AMUMOT Ratgeber

Meine Erfahrungen und Erkenntnisse aus 10 Jahren Wohnmobilleben.
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Ob Du Solarmodule auf dem Wohnmobil besser parallel oder in Reihe schalten solltest, das hängt von einigen Faktoren ab. Wenn möglich, sollte der Reihenschaltung bei einer PV-Anlage immer der Vorrang gegeben werden. Es gibt jedoch ein paar Fälle, in denen eine Parallelschaltung trotzdem die bessere Wahl ist.

Parallel und Reihenschaltung

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie du mehrere Solarmodule auf dem Wohnmobil miteinander verbinden kannst. Entweder alle Module in Reihe oder alle Solarmodule parallel.

Parallelschaltung bedeutet:
Alle PV-Module werden mit Plus auf Plus und Minus auf Minus angeschlossen. Es wird sich dabei der Strom im Kabel erhöhen, die Spannung bleibt gleich. Die Verkabelung ist vor allem dann kompliziert und fehleranfällig, wenn mehr als 2 Module miteinander verbunden werden sollen.

Reihenschaltung bedeutet:
Die Solarmodule auf dem Wohnmobil werden miteinander verkettet. Immer Plus auf Minus zusammengesteckt und am Ende bleiben 2 Kabel übrig. Je ein Kabel am ersten und letzten Modul, das mit dem Solarregler verbunden wird. Bei der Reihenschaltung addiert sich die Modulspannung, der Strom im Kabel bleibt jedoch gleich. Dadurch kann man mit dünneren Kabeln arbeiten und der Anschluss ist super einfach.

So gesehen klingt es zunächst danach, als ob Reihenschaltung besser wäre. Das hängt jedoch von verschieden Faktoren ab und kann pauschal nicht beantwortet werden. Ich würde der Reihenschaltung immer dann den Vorzug geben, solange es keine Mehrkosten verursacht.

Aufbau und Funktion eines Solarmoduls

Ich beziehe mich auf handelsübliche PV-Module mit poly- oder monokristallinen Zellen. Sogenannte CIS Module mit amorphen Zellen sind für Wohnmobile wegen ihrem derart schlechten Wirkungsgrad eher nicht geeignet.

Ein Solarmodul besteht aus vielen einzelnen Zellen. Früher waren es oft 36, da man damit gut 12V Batterien mit einfachen PVM-Solarladereglern laden konnte. Heute haben die Solarmodule gerne auch mehr Zellen, um eine höhere Leistung zu erzeugen. Jede Solarzelle für sich liefert eine Spannung von ca. 0,5V. Und wenn man alle Zellen in Reihe schaltet, ergibt sich die MPP Spannung, mit der der Solarregler arbeiten kann. In diesem Artikel werde ich beispielhaft mit 36-zelligen Modulen rechnen, die eine MPP Spannung von ca. 18V haben.

Verschaltung der Solarzellen im Paneel

Damit ein Solarmodul bei der Verschattung einer einzelnen Zelle nicht gleich komplett ausfällt, wurde die interne Verschaltung der Zellen meist auf zwei Kreise, "Strings" genannt, aufgeteilt. Diese zwei Strings sind auch in Reihe geschaltet um die Spannung von 18V zu erreichen.

Würde man jetzt eine Solarzelle auf dem Modul abdecken, würde der Stromfluss im ganzen Modul stoppen. Weil der Strom bei Reihenschaltung immer in jedem Teil der Kette gleich sein muss. Wie damals bei der Weihnachtsbaum Lichterkette: Hat man eine Kerze heraus gedreht, waren alle Kerzen dunkel.

Damit das beim Solarmodul nicht passiert, befinden sich in der Anschlussbox auf der Rückseite des PV-Paneels Dioden. Die sorgen dafür, dass der Strom auch bei Verschattung einer Hälfte oder auch nur einer einzelnen Zelle weiter fließen, die andere Hälfte des Moduls weiterarbeiten kann. Ein derartig verschattetes Solarmodul liefert immer noch den gleichen Strom, aber nur noch die halbe Spannung - also 9V.

