Grundlagen der Verkabelung von Solarmodulen: Vollständige Anleitung und Tipps zur Verkabelung eines PV-Systems

Photovoltaik (PV)-Anlagen sind weltweit eine der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen. Das Erlernen der Grundlagen der Verkabelung von Solarmodulen ist aus Sicherheits- und praktischen Gründen eines der wichtigsten Werkzeuge in Ihrem Repertoire an Fähigkeiten, schließlich weisen PV-Anlagen in Wohngebäuden Spannungen von bis zu 600 V auf.

Es gibt drei Verdrahtungsarten für PV-Module: Reihenschaltung, Parallelschaltung und Reihenschaltung. Um zu lernen, wie man Solarmodule verdrahtet, muss man Schlüsselkonzepte lernen, den richtigen Wechselrichter auswählen, die Konfiguration für das System planen, lernen, wie man die Verkabelung durchführt, und vieles mehr. In diesem Artikel werden wir Ihnen all dies beibringen und Ihnen Wochen, wenn nicht Monate des harten Studiums zu diesem Thema ersparen.

Schlüsselkonzepte und Elemente, die für die Verkabelung von Solarmodulen erforderlich sind

Solarpanel-String

Der „Solarpanel-String“ ist das grundlegendste und wichtigste Konzept bei der Verkabelung von Solarpanels. Das sind einfach mehrere PV-Module, die in Reihe oder parallel geschaltet sind.

Serienverbindung

Solarmodule verfügen über constructive und unfavourable Anschlüsse. Die Reihenschaltung von Solarmodulen bedeutet, dass der Pluspol eines Moduls mit dem Minuspol des folgenden verbunden wird, und so weiter für den gesamten Strang. Diese Verdrahtungsart erhöht die Ausgangsspannungdie an den vorhandenen Klemmen gemessen werden kann.

Parallele Verbindung

Solarmodule parallel verkabeln erhöht den Ausgangsstrom, während die Spannung konstant gehalten wird. Der Ausgangsstrom ist die Summe aller von den Modulen im Strang erzeugten Ströme.

Parallel verdrahtete Solarmodule müssen ebenfalls die NEC-Vorschriften erfüllen. Dazu gehören Leitergröße und Überstromgeräte. Dies wird berechnet, indem der Kurzschlussstrom (Isc) um 125 % überdimensioniert wird, unter Berücksichtigung der Anzahl der Module im System, wie in NEC 690.8(A)(1) und NEC 690.8(A)(2) angegeben.

Serien-Parallel-Verbindung

Es gibt eine Solarpanel-Verkabelung, die Reihen- und Parallelschaltungen kombiniert, bekannt als seriell-parallel. Diese Verbindung verdrahtet Solarmodule in Reihe, indem sie constructive mit negativen Anschlüssen verbindet, um die Spannung zu erhöhen, und diese Stränge parallel verbindet. Alle parallel geschalteten Solarpanel-Strings müssen die gleiche Spannung aufweisen und außerdem den NEC 690.7, NEC 690.8(A)(1) und NEC 690.8(A)(2) entsprechen. Module müssen in allen Fällen vom gleichen Modell sein, um eine optimale Leistung auf dem System bereitzustellen.

Crimpwerkzeug & Montagewerkzeug für Solarstecker

Sie sollten sich vorher über die Werkzeuge informieren, die zum Verkabeln von Solarmodulen verwendet werden. Dies sind die Crimpzange und das Montagewerkzeug für Solarstecker.

Mit der Crimpzange wird das Anschlussblech des Solarverbinders auf den blanken Draht gecrimpt. In den meisten Fällen ist dies ein MC4, der beliebteste in der Solarbranche. Das Montagewerkzeug für Solarstecker wird verwendet, um alle Teile eines MC4-Steckers an der Buchse/Stecker-Verbindungsplatte festzuziehen. Dieses Werkzeug dient auch zum Entriegeln des Steckers nach dem Einstecken.

Solarpanel-Wechselrichter

Der Solarmodul-Wechselrichter ist eine der wichtigsten Komponenten einer PV-Anlage. Diese Komponente wandelt von Sonnenkollektoren erzeugte Gleichstromenergie in Wechselstrom mit der richtigen Spannung für Ihre Geräte um. Der Ausgang ist eine reine Sinuswelle mit 120 V Wechselspannung (USA) oder 240 V Wechselspannung (Europa).

