Erstellt von Marcus Rönz | 11.06.2020
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Insel-Photovoltaikanlagen rechnen sich recht schnell und die Einsatzgebiete sind oft vielseitig. Hier geht es um die Schaltung, wenn du mehrere Solarmodule nutzen möchtest. Ebenfalls die allgemeine Funktionsweise.

Für unsere kleine Insel-Solaranlage gibt es viele Einsatzgebiete. Der eine möchte es mobil nutzen, um für Smartphone, Notebook oder Digitalkamera Strom nachtanken zu können, der andere für Garage, Garten oder auch Wohnmobil. Eine Kleinstanlage rechnet sich schnell und ist da sinnvoll, wo nicht viel Strom benötigt wird oder vielleicht kein Netzstrom angeschlossen ist. Vor allem benötigt man keine aufwendige Dachkonstruktion. Hier mal die Funktionsweise und Schaltung mehrerer Module für unsere Insel PV-Anlage.

Inhaltsverzeichnis:Ähnlicher Artikel: Solarmodule mit mehreren Ladereglern und gemeinsamen Akku

Funktionsweise einer Insel Solaranlage anhand schematischer Darstellung

Solarmodul anschließen - Aufbau Insel Photovoltaik Anlage Der minimalste Aufbau der Insel-Photovoltaik Anlage. Möchtest du noch einen 230V Wechselrichter nutzen, wird dieser direkt am Akku angeschlossen. © Wohnen-Heimwerken.de

Solarmodul anschließen - Aufbau Insel Photovoltaik Anlage
Der minimalste Aufbau der Insel-Photovoltaik Anlage. Möchtest du noch einen 230V Wechselrichter nutzen, wird dieser direkt am Akku angeschlossen.

Lesetipps:Erläuterung zum Bild:
Das Solarpanel produziert Strom, der je nach Sonneneinstrahlung stark schwankt. Für 12 Volt Systeme, welches die üblichste Bauform ist, liegt bei guter Sonneneinstrahlung um die 18 bis 21 Volt am Solarmodul an. Für 24V Systeme werden 24V Module benötigt, oder mindestens zwei 12V Module in Reihe geschaltet. Die tatsächliche Spannung liegt jedoch immer höher, da wir unbedingt die Ladeschlussspannung des Akkus erreichen müssen. Wir können am Solar Panel keine direkten 12V Geräte anschließen, da diese kaputtgehen könnten. Hier bedarf es einen Regler. Das macht entweder ein Laderegler zur Batterieladung, oder auch ein DC-DC Wandler, der eine eingestellte Ausgangsspannung beibehält.

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Kleinere Verbraucher schließen wir an den LOAD-Ausgang des Ladereglers an. Ein 10A Laderegler kann meist 10A auch im LOAD bzw. Lastausgang durchschalten. Dazu weiter unten mehr.
Jeder anständige Regler schaltet die Verbraucher, also den LOAD-Ausgang, bei Unterschreitung einer bestimmten Akkuspannung ab. Dies ist je nach Akkutyp und System-Nennspannung anders. Es soll Bauteile vor zu hoher Spannung schützten, den Akku jedoch auch vor der gefährlichen Sulfatierung bewahren.

Verbraucher könnten die verschiedensten 12 Volt Geräte sein (12V System!). Oder auch ein Wechselrichter, der uns dann 230 Volt aus den 12 Volt, 24 Volt (etc.) direkt von der Batterie macht.

Wechselrichter schließen wir direkt an der Batterie an. Wir müssen die Batterie vor Tiefentladung schützen. Wohl die meisten Wechselrichter haben zwar selbst eine Abschaltung, diese ist jedoch oft ziemlich tief angesetzt. Eine Möglichkeit ist hier, ein Relais mit dem Load-Ausgang zu schalten und so die Verbindung des Wechselrichters zur Batterie zu trennen/zuzuschalten. Viele Relais machen das jedoch nicht lange mit und bleiben kleben. Das liegt am hohen Strom, welche die Kondensatoren des Wechselrichters beim Anschließen ziehen.