Ein derart verschattetes Solar-Modul kann keine 12V Batterie mehr laden. Der MPPT Solarregler benötigt immer mindestens 1V mehr Modulspannung als Batteriespannung um arbeiten zu können.

Sind mehrere Module parallel geschaltet, wird das verschattete Modul ausfallen und die anderen Module werden weiterarbeiten.

Beachte bitte Folgendes: Wenn die Verschattung beide Strings im Modul betrifft, ist das Modul komplett stillgelegt.

Was passiert bei Reihenschaltung und teilweiser Verschattung?

Ein 12V Solarmodul mit 36 Zellen ist, elektrisch betrachtet, nichts anderes als zwei 6V Module mit je 18 Zellen in Reihe geschaltet - nur eben in einem Gehäuse. Wenn wir jetzt zwei Solar-Module in Reihe schalten würden, sind das elektrisch gesehen vier einzelne Module mit je 18 Zellen in Reihe.

Jeder String hat eine Diode, die bei einer Verschattung den Strom durchleitet. Jeder String kann einzeln ausfallen, ohne die anderen zu beeinflussen.

2 Solarmodule in Reihe geschaltet

Was passiert bei der Reihenschaltung im Detail?
Wenn zwei Module in Reihe geschaltet werden addiert sich die Spannung. Die MPP Spannung wird also von 18V auf 36V ansteigen. Es sind ja jetzt 72 Zellen in Reihe verbunden.

  • Wenn nun eine einzelne Zelle verschattet wird, fällt wie oben beschrieben ein halbes Modul aus. Das hat zur Folge, dass die MPP Spannung um 9V einbrechen wird. Also von 36V auf 27V.
    Der MPPT Solarladeregler erkennt diesen Umstand und passt die Arbeitsspannung entsprechend an und arbeitet dann wie gewohnt weiter. Der Leistungsverlust wird bei 25% liegen.
  • Verdeckt man jetzt zusätzlich eine Zelle auf dem zweiten Modul, werden die Dioden dieses Strings ebenfalls den Strom weiterleiten und die Spannung sinkt um weitere 9 Volt. Der Solarregler wird auch diesen Umstand erkennen und mit 18V weiterarbeiten. Verstanden? Jedes Modul liefert noch 9 Volt, was durch die Reihenschaltung in der Summe 18V ergeben und damit kann der Regler arbeiten.

Warum raten jedoch sogenannte "Solarprofis" zur Parallelschaltung? Angeblich würde die teilweise Verschattung bei der Parallelschaltung viel weniger ausmachen. Was passiert bei Parallelschaltung wirklich?

Was passiert bei der Parallelschaltung im Detail?
Wenn zwei Module parallel geschaltet werden, addiert sich nur der Strom. Die MPP Spannung bleibt bei 18V. Es sind ja zwei mal 18 Zellen parallel verbunden.

  • Wenn nun eine einzelne Zelle verschattet wird, fällt wie oben beschrieben ein halbes Modul aus. Das hat zur Folge, dass die MPP Spannung des schatteten Modul um 9V einbrechen wird. Also von 18V auf 9V. Das andere Modul wird mit 18V weiter arbeiten.
    Für den MPPT Solarladeregler ändert sich nichts, er arbeitet einfach mit halber Leistung weiter, denn mit den 9V vom verschatteten Modul kann er nichts anfangen. Der Leistungsverlust wird bei 50% liegen. Bei der Parallelschaltung von zwei Modulen würde jetzt nur noch 1 Modul über der Batteriespannung liegen und weiterarbeiten können. Die Leistung bricht also um 50% ein.
  • Verdeckt man jetzt zusätzlich eine Zelle auf dem zweiten Modul, werden die Dioden dieses Strings ebenfalls den Strom weiterleiten und die Spannung sinkt auch bei diesem Modul auf 9 Volt ab. Dem Solarregler stehen jetzt nur noch 9V zur Verfügung und damit kann er nicht arbeiten. Verstanden? Jedes Modul liefert noch 9 Volt, was durch die Reihenschaltung in der Summe 18V ergeben würde, womit der Regler arbeiten könnte. Bei der Parallelschaltung jedoch ist die Solaranlage außer Betrieb!

