Warum muss man sich überhaupt damit befassen?
Auf der DC-Seite ist eine zu hohe Spannung einer der gefährlichsten Fehler. Die im Datenblatt des Wechselrichters angegebene maximale DC-Spannung (z.B. 1000 V) ist keine „Richtlinie“, sondern ein Grenzwert. Wenn der String diese bei Kälte überschreitet, kann der Wechselrichter deaktiviert werden, einen Fehler melden oder im schlimmsten Fall beschädigt werden.
Der Trick ist, dass dies oft nicht im Sommer, sondern bei kaltem, sonnigem Winterwetter auftritt, wenn die Spannung des Solarmoduls am höchsten ist. Daher muss die maximale Spannung des Strings immer für kalte Temperaturen überprüft werden.
Voc – was bedeutet das einfach ausgedrückt?
Die Voc (Leerlaufspannung) ist die höchste Spannung des Moduls, wenn keine Last anliegt, d.h. kein Strom fließt. Werden mehrere Module in Reihe geschaltet, addieren sich diese Spannungen.
Wichtig: Der im Datenblatt des Moduls angegebene Voc-Wert bezieht sich auf 25 °C (STC). Im Winter kann es deutlich kälter sein, und dann steigt die Voc an.
Warum steigt die Voc bei Kälte?
Die Spannung des Solarmoduls ist temperaturabhängig:
- bei Kälte steigt die Spannung
- bei Wärme sinkt sie
Der Hersteller gibt dies mit einem Wert an: Voc-Temperaturkoeffizient (z.B. −0,28%/°C). Das Minuszeichen bedeutet, dass sie bei Erwärmung sinkt, also bei Abkühlung steigt. In der Praxis arbeiten wir bei der Berechnung mit dem Betrag (0,28% pro Grad).
Welche Frage müssen wir beantworten?
Nicht: „Wie hoch ist die Spannung im Durchschnitt?“, sondern: „Wie hoch kann sie im schlimmsten Fall sein?“. Passt die maximale Voc der in Reihe geschalteten Module bei Kälte (z.B. −10 °C) in den DC-Bereich des Wechselrichters?
Erforderliche Daten (nur das, was wirklich benötigt wird)
- Der Voc-Wert des Moduls (aus dem Datenblatt)
- Der Voc-Temperaturkoeffizient (aus dem Datenblatt, z.B. −0,28%/°C)
- Die niedrigste Auslegungstemperatur (in Deutschland oft −10 °C)
- Anzahl der Module, die im String in Reihe geschaltet sind
Berechnungsablauf
1) Temperaturdifferenz:
ΔT = 25 °C − (niedrigste Temperatur)
Wenn die niedrigste Temperatur −10 °C beträgt, dann:
ΔT = 25 − (−10) = 35 °C
2) Voc-Anstieg in Prozent
Anstieg (%) = ΔT × (Absolutwert des Voc-Koeffizienten in %/°C)
Wenn der Koeffizient −0,28%/°C beträgt, dann ist der Absolutwert 0,28%/°C.
Also:
Anstieg (%) = 35 × 0,28% = 9,8%
3) Voc eines einzelnen Moduls bei Kälte
Voc_kalt = Voc_Datenblatt × (1 + Anstieg %)
Wenn Voc_Datenblatt 49,5 V beträgt, dann:
Voc_kalt = 49,5 × (1 + 0,098) = 49,5 × 1,098 ≈ 54,3 V
4) Maximale Strangspannung bei Kälte
String_Voc_kalt = Anzahl der Module in Reihe × Voc_kalt
Wenn 15 Module in Reihe geschaltet sind:
String_Voc_kalt = 15 × 54,3 ≈ 814,5 V
Vergleich mit dem Wechselrichter
Wenn die maximale DC-Spannung des Wechselrichters 1000 V beträgt, dann:
814,5 V < 1000 V → in Ordnung, sicher.
Wären jedoch 19 Module in Reihe:
String_Voc_kalt = 19 × 54,3 ≈ 1031,7 V
1031,7 V > 1000 V → nicht zulässig, zu hoch.
Warum ist es nicht gut, am Limit zu planen?
Auch wenn es auf dem Papier passt, sollte man das DC-Limit nicht vollständig ausschöpfen. In der Realität kann es kälter sein, es kann Abweichungen in den Datenblättern geben, und die Reserve schützt immer die Lebensdauer des Wechselrichters. Installateur-Logik: Ein zusätzliches Modul ist das Risiko eines Wechselrichters nicht wert.
Typische Fehler
- Korrektur für Kälte wird weggelassen („passt schon so“)
- Vmpp wird mit Voc verwechselt (nicht dasselbe!)
- Zu viele Module in Reihe, weil „im Sommer die Spannung sowieso nicht hoch ist“
- Der Koeffizient wird mit falschem Vorzeichen interpretiert (bei Abkühlung steigt er!)