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Du brauchst viel Power?
Der Lastausgang (LOAD) des Ladereglers ist meist nur auf ein paar Ampere begrenzt. 6 Ampere, 10, 20 oder auch 30 Ampere.
Möchtest du Geräte nutzen, die viel Strom ziehen, sollten diese direkt am Akku angeschlossen werden. Über den Verbraucher-Ausgang (meist mit LOAD gekennzeichnet), darf nur wenig Strom gezogen werden. Schließlich geht das alles über die kleine Platine im Laderegler und die hält nicht viel aus.
Hohe Anlaufströme haben Elektromotoren und Geräte mit großen Kondensatoren (z.B. Autoradio, Wechselrichter, Kühlschränke).

Effektiver auch bei Wolken produzieren

Mehrere Solarmodule können in Reihe oder Parallel geschaltet werden. Kleine Module die keine 12 Volt produzieren, können in Reihe geschaltet werden. Somit addiert sich deren Spannung (in Volt).
So kann man auch Strom produzieren, wenn es leicht bewölkt ist. Der Laderegler benötigt etwas mehr Eingangsspannung (meist 1V-2V mehr) als die Akkuspannung. Beachte die Bypass-Diode in der Reihenschaltung von Photovoltaikmodulen.
Beachte, dass es bei hoher Spannung von PV-Modulen und einer geringeren Akkuspannung ein MPPT Laderegler sehr viel effizienter arbeitet.

Lesetipps dazu:Merke: Du benötigst mehr Spannung (Volt), als deine Batterie hat, um diese zu laden. Weiterhin ist die Stromstärke (Ampere) wichtig, wie schnell die Batterie dann geladen wird. Aus Volt und Ampere kannst du die Leistung (Watt) berechnen. Ampere und Volt sind mittels Multimeter messbar. Spannung parallel, Strom in Reihe.

Leistung (Watt) = Spannung (Volt) x Stromstärke (Ampere)

Ohmsches Gesetz / Begriffsdefinition:

Spannung (U) = Volt (V) - bsp.: U = 12 V
Stromstärke (I) = Ampere (A) - bsp.: I = 0,5 A
Leistung (P) = Watt (W) - bsp.: P = 1 W
P = U x I

Module am Laderegler anschließen

Für Photovoltaikanlagen gibt es eigene Kabel und Stecker. Sogenannte Solarkabel, die Witterungsfest sind. Meist finden sich heute MC4 Kupplungen in den meisten Modulen. Ich empfehle dir hier nicht herumzubasteln, sondern die MC4 Stecker/Buchsen zu verwenden. Diese können auch schnell voneinander getrennt werden und sind wasserfest.
MC4 Stecker haben eine Kabel-Zugentlastung die nur mit entsprechend dicken Kabeln ordentlich funktioniert und gleichzeitig gegen Wasser abdichtet. Sogenannte Solarkabel sind zudem Ozon- und UV-fest und so dick, dass die Kurzschlussgefahr bei z.B. einem eingeklemmten oder durch Wind scheuerndes Kabel geringer ist.

Für die MC4 Stecker gibt es sehr viele Adapter und Bauteile. Y-Adapter, Dioden, Sicherungen und Verteiler. Bei der Auswahl muss kaum viel selbst gebastelt werden. Falls doch, benötigst du eine Abisolierzange, sowie eine Crimpzange. Hier zeige ich dir das Crimpen, Pressen und anfertigen eigener Solarkabel mit MC4 Stecker.

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Parallelschaltung von Solarmodulen

Parallelschaltung von Solarmodulen Schaltplan für die Parallelschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen © Wohnen-Heimwerken.de

Parallelschaltung von Solarmodulen
Schaltplan für die Parallelschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen

Nehmen wir an, wir besitzen zwei Module mit der Angabe: 6V (Spannung) und 0,5A (Stromstärke).

Beide dieser Solarzellen schalten wir parallel.

Ergebnis: 6V und 1A Abgabe. Der Strom (Ampere) addiert sich, die Spannung bleibt hingegen gleich.

Info: Bei der Parallelschaltung werden gleiche Pole miteinander verbunden. Plus mit Plus, Minus mit Minus.

