Reihen- und Parallelschaltung von Solarmodulen über einen MPPT - Regler

    Ich brauche mal eine Einschätzung von Solaranlagen-Experten:


    Bei der Neugestaltung einer Solaranlage mit 24V Bordnetzspannung mit unterschiedlichen Modulen EINER Baureihe EINES Herstellers erfolgt eine Kombination von 24V und 12 V Modulen.


    Laut des Lieferanten können bedenkenlos die 12V Module gleicher Größe jeweils in Reihe und dann parallel auf einen Regler geschaltet werden, die 24V Module unterschiedlicher Größe sollten aber direkt auf jeweils einen Regler laufen, ansonsten würde das zu größentechnisch nicht weiter spezifizierten Verlusten führen.


    Wenn ich mir allerdings die technischen Daten der Module, die ja alle aus einer Baureihe kommen, ansehe stelle ich fest, dass die Daten sehr nahe beieinander liegen:



    24V Modul 360 W: Leerspannung Voc: 47,4 V, Maximalspannung Vmpp: 38,4V

    24V Modul 215 W: Leerspannung Voc: 45,8 V, Maximalspannung Vmpp: 37,4V

    12V 6 x Modul 55 W (2 in Reihe) / 3 mal parallel): Leespannung : 45,8V, Maximalspannung: 37,6V

    12V 2 x Mod0l 115 W( 2 in Reihe): Leespannung : 46,6V, Maximalspannung: 38,0V

    12V 2 x Modul 175 W (2 in Reihe): Leespannung : 47,4V, Maximalspannung: 38,8V


    Es besteht doch grundsätzlich das Problem, das bei Verschattung einzelner Module einer Reihenschaltung sich die Spannung sowieso ändert. Warum können also Module unterschiedlicher Größe einer Baureihe, deren Maximalspannungen sich nur um max. 1,4 V entsprechend. rd. 3,5 % unterscheiden nicht auf einen Regler geschaltet werden?

    zum leichteren Verständnis hab ichs mal aufgemalt:


    wegen der Nennspannung sehe ich keine Bedenken 2x12V und 24V parallel zu schalten. Dadurch sehen alle Module die gleiche Spannung um 24V, was genau handeln die Module unter sich aus


    wegen eventueller Verluste würde ich mir keine Sorgen machen, die Sonne kostet nichts....


    aber: fällt ein 12V-Modul wegen Verschattung aus (ausgekreuzt), liegt das andere 12V-Modul wegen der Bypass-Diode an 24V. Und jetzt ist es eine Frage der zulässigen Sperrspannung ob es das überlebt.


    grüße klaus

    Irgendwie komme ich da nicht mit. Meines Erachtens regelt der Solarregler die Modulspannung auf 12V oder 24V runter. Insofern gibt es auch keine 24V oder 12V Module. Natürlich muss die Modulspannung über der Reglerspannung liegen aber das versteht sich von selbst.


    Wenn du 10 Module installieren möchtest, lässt du sie doch eh nicht über nur einen Regler laufen, oder? Deshalb verstehe ich das Problem nicht.


    Ralf

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    Zunächst mal handelt es um ein 24V System und nicht um 12V.


    Parallelschaltung und Reihenschaltung funktioniert. Ich denke die 12V Bypassdioden werden bei Teilverschattung einer Reihenschaltung gar nichts mehr einspeisen.

    Ohne etwa 28,2 V kommt beim Akku nichts an.


    Ideal sind natürlich separate Solarregler mit dicken 6MM2 Kabeln.


    kleiner Hinweis: ich habe knapp 1000Whp auf dem Dach mit 3 Reglern. Die beste Leistung erzielen mein Panels mit Schindeltechnik( ca. 30-40% mehr Ertrag. Ich fahre Spannungen von über 60V in den Reihenschaltungen. Mit den richtigen Reglern funktioniert das super.

    Falls Victron verbaut werden soll würde ich ab 30/100 empfehlen, da die kleineren Regler keine 6MM2 Kabelquerschnitte aufnehmen können.

    Zitat von Rufus

    Falls Victron verbaut werden soll würde ich ab 30/100 empfehlen, da die kleineren Regler keine 6MM2 Kabelquerschnitte aufnehmen können.

    werden die Module nicht alle mit 4mm² geliefert, oder lötest du überall neue Kabel ein?

    "Wer eine Jogginghose trägt, hat die Kontrolle über sein Leben verloren!" Karl Lagerfeld

    Vielen Dank für die Antworten, vieleicht habe ich meine Frage nicht eindeutig formuliert. Es geht mir nur um den Wirkungsgrad. Das die Konfiguration technisch machbar ist, ist unbestritten. Allerdings betonen ALLE Lieferanten, dass mehrere Regler verwendet werden sollen, ansonsten würde der Wirkungsgrad sich um bis zu 30% verschelchtern. Wer schlecht denkt, denkt dabei an den Absatz von Ladereglern.....


