel geschaltet. Also auch nicht anders als HM800 mit Y-Kabel. Nur das ich den z.B. auf 1200W begrenzen könnte und dann 600W pro Input 1und 2 sowie Input 3 und 4 hätte.
Bedeutet 600W + 200W = 800W. Richtig?
Nur wenn mehr kommt von den cansolar, dann wirds unzulässig!
Gestatte mir ein paar Worte zur Leitungslänge in Bezug auf EMV.
Die WR’s haben MPPT’s. Der impulsförmige Zugriff auf die Module ergibt Rückwirkungen. Und das bei 15m Kabellänge. Ich will bloß vermeiden, das ich eine Sendeantenne auf dem Balkon installiere.
Aber auch die Netzseite hat ihre Tücken. Ich weiß nicht, welche Leitungsgebundenen … Dinge … die WR’s da produzieren. Und je länger diese Leitung …???
Gruss
Holger
Sinnvollerweise würdest Du mit einem HM-800 die beiden 380W Module parallel an einen Eingang schalten, aber eins davon in die eine und das andere in die andere Richtung ausrichten. Am Eingang 2 analog dazu mit den beiden 305W Modulen. So stellst Du sicher, dass jeder Eingang bei jedem Sonnenstand was abbekommt.
Zu EMV kann ich nichts sagen, aber ich kenne niemand, der damit Probleme hat. Sind die Wechselrichter nicht sogar EMV geprüft und zertifiziert?