Reihenschaltung von Solarmodulen

Reihenschaltung von Solarmodulen Schaltplan für die Reihenschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen © Wohnen-Heimwerken.de

Reihenschaltung von Solarmodulen
Schaltplan für die Reihenschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen

Wir nehmen wieder an, unsere beiden Solarzellen besitzen die jeweilige Angabe: 6V und 0,5A.

Beide Solarzellen schalten wir nun in Reihe.

Ergebnis: 12V und 0,5A Abgabe. Die Leistung (Ampere) bleibt gleich, die Spannung addiert sich hingegen.

Info: Bei der Reihenschaltung werden gegensätzliche Pole miteinander verbunden. Plus mit Minus.

Unterschiedliche Module in Reihe oder Parallel?

Du kannst für unterschiedliche Ausrichtung der Module jeweils einen eigenen Laderegler nutzen. Ist die Ausrichtung der Photovoltaikmodule jedoch gleich, die Module jedoch unterschiedlich, gibt es eine Regel zur Verdrahtung.

Regel:
Unterschiedliche Volt, gleiche Ampere: Reihenschaltung
Unterschiedliche Ampere, gleiche Volt: Parallelschaltung

Sind Spannung und/oder Strom unterschiedlich, bestimmt das Modul mit der geringsten Leistung.

In der Reihenschaltung addiert sich die Spannung (Volt). Das Solarmodul mit dem geringsten Strom (Ampere) beeinflusst auch das Modul mit mehr Strom.
Bei der Parallelschaltung von Modulen addiert sich der Strom (Ampere). Das Modul mit der geringsten Spannung (Volt) gibt die Gesamtspannung vor.

Beispiel:
Ein 40W und 100W Panel haben folgende Leistungsangaben (fiktives Rechenbeispiel):
40W = 20V, 2A
100W = 40V, 2,5A

Schalten wir diese Module in Reihe:
20V + 40V = 60V
das Modul mit dem geringsten Strom entscheidet, hier 2A
= 60V x 2A = 120W
Verlust: 20W

Schalten wir diese Module Parallel:
2,5A + 2A = 4,5A
das Modul mit der geringsten Spannung entscheidet, hier 20V
= 20V x 4,5A = 90W
Verlust: 50W

Lesetipp:
Schaue dir auch folgende Beiträge an: Schaltung unterschiedlicher Blei-Akkus, sowie Solarmodule mit mehreren Ladereglern und gemeinsamen Akku

Tipps / Denkanstöße

Eine Batterie wird geladen, wenn die Stromquelle eine höhere Spannung hat und somit Strom fliesen kann. Für kleinere Insel-Projekte kannst du dich mit verschiedenen Wandlern beschäftigen. Beispielsweise Step-Up oder Step-Down Wandler, DC-DC Wandler (Step-Up und Step-Down in einem), aber auch mit dem Re-EMF Charger. Auch Kfz-Ladebuchsen (Zigarettenanzünder) sind gerade bei den 12V Solar-Anlagen sehr beliebt.

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Neuste Kommentare erscheinen oben. Kommentare sind Meinungen der Nutzer.
Marcus am 01.07.2020#22
Hallo Tanino,
in der Reihenschaltung erhöht sich die Spannung. 300W und das sind 18V Module? Ungewöhnlich. Wenn dem so ist, hast du bei schlechtem Wetter kein Ertrag. Da du vier Module hast, könntest du 2x2er Pärchen machen und die parallel miteinander verbinden. Eine höhere Spannung bringt dann Leistung, wenn es bewölkt ist.

Was meinst du mit "feststellen, wieviel Watt"? Die momentane Leistung? Wenn es dein Laderegler nicht angezeigt, gibt es kleine Displays mit Shunt (Mess-Widerstand). Such mal nach Batterie Monitor und nach Shunt Meter. Oben im Shop sollte auch einer verlinkt sein.

PS: Benachrichtigungsfunktion geht wieder. Du bist eingetragen.

lg, Marcus
Gallo, Tanino am 30.06.2020#21
Guten morgen sehr gut erklärt,
Wie stellt man fest was die Solarpanele an Watt hat habe 4gleiche Panelen gekauft 4x 300watt mit 18Volt habe sie Parallel geschaltet am Wohnmobil ... hatte gedacht das wenn ich sie parallel schalte sich die Volt zahl erhöht das ist ja nicht so, dafür die Amperezahl was für mich wichtiger erscheint.

