Bei Solarstromanlagen ist ein „String“ eine in Reihe geschaltete Gruppe von Solarmodulen, die zusammen einen Stromkreis bilden. Strings spielen eine Schlüsselrolle für die Effizienz des Systems, da die Ausgangsspannung jedes Moduls addiert wird, während der Strom konstant bleibt.
Wie funktioniert eine Saite?
Reihenschaltung: Die Solarzellen eines Strings sind in Reihe geschaltet. Die Spannungen der einzelnen Module werden addiert, während der Strom dem Strom des Moduls mit der geringsten Leistung entspricht.
- Beispiel: Wenn ein String aus 10 Modulen mit 40 V und 10 A besteht, beträgt die Gesamtspannung des Strings 400 V und der Strom 10 A.
Anschluss eines Wechselrichters : Der vom String erzeugte Gleichstrom (DC) wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt, der direkt im Gebäudestromnetz genutzt oder in das Stromnetz zurückgespeist werden kann. In größeren Systemen kann ein Wechselrichter mehrere Strings versorgen.
Vor- und Nachteile von String
Vorteile:
- Einfaches Design: Die Reihenschaltung erleichtert die Installation und den elektrischen Anschluss von Solarmodulen.
- Kosteneffizienz: Es werden weniger Kabel benötigt als bei einer Parallelschaltung, was die Kosten für die Systeminstallation senkt.
- Kompakte Bauweise: Durch die einfache Anbindung an Wechselrichter eignen sich Strings ideal für kleine und mittelgroße Anlagen.
Nachteile:
- Auswirkung der Verschattung: Wird ein Modul teilweise verschattet , kann dies die Leistung des gesamten Strings reduzieren, da der Strom an die Leistung des schwächsten Moduls angepasst wird.
- Leistungsverlust: Wenn zwischen den Modulen im String ein Leistungsunterschied besteht (z. B. Fertigungstoleranz, unterschiedliche Ausrichtung), können die Module mit geringerer Leistung die Gesamtleistung des Strings begrenzen.
Wie kann die Saitenleistung optimiert werden?
MPPT (Maximum Power Point Tracking) : Der Wechselrichter oder ein String-Management-Algorithmus sorgt dafür, dass das System immer an seinem optimalen Leistungspunkt arbeitet.
Leistungsoptimierer: Auf einzelnen Modulen montierte Optimierer stellen sicher, dass ein einzelnes abgeschirmtes Modul die Leistung des gesamten Strings nicht beeinträchtigt.
Module gleicher Leistung verwenden: Innerhalb eines Strings sollten Module gleichen Typs und gleicher Leistung verwendet werden, um Leistungsverluste zu minimieren.
Richtige Ausrichtung und Neigungswinkel : Eine optimale Ausrichtung sorgt dafür, dass alle Module die gleiche Menge Sonnenlicht erhalten.
Minimieren Sie die Kabellänge: Kürzere Kabel reduzieren den Widerstandsverlust.
Anschluss von Strings und Wechselrichtern
Ein Wechselrichter, mehrere Stränge: In größeren Systemen kann der Wechselrichter mehrere Stränge gleichzeitig verarbeiten, was die Energieeffizienz und Redundanz erhöht. In diesen Systemen kann der Wechselrichter separate MPPT-Kanäle verwenden, um die Leistung jedes Strings unabhängig zu optimieren.
Ein String, ein Wechselrichter: Bei Kleinanlagen oder Inselsystemen wird oft ein String mit einem Wechselrichter verwendet.
Streicher und moderne Systeme
Zusätzlich zu den herkömmlichen String-basierten Systemen bieten neuere Technologien wie Mikrowechselrichter und Leistungsoptimierer neue Möglichkeiten:
Mikrowechselrichter: Jedes Modul verfügt über einen separaten Wechselrichter, sodass jedes Modul unabhängig betrieben werden kann. Dadurch wird der Schattierungseffekt eliminiert.
Leistungsoptimierer: An Strings angeschlossene Geräte, die den Betrieb von Modulen mit Abschirmung oder unterschiedlicher Nennleistung verbessern.
Zusammenfassung
Strings sind die Grundbausteine von Solaranlagen. Sie ermöglichen die Reihenschaltung von Modulen und einen energieeffizienten Betrieb. Die Leistung des Systems hängt jedoch weitgehend von der Gestaltung und Handhabung der Verschattungseffekte ab. Für einen optimalen Betrieb ist die richtige Installation, die Verwendung von Modulen gleicher Leistung und die Wahl des richtigen Wechselrichters wichtig.