Krass oder? Ich habe diese Werte selbst gemessen und auch bei der Firma SolarSwiss am Prüfstand nachstellen können.

Das waren jetzt die harten Fakten, die jeder selbst nachprüfen kann. Darum empfehle ich auch all meinen Kunden schon seit mehreren Jahren, wenn sinnvoll, die Module in Reihe zu schalten. Sinnvoll heißt aber, dass es trotzdem Fälle gibt, wo eine Parallelschaltung der Paneele sinnvoller ist.

*Warum ich früher genau das Gegenteil empfohlen habe, erkläre ich zum Schluss.

Pro und Kontra zur Verschaltung von PV-Paneelen

Schaltbild für Solarmodule in Reihenschaltung
Pro Reihenschaltung

  • Super einfacher Anschluss
  • Erweiterung ohne dickere Kabel möglich
  • Mehr Leistung im Sommer
  • Mehr Ertrag bei teilweiser Verschattung*
  • MPPT Regler arbeiten mit höherer Eingangsspannung effektiver
Kontra Reihenschaltung

  • Über 100V werden Solarregler teuer
  • Nur Module mit der gleichen Stromstärke möglich
  • Ab 50V muss die Verkabelung gegen Berühren entsprechend isoliert sein

Schaltbild für Solarmodul in Parallelschaltung
Pro Parallelschaltung

  • tragbare Module mit gleicher Spannung lassen sich dazu schalten
  • Module mit unterschiedlicher Leistung sind kombinierbar
  • Wenn man noch keinen MPPT Regler hat
Kontra Parallelschaltung

  • Verkabelung aufwändig und schwer
  • Nur Module mit der gleichen Spannung möglich
  • Erweiterung nur mit angepassten Kabeln möglich
  • Mehr Verluste bei Verschattung

Keine Regel ohne Ausnahmen. Auch wenn alles auf Reihenschaltung deutet, hat die Parallelschaltung schon auch ihre Berechtigung:

  • Man kann zum Beispiel auch trotz mehrerer Module noch Votronic Geräte benutzen. Der VBCS Triple lässt nur 36V Eingangsspannung zu, die reinen MPPT Regler nur 50V.
  • Wenn Du das faltbare Solarmodul zu Deiner Solaranlage auf dem Wohnmobil an einem gemeinsamen Solarregler betreiben möchtest, bleibt nur Parallelschaltung als Lösung, wenn du keinen separaten Laderegler installieren möchtest. (Achte jedoch bitte auf die MPP Spannung!)
  • Wenn du zum Beispiel das 40-zellige Solarmodul mit 200Wp aus meinen Shop mit einem 120Wp Modul, welches ebenfalls 40 Zellen hat, kombinieren möchtest, bleibt dir wegen der unterschiedlichen hohen Modul-Ströme ebenfalls nur die Parallelschaltung übrig.