Danke Tanino
Marcus am 25.05.2020#20
Moin Thomas,

es gibt 6V Laderegler und mit den 4,5V benötigst du ein Step Down Wandler (Euroartikel bei Amazon). Ich denke, da findest du selbst was für deine Zwecke.
Das Solarmodul gibt maximal 7V aus oder ist das die Nennspannung? Ein 6V Blei Akku hat die übliche Ladeschlussspannung von ca. 7,2V, die Laderegler benötigen meist etwa 1V mehr Solareingangsspannung. Das Solarmodul müsste schon 8 bis 9 V leisten können. Evtl kannst du auch zwei davon in Reihe schalten?

Ein Dämmerungsschalter gibts z.b. hier: https://amzn.to/3cVDzGx der benötigt laut Datenblatt aber 12V. Oder diesen: https://amzn.to/3cYsZPa

lg Marcus
Thomas am 24.05.2020#19
Hallo Marcus, ich möchte meine Gartenlampe auf Solar umbauen , habe mir auch schon deine Bauanleitungen angeschaut. Haben mir sehr geholfen, Danke. Jetzt fehlt mir noch ein Dämmerungsschalter. Kannst du mir was empfehlen. 7V Panel ?> Laderegler ?> 4,5V oder 6V Akku ?>Spanungsregler 5V ?>Dämmerungsschalter?> 4,5V Lampe und Drehmotor ( die Lampe dreht sich in der Kugel ) . LG Thomas
Marcus am 26.04.2020#18
Hallo Steffen,

Sag mal etwas zur Anschlussdose. Meinst du die, die hinten an den PV Modulen ist? Sind deine Module in Reihe geschaltet? Die Volt und Ampere der Module wären noch wichtig, ohne dem kann man nicht viel darüber sagen.
Bedenke, dass bei der Reihenschaltung schon die kleinste Abschattung eines Moduls zum kompletten Einbruch der Gesamtleistung führt.

lg, Marcus
Steffen am 26.04.2020#17
Hallo, könnte ich mal eine Frage stellen?

Hab 5 160W 12V Module, dies hab ich Parallel über die Anschlußdosen direkt verbunden.
Kurioserweise haben die Module in jeder der Anschlußdosen 2 Anschlüsse nach außen.
Ich hab die originalen Kabel abgemacht und mit 6mm² jeweils verbunden, also links rein und rechts wieder raus, Nun meine Frage, kann man das so machen ,weil ich mit denm "Ertrag" nicht so zufrieden bin, habe bei voller Sonneneinstahlung um die 20A Ladestrom, das ist doch arg wenig, Oder?

MfG Steffen Ränke
Marcus am 13.04.2020#16
Hallo Simon. Ja, es funktioniert. Das schwächste Glied gibt die Gesamte Leistung vor. Wie im Text oben beschrieben, bestimmt in der Reihenschaltung der kleinste Strom den Gesamtstrom. Das mit der Spannung (Addition aller Modulspannungen) multipliziert, ergibt die Leistung in Watt.
Simon am 13.04.2020#15
Hallo,
ich habe zwei 12v (max 17,9v) Module und ein 24v (max 32,1v) Modul.
Kann ich die beiden 12v Module in Serie verbinden und diese dann parallel zu dem 24v Modul verbinden, um an einen einzelnen MPPT-Regler zu gehen? Die beiden 12v Module geben zwar zusammen ca. 3,5v mehr aus als das 24v Modul, aber das sollte trotzdem gehen oder?
Marcus am 11.04.2020#14
Hallo Hermann. Was kostet ein Auto?
Also ganz pauschal lässt sich das nicht beantworten. Möchtest du selber bauen? Wie viele Tage möchtest mit dem Speicher Autark hinkommen?
Inselanlage oder Anlage für das bestehende Hausnetz?