Solarkabeltyp

Die Verkabelung von Solarmodulen kann mit vorinstallierten Kabeln an den Modulen erfolgen, aber die Verlängerung der Verkabelung zum Wechselrichter oder Servicepanel erfordert die Auswahl des richtigen Kabels. Für PV-Dachinstallationen können Sie den PV-Draht verwenden, der in Europa als TÜV-PV-Draht oder EN 50618-Solarkabelstandard bekannt ist. Für bodenmontierte PV-Installationen, die unterirdische Installationen erfordern, benötigen Sie ein unterirdisches Servicezugangskabel (USE-2).

Verwenden Sie Mikro-Wechselrichter oder String-Wechselrichter für Ihr Array?

Es gibt zwei Arten von Wechselrichtern, die in PV-Anlagen verwendet werden: Mikro-Wechselrichter und String-Wechselrichter. Beide verfügen über MC4-Anschlüsse, um die Kompatibilität zu verbessern. In diesem Abschnitt erklären wir jeden von ihnen und ihre Details.

String-Wechselrichter

String-Wechselrichter oder Zentralwechselrichter sind die gebräuchlichste Option in PV-Anlagen, geeignet für in Reihe oder seriell-parallel verdrahtete Solarmodule. Zentralwechselrichter wandeln den Gleichstrom für den gesamten String um, weshalb sie für PV-Anlagen ohne Teilverschattung zu empfehlen sind.

Mikrowechselrichter

Mikro-Wechselrichter können in PV-Anlagen eingesetzt werden, die teilverschattet oder nicht teilverschattet oder in Zukunft modular erweitert werden. Ein Mikro-Wechselrichter wandelt den Gleichstrom für ein einzelnes Modul in Wechselstrom mit einem 120-V-Wechselstromausgang um, weshalb Solaranlagen mit Mikro-Wechselrichtern ausschließlich parallel geschaltet werden.

Planung der besten Solarfeldkonfiguration für Ihre PV-Anlage

Die Planung der Konfiguration der Solaranlage hilft Ihnen, die richtige Spannung/Stromabgabe für Ihr PV-System sicherzustellen. In diesem Abschnitt erklären wir, was diese Elemente sind und welche Bedeutung sie haben.

Maximale DC-Eingangsspannung

Die maximale DC-Spannung muss aus Sicherheitsgründen, NEC-Vorschriften und zur Anpassung an die technischen Spezifikationen eines String-Wechselrichters begrenzt werden. Die Grenze für personal PV-Anlagen beträgt 600 V für NEC-Vorschriften, dies kann jedoch je nach zentralem Wechselrichter variieren.

Minimale DC-Eingangsspannung

Für die Inbetriebnahme eines String-Wechselrichters ist eine minimale DC-Eingangsspannung erforderlich, weshalb dies eine wichtige Planungskonfiguration für PV-Anlagen ist. Diese Zahl variiert drastisch je nach ausgewähltem Modell und Marke.

Maximaler DC-Eingangsstrom

Der maximale DC-Eingangsstrom wird durch die technischen Daten des Wechselrichters begrenzt. Dieser Wert ist der Strom-Spannungs-Kurve (IV-Kurve) einer Solarzelle nachempfunden. Dies ist ein wichtiger Faktor, der bei der Verkabelung von Solarmodulen berücksichtigt werden muss, da der DC-Ausgang des Systems den maximalen Eingangsstrom für den Wechselrichter nicht überschreiten sollte.

Anzahl der MPPT-Tracker

MPPT-Tracker optimieren die Leistungsabgabe für PV-Anlagen unter Berücksichtigung der IV-Kurve. Zentralisierte Wechselrichter mit mehreren MPPT-Trackern können die Ausgangsleistung für Solarmodulstränge mit unterschiedlichen Spezifikationen optimieren, sodass Sie eine komplexere Solaranlage mit dem Wechselrichter verdrahten können. Wenn Ihr Wechselrichter über zwei oder mehr MPPT-Eingänge verfügt, stellen Sie sicher, dass Sie diese richtig nutzen, insbesondere in Szenarien mit mehreren Ausrichtungen oder Verschattungseffekten.

Verkabelung Ihres Solarpanel-Arrays: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Bis zu diesem Punkt haben Sie die wichtigsten Konzepte und Planungsaspekte kennengelernt, die vor der Verkabelung von Solarmodulen zu berücksichtigen sind. In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen nun eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Verkabelung von Solarmodulen zur Verfügung.