    An Klaus: Auf deine Bedenken wäre ich nicht gekommen, ist aber natürlich nachvollziehbar. Nur das Problem hat natürlich jeder, der mehere "Pärchen" parallel zusammenführt. Diesbezüglich habe ich da noch keinerlei Probleme gehört und hoffe, das das die Module überleben.

    Zitat von thomasd

    werden die Module nicht alle mit 4mm² geliefert, oder lötest du überall neue Kabel ein?

    Ich nutze die originalen 6mm2 Kabel mit MCP Steckern. Die 6mm2 Verlängerungen Steckern habe ich selbst gecrimmt. mit Es gibt 4 und 6mm2 Kabel.

    Wir haben nur 6mm2 Kabel für die Solaranlage auf dem Womo um die Leistungsverluste .durch Kabelquerschnitte so gering wie möglich zu halten.

    Zitat von Rufus

    Wir haben nur 6mm2 Kabel für die Solaranlage auf dem Womo um die Leistungsverluste .durch Kabelquerschnitte so gering wie möglich zu halten.

    es ist interessant dieser Frage mal nachzugehen: wie beinflußt der Kabelquerschnitt die Leistung einer Solaranlage?


    dazu ein Beispiel

    Solarmodul mit 200 W, Nennspannung Umpp 24 V, Nennstrom 8 A

    Entfernung Modul -> Regler 10m, d.h. Leitungslänge 20m


    schauen wir uns den max. Spannungsabfall zwischen Modul und Regler bei verschiedenen Kabelquerschnitten an:

    2,5 mm2 -> 2,28 V

    4 mm2 -> 1,42 V

    6 mm2 -> 0,95 V


    der Regler soll vereinfacht gesagt aus 24V Modulspannung 14,xx V Ladespannung erzeugen


    jetzt müssen wir 2 Reglertypen unterscheiden


    den einfachen Shunt-Regler:

    hier wird die "überschüssige Spannung" am Regler im Wärme umgesetzt, und solange der Regler eine genügend hohe Eingangsspannung erhält ist der Querschnitt der Leitung zwischen Modul und Regler egal, also würden prinzipiell 1,5 mm2 bei 10m auch genügen


    der komplexe MPPT-Regler:

    die max. Leistung wird dann durchgesetzt wenn der Lastwiderstand des Reglers gleich dem momentanen Innenwiderstand des Moduls ist, und der hängt von Einstrahlung und Temperatur ab. (Module sind Stromquellen, die Spannung wird erzeugt durch U = R x I)

    Der Lastwiderstand des Reglers wird durch einen variablen DC/DC Wandler gebildet, der einfach die Spannung solange variiert bis die max. Leistung durchgesetzt wird.

    hier spielt also die Höhe der Einganggspannung am Regler eine Rolle. Weil das Spannungs-Strom-Verhalten eines Moduls recht komplex ist, soll die Leistung betrachtet werden, nämlich Strom x Spannung. Der Strom ist bei gleicher Beleuchtungsstärke unabhängig vom Querschnitt, aber der Spannungsabfall umgekehrt proportional zum Querschnitt


    damit ist Leistung = (Nennspannunmg - Spannungsabfall) x Strom, und bezogen auf einen idealen Leiter (Querschnitt = unendlich)

    ergibt sich folgender Leistungsverlust


    2,5 mm2 -> 10%

    4 mm2 -> 6%

    6 mm2 -> 4%


    also der Unterschied zwischen 4 mm2 und 6 mm2 liegt eben mal bei 2% = 4 W


    ganz anders sieht es auf der Batterieseite aus:


    gehen wir davon aus daß der Regler 2 m von der Batterie entfernt ist und 3 x 200W Module beteiligt sind, so beträgt der Spannungsabfall worst-case bei


    4 mm2 -> 0,85 V

    6 mm2 -> 0,57 V

    10 mm2 -> 0,34 V


    das heißt bei 4 mm2 kommen anstelle der am Regler eingestellten 14,4 V lediglich 13,6 v an der Batterie an


    nur mal so zum Nachdenken

    grüße klaus



    PS Corona läßt grüßen, anstelle irgendwo unterwegs zu sein und den Herbst zu genießen, mach ich Gehirnjogging und schreibe eine Diplomarbeit

    Zitat von willi_chic

    ganz anders sieht es auf der Batterieseite aus

    Also ist die grössere Kabeldimension vom Regler zur Batterie wichtiger als die Kabel vom Modul zum Regler?

    Dann wäre ja bei jeder egal wie groß die Anlage ist, min. 10mm² vom Regler zur Batterie von Vorteil?

    "Wer eine Jogginghose trägt, hat die Kontrolle über sein Leben verloren!" Karl Lagerfeld

    Meine Module haben alle von Werk aus 6,mm2 Kabel. Daher habe ich mich auch für 6mm2 für die Leitungen zu den Reglern entschieden.

    Von den Reglern zum Akku ist bei uns 6mm2 zur Verteilerleiste die alle Regler zusätzlich einzeln absichert und nur 30cm lang ist verbaut und dann 3m 50mm2 zum Akku verbaut. Unser 24V Akku kann theoretisch >44A aus den Solarpanels bekommen ( bei 12V wär das 88A !).