Kleine Fallen, in die man tappen kann

  • Vorsicht bei Werbetricks: Es gibt 72 zellige Module, die trotzdem nur 18V MPP Spannung liefern. Hier wurden die Nachteile von geschnittenen Zellen mit den Nachteilen der niedrigen Spannung kombiniert. Bitte immer das Typenschild auf dem Modul beachten!
  • 100Wp Module mit 72 Zellen sind vom Tagesertrag nicht besser als 100Wp Module mit 36 Zellen. Die beworbenen internen geringeren Verluste sind schon mit eingemessen beim 100Wp Modul. 100Wp bleiben auch mit 72 Zellen 100Wp und der Tagesertrag wird identisch sein. Wahr ist, dass man beim 72-zelligen Modul wegen der höheren Spannung dünnere Kabel verwenden kann.
  • Schlecht ist: Bei Modulen mit hoher Zellenzahl und trotzdem geringer Leistung: Man muss sie parallel schalten, um die zulässige Eingangsspannung der Solarregler nicht zu überschreiten und hat so wieder die oben beschrieben Nachteile.
  • Grundsätzlich würde ich Modulen mit quadratischen Zellen immer den Vortritt lassen. Halbe Zellen werden oft aus Bruchmaterial, welches bei der Produktion anfällt, herausgeschnitten um auch hier noch etwas Geld verdienen zu können. Ich habe schon mehrfach mit SolarSwiss über dieses Thema gesprochen, denn auch in Reutlingen brechen mal Solar-Waver. Diese werden entsorgt und nicht mehr verwendet. Zu groß sei das Risiko, dass die Zellen irgendwann wegen Haarrissen ausfallen würden.
  • Nicht jedes Modul mit dem Zusatz wie Hochleistungsmodul, Back-Contact, oder Phantasienamen wie Black-Contact ist automatisch das beste Modul. Der Modulwirkungsgrad Wp/m² trennt die Spreu vom Weizen!
  • Schwarze Module haben weniger Leistung! Module werden bei 25°C vermessen. Da sich schwarz aber mehr aufheizt als weiß, werden schwarze Module immer weniger Leistung haben, als Module mit weißer Rückfolie.
  • Achtung: Es gibt auch Solar-Module ohne Dioden - diese dürfen nur parallel angeschlossen werden!

Mischen von Reihen- und Parallelschaltung

2 Serie x 3 Parallel

Vorsicht bei einer Mischung aus Reihen- und Parallelschaltung. Hier ein Beispiel anhand von sechs Modulen: Es werden wie auf dem Bild zu sehen, je zwei Module in Reihe angeschlossen und dann die drei Strings jeweils parallel. Einige machen das, um sich das Geld für einen Regler zu sparen, der für eine höhere Eingangsspannung ausgelegt ist. Ich rate davon ab, da hier die Leistung gleich um 1/3 einbricht, wenn nur eine einzige Zelle abgedeckt wird.

Mein Fazit

1600Wp Solarkraftwerk

Ich würde die Reihenschaltung der Parallelschaltung vorziehen. Vier Module mit 36 Zellen oder drei Module mit 40 Zellen lassen sich an einem Victron MPPT Regler mit 100V Eingangsspannung anschließen. Victron Energy bietet auch MPPT Solarladeregler an, die mit 150V oder sogar 250V Eingangsspannung arbeiten. Diese sind jedoch entsprechend teurer. Daher lohnt es sich im Einzelfall verschiedene Möglichkeiten durch zu rechen. Oft kann man durch splitten auf zwei Regler einiges an Geld einsparen.

Die Fotovoltaikanlage für unseren Allrad-Laster besteht aus 8 Modulen mit je 200Wp. Die Module haben 40 Zellen, was bei einer Reihenschaltung einer Leerlaufspannung von 220V entsprechen kann. Ein MPPT SmartSolar 250/60 wäre hier der richtige Regler gewesen. Aus Gründen der Redundanz, und um Hochspannung zu vermeiden, habe ich die Anlage gesplittet. Je vier Module sind in Reihe geschaltet und an einem SmartSolar MPPT 150/35 Regler angeschlossen (24V Bordnetzspannung).

Ach ja, hast du es bemerkt? Ich rede immer von Solarmodulen mit 36 Zellen. Auf den Bildern wo ich die Reihenschaltung erkläre sind jedoch Solarmodule mit 40 Zellen. Das macht aber nichts, der Sinn meiner Aussage ändert sich dadurch nicht.

*Früher habe ich selbst große Anlagen ausschließlich parallel angeschlossen. Das lag an den ultra träge reagierenden Morningstar MPPT Reglern. Wenn die sich auf eine hohe MPP Spannung eingeschossen hatten, dann dauerte es ewig, bis die eine Verschattung registriert haben - was zum Ausfall der ganzen Anlage führte. Seit den Victron MPPT Ladereglern mit ultra fast tracking ist dies jedoch kein Problem mehr.