Um das mal Grob darzustellen:
3000kWh Verbrauch, dann sollte es mindestens 3000 bis 3500W PV Leistung sein. Kosten ca. 1500 Euro. Dazu kommt das Montagesystem.
Wird es eine Inselanlage, wird ein Laderegler, Akkus und Wechselrichter benötigt. Preise dazu siehst du, wenn du auf die Produktlinks klickst. Bei einer 3kWp Anlage werden die Teile schon etwas größer ausfallen.
Ich schätze mit 2kWh Speicher, Laderegler und Wechselrichter ca. 2000 Euro. Hinzu kommen Kabel, Werkzeuge und Kleinteile.

Um deine Frage zumindest Ansatzweise zu beantworten: ca. 4000 Euro Kosten bei reiner Eigenleistung.

Schöne Ostern,
Marcus
Weiß Hermann am 11.04.2020#13
Der Beitrag war hilfreich, jedoch wüsste ich gerne, was kostet mich eine komplette Anlage für ca. 3000 kwh im Jahr
Marcus am 12.03.2020#12
Moin Martin,
Danke für das Lob. Wünsche und Verbesserungsideen sind immer willkommen.

Dein Setup und das Vorhaben klingt spannend. Grundlegend die Frage, hast du dich mit der Schaltung Parallel/Reihe einmal beschäftigt? Das gilt nicht nur für die Batterien, sondern auch für die PV-Module.
Das kleinste Glied bestimmt die Leistung. Bei der Reihenschaltung von Modulen der geringste Strom. Spannung addiert sich dabei. In Parallel addiert sich der Strom und die kleinste Spannung gibt die Gesamtspannung vor. Und die 18V Module haben meist 22V Leerlaufspannung.

Der Laderegler scheint für das Vorhaben ok zu sein. Jedoch würde ich zwei Laderegler nutzen. Für die 130er einen, sowie für die 250er Module einen. Damit gibt es auch bei Verschattung weniger Verluste. Und kleinere Laderegler sind günstiger. Falls du einen Victron kaufen möchtest (habe ein Beitrag zu meinen kleinen 75V/15A hier auf der Webseite, kann für die Datenauswertung beide zusammen im Netzwerk arbeiten.

Hast du ein Euro 6 Fahrzeug bzw. möchtest du die Solarbatterien auch per Lichtmaschine laden? Falls ja, gibt es dafür sogenannte Ladebooster, die zwischen Versorgungsbatterie und Solarbatterie geschaltet werden und der Kontakt vom Zündschloss schaltet das System an. Deine Starterbatterie wird damit nicht (tief)entladen.

Zu den 31,99V. Bei Verwendung eines MPPT Ladereglers, der die Systemspannung kennt (und nein, der erkennt nicht welche Art von Akku!!), ist ihm die Eingangsspannung der PV Module egal.
Da im Wohnmobil kurze Kabelwege sind, würde ich die Module paarweise parallel schalten. Dafür benötigst du ein MC4 Y-Adapterstecker.

Bei vielen weiteren Fragen darfst du mich auch gern per E-Mail löchern. Dein Projekt klingt spannend! Halte uns auf dem Laufenden, was und wie du es umsetzt.

Wünsche dir einen tollen Abend und sonnige Grüße,
Marcus
Martin am 12.03.2020#11
Hallo zusammen, vor allem hallo Marcus,

zuerst mal Danke Dir für diese Zusammenstellung. Obwohl hier alles sehr übersichtlich und leicht verständlich dargestellt ist, muß ich trotzdem ein paar Fragen stellen. In erster Linie, ob ich das Gelesene richtig verstanden habe und ob ich wie von mir beabsichtigt "bestellen" kann.

