Auf der DC-Seite fürchten viele zu Recht die Spannung. Aber es ist der Strom, der in der Praxis Erwärmung, Anschlussfehler und sogar Brand verursachen kann. Daher ist die Überprüfung des Stringstroms keine optionale Berechnung, sondern ein grundlegender Sicherheitsschritt.
Hier geht es nicht darum, ob „das System Strom erzeugt“, sondern darum, ob der DC-Eingang des Wechselrichters den Strom, den wir anschließen, verträgt.
Zwei Werte, die immer beachtet werden müssen: Impp und Isc
Auf dem Datenblatt eines Panels finden wir in der Regel zwei Stromwerte:
- Impp – der Strom, bei dem das Panel seine Nennleistung abgibt.
- Isc – Kurzschlussstrom, der maximale Strom, den das Panel in einer Extremsituation liefern kann.
Im Normalbetrieb arbeitet das System in der Nähe von Impp.
Bei Sicherheitsüberlegungen ist jedoch der Isc wichtiger.
Auf Installateursebene reicht diese Logik aus: Impp für die Betriebsüberwachung, Isc für die Sicherheitsreserve.
Was passiert bei Reihenschaltung?
Bei Reihenschaltung addieren sich die Spannungen, aber der Strom ändert sich nicht.
Wenn der Impp-Wert eines Panels 10,5 A beträgt, dann:
- 8 Panels in Reihe geschaltet → 10,5 A
- 14 Panels in Reihe geschaltet → 10,5 A
Es spielt keine Rolle, wie viele Panels in Reihe geschaltet sind: Der Stringstrom bleibt derselbe.
Wenn wir also einen einzelnen String an den MPPT-Eingang eines Wechselrichters anschließen, ist die Berechnung des Stroms sehr einfach: Der Stringstrom = Impp-Wert des Panels.
Was ändert sich bei Parallelschaltung?
Bei Parallelschaltung bleibt die Spannung unverändert, aber die Ströme addieren sich.
Angenommen:
Der Impp-Strom eines Strings = 10,5 A
Zwei identische Strings parallel an denselben MPPT angeschlossen.
Dann am Eingang des Wechselrichters:
10,5 A + 10,5 A = 21 A
Und hier kommt der kritische Punkt.
Strombegrenzung des Wechselrichtereingangs
Auf dem Datenblatt des Wechselrichters ist immer der maximale Eingangsstrom angegeben, zum Beispiel: Max. Eingangsstrom pro MPPT: 20 A
Dies ist keine Empfehlung. Dies ist eine Hardware-Grenze.
Wenn im obigen Beispiel 21 A an einem für 20 A ausgelegten Eingang ankommen, kann der Wechselrichter abschalten, es kann zu einer dauerhaften Erwärmung kommen oder die Eingangselektronik kann langfristig beschädigt werden. Auf dem Papier ist es nur ein Ampere Unterschied, aber in Wirklichkeit ist es bereits eine Überlastung.
Betrachten wir ein konkretes Beispiel
Hier ist es sehr wichtig zu klären, worüber wir gerade sprechen: Panelstrom, Stringstrom oder den Gesamtstrom, der am Wechselrichtereingang ankommt. Die drei sind nicht dasselbe, und die meisten Fehler entstehen dadurch, dass sie vermischt werden.
Nehmen wir einen konkreten Wert. Auf dem Panel-Datenblatt steht:
- Impp = 11 A
- Isc = 11,8 A
Der Impp ist der Betriebsstrom, d.h. im Normalbetrieb fließt ungefähr dieser Strom durch ein Panel, wenn es mit maximaler Leistung arbeitet. Dies ist immer noch der Strom eines einzelnen Panels.
Schließen wir nun 12 Panels in Reihe zu einem String. Bei Reihenschaltung addiert sich die Spannung, der Strom ändert sich jedoch nicht. Obwohl 12 Panels in Reihe geschaltet sind, bleibt der Betriebsstrom des Strings weiterhin 11 A. Hier sprechen wir nicht mehr vom Panelstrom, sondern vom Stringstrom, aber der Wert ist derselbe.
Die Situation ändert sich, wenn wir parallel schalten.
Angenommen, wir schließen zwei identische Strings parallel an denselben MPPT an. Der Strom des ersten Strings beträgt 11 A, der Strom des zweiten Strings ebenfalls 11 A. Bei Parallelschaltung addieren sich die Ströme, so dass am Wechselrichtereingang gilt:
11 A + 11 A = 22 A
Hier sprechen wir nicht mehr vom Panelstrom und nicht von einem einzelnen Stringstrom, sondern vom Gesamtstrom, der am jeweiligen MPPT-Eingang des Wechselrichters ankommt.
Schauen wir uns nun das Datenblatt des Wechselrichters an. Angenommen, dort steht:
Maximaler MPPT-Eingangsstrom = 18 A
Dies ist eine Hardware-Grenze. Keine Empfehlung, sondern die Grenze, bis zu der die Wechselrichtereinheit sicher belastbar ist.
In diesem Beispiel überschreiten die 22 A eindeutig die 18 A-Grenze. Hier gibt es keine Diskussion mehr: Das Design ist nicht geeignet. Es kann eine Zeit lang funktionieren, aber der Wechselrichter wird entweder begrenzen, sich erwärmen oder langfristig beschädigt werden. Dies ist typischerweise ein Fehler, der nicht am ersten Tag auftritt, sondern Monate später.
In solchen Fällen gibt es drei fachlich korrekte Lösungen:
- die beiden Strings an separate MPPTs anschließen (wenn der Wechselrichter dies zulässt),
- die Anzahl der parallelen Strings reduzieren,
- oder einen Wechselrichter wählen, der eine höhere Eingangsstrombegrenzung hat.
Die Essenz ist also: Bei Reihenschaltung steigt der Strom nicht, bei Parallelschaltung jedoch schon. Und bei der Auswahl eines Wechselrichters oder der Planung von Strings muss immer der Gesamtstrom zum MPPT mit dem Grenzwert des Datenblatts verglichen werden und nicht der Strom eines einzelnen Panels oder Strings separat.
Warum sollte man nicht zu 100 % planen?
Der Strom der Panels hängt auch von der Sonneneinstrahlung und der Temperatur ab. Bei starker Sonneneinstrahlung und kalter Luft kann der Strom etwas höher sein als der Nennwert von Impp. Daher ist es nicht ratsam, genau auf die Strombegrenzung des Wechselrichters zu planen. Wenn die Grenze 20 A beträgt, sollte der berechnete Wert nicht 19,9 A sein. Eine kleine Reserve beugt langfristig vielen Problemen vor.
Wann ist eine String-Sicherung erforderlich?
Wenn drei oder mehr Strings parallel geschaltet sind, können im Fehlerfall die anderen Strings in den fehlerhaften Zweig zurückspeisen. In diesem Fall kann der Rückstrom gefährlich sein, weshalb eine separate String-Sicherung erforderlich ist.
Bei zwei Strings reicht der interne Schutz vieler Wechselrichter aus – dies sollte jedoch nicht aus Gewohnheit, sondern anhand des Datenblatts entschieden werden.
Typische Fehler in der Praxis
- Die meisten Probleme sind keine Berechnungsfehler, sondern Unachtsamkeit:
- es wird nur die Spannung geprüft, nicht der Strom
- es wird geprüft, wie viele Anschlüsse am Wechselrichter vorhanden sind, aber die Strombegrenzung wird nicht gelesen
- Strings mit unterschiedlicher Ausrichtung werden parallel geschaltet
- die Impp- und Isc-Werte werden verwechselt