Zu den Daten:

2 Module monokristallin a 130 Wpeak, Leerlaufspannung max. 18 Volt, Strom max. 7,23 A

2 Module monokristallin a 250 Wpeak, Leerlaufspannung 31,99 Volt, Strom max 8,13 A

Laderegler - ein MPPT weil dem vor allem egal ist, was für ne Batterietyp dranhängt, also Bleiakku, Gel oder Bleigel. Nach Beschreibung erkennt der das allein und macht schon das Richtige damit....
MPPT 40 A, max. Modulspannung bei 12 Volt System: 25 Volt, bei 24 Volt System: 48 Volt,

Batterien:
im Womo ist eine herkömmliche Blei-Starter-Batterie mit 90 Ah drin, muss auch so bleiben wegen der antiken Laderei über Lichtmaschine bei Fahrtbetrieb.
Für Zuhause hätte ich noch rumstehen zwei Winner Solarbatterien mit 148 Ah pro Stück. Wie die beinander sind muss ich erst noch rausfinden. Die wären aber für die 500 Wpeak geplant.

zu den Fragen:
1.) Vertragen sich die beiden 130 Wpeeak Module mit dem Laderegler? M.E. müßte aber.... 12 Volt System. Soll im Womo rein kommen.
2.) Vertragen sich die beiden anderen 250 Wpeaak Module mit dem gleichen Laderegler? Also Laderegler aus Womo raus, angeklemmt, fertig... Nur bei einer Leerlaufspannung von 31,99 Volt, was ist das denn nun? 24 Volt oder 12 Volt System? Muss ich die Batterien also parallel oder in Reihe schalten?

Also für Informationen wäre ich dankbar, daß das nicht unbedingt das Optimum ist, was ich hier basteln will, weiß ich auch. Aber als Provisorium soll es denn doch taugen.

Grüsse erstmal Martin

Walter am 04.03.2020#10
Ich möchte meinen E- Bike Akku 36 V andauernd nachladen-das Rad ist selbstgebaut, dazu verwende ich 2 Kotflügel belegt mit je 7 oder 8 Modulen 6 Volt 150mah und 2 Gepäckträger Module welche man für zb. zum Aufladenden Autobatterien mit 18 Volt. 5 Watt verwendet.
Ist das irgendwie möglich?
Marcus am 02.03.2020#9
Moin,
Watt ergeben sich aus dem Strom (Ampere). Sag mal etwas zu den Daten. Module/Modulspannung, Systemspannung (12V/24V?). Ein langsames laden ist immer besser für die Lebensdauer des Akkus. Genau wie ein langsames und nicht zu tiefes Entladen. Es kommt aber darauf an was viel/wenig bzw schnell/langsam ist. Kapazität der Akkus und wie entladen wird, ist entscheidend.
lg, Marcus
Neuling am 02.03.2020#8
Hallo
Zum aufladen einer solarbatterie mit einem hybrid inverter ist es besser viel amper zu haben oder mehr watt? Paralell oder reihenschaltung
Marcus am 06.07.2019#7
So steht es auch mehrmals im Text! @Frank
Frank am 02.07.2019#6
Leistung wird nicht in Ampere gemessen sondern in Watt. Ampere ist die Maßeinheinheit für die Stromstärke
Marcus am 12.06.2019#5
Hallo Fred,

Rechnung ist simpel:
30W : 12V = 2,5 Ampere

In der Reihenschaltung bleibt die Stromstärke,
12V 2,5A x 2 = 24V 2,5A
-> 24V x 2,5A == 60 Watt

In der Parallelschaltung bleibt die Spannung,
12V 2,5A x 2 = 12V 5A
-> 12V x 5A == 60 Watt

Bemerkung: deine 30W Panels haben sicher um die 18-21V, daher ist der Strom geringer als 2,5A. Hinten auf den Modulen ist das genaue Datenblatt meist aufgedruckt.

Sonnige Grüße
Fred Berger am 12.06.2019#4
Solar Panelen

2 X 12 Volt / 30 Watt in Reihe geschaltet,

ergibt 24 Volt , aber ? Watt.

Für eine Antwort wäre ich dankbar
Marcus am 31.05.2018#3
Hallo Ludwig. Danke, aber im Text nenne ich ZWEI 6V - nur im Bild werden drei Module gezeigt.
Ludwig am 31.05.2018#2
Bei Reihenschaltung addieren sich Spannungen... 3x6V ergibt aber 18V und nicht 12V
Heinrich Mann am 27.10.2017#1
Endlich eine ordentliche Anleitung! Leicht verständlich und übersichtlich. Danke!
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