Anschließen eines PV-Steckers an Ihr PV-Kabel

Die meisten Solarmodule werden mit vorinstallierten MC4-Anschlüssen geliefert, mit denen Sie Solarmodule miteinander verbinden können. Für die Endpunkte des Systems können Sie möglicherweise ein MC4-Verlängerungskabel verwenden, das im Allgemeinen in mehreren Größen erhältlich ist, um das PV-System und den Wechselrichter miteinander zu verbinden.

Dennoch ist es wichtig zu lernen, wie man einen PV-Steckverbinder richtig installiert, da das System in einigen Fällen oder Abschnitten möglicherweise erfordert, dass Sie den Anschluss selbst vornehmen. Dies tritt wahrscheinlich auf, wenn Sie kein MC4-Verlängerungskabel mit der richtigen Länge finden.

Die Schritte zum Hinzufügen von Solarsteckverbindern zu PV-Kabeln sind die folgenden:

  1. Isolieren Sie den Draht ab.
  2. Legen Sie die Verbindungsplatte darauf und verwenden Sie die Crimpzange.
  3. Setzen Sie die unteren Komponenten des Steckverbinders (Klemmenabdeckung, Zugentlastung und Druckhülse) ein.
  4. Setzen Sie die oberen Komponenten (Sicherheitsfolie, MC4-Steckergehäuse, Steckergehäuse, O-Ring) ein.
  5. Stecken Sie alle Komponenten zusammen und ziehen Sie sie von Hand leicht an.
  6. Geben Sie dem MC4-Stecker das endgültige Drehmoment, indem Sie das Solarstecker-Montagewerkzeug verwenden.

Alle Schritte sind im Bild unten dargestellt.

Anschließen eines PV-Steckverbinders an Ihr PV-KabelBild: Kenbrook Solar

Solarmodule in Reihe schalten

Um Solarmodule in Reihe zu schalten, muss der Pluspol eines Moduls mit dem Minuspol des nächsten verbunden werden, wodurch die Spannung erhöht wird. Führen Sie dazu die folgenden Schritte aus:

  1. Verbinden Sie den weiblichen MC4-Stecker (negativ) mit dem männlichen MC4-Stecker (positiv).
  2. Wiederholen Sie die Schritte 1 und 2 für den Rest der Saite.
  3. Verbinden Sie den MC4-Stecker des ersten Moduls und die MC4-Buchse des letzten Moduls mit dem zentralen Wechselrichter. Die meisten Wechselrichter verfügen über MC4-Anschlüsse, um dies zu einer einfachen Aufgabe zu machen.

Solarmodule parallel verkabeln

Die Parallelschaltung von Solarmodulen wird erreicht, indem der Minuspol für zwei oder mehr Module verbunden wird, während das Gleiche mit den Pluspolen geschieht. Der Ablauf ist folgender:

  1. Nehmen Sie den männlichen MC4-Stecker (positiv) der Module und stecken Sie sie in einen MC4-Combiner.
  2. Nehmen Sie den weiblichen MC4-Stecker (negativ) der Module und stecken Sie sie in einen MC4-Combiner.

Sie können einen 2-in-1-MC4-Combiner für zwei Module oder größere (4-in-1-Combiner usw.) für mehr Module verwenden. Der Ausgang des MC4-Combiners enthält die parallele Ausgangsverbindung der Solarmodule.

Reihenschaltung von Solarmodulen

Grundlagen der Reihen-Parallel-Verdrahtung von SolarmodulenReihen-parallele Solarpanel-Verkabelung | Bild: Explorist

Eine Reihen-Parallel-Verbindung kombiniert die Vorteile der Reihen- und Parallelschaltung von Solarmodulen. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um Solarmodule in dieser Konfiguration zu verdrahten:

  1. Verbinden Solarplatten in Reihe schalten, indem Sie die Schritte in unserem Abschnitt „Verdrahten von Solarmodulen in Reihe“ befolgen.
  2. Verbinden Solarpanel-Strings parallel, indem Sie einen Stecker verwenden, der als MC4 T-Branch Connector 1 to 2 bekannt ist, indem Sie die Schritte befolgen, die denen in unserem Abschnitt „Parallelverdrahtung von Solarmodulen“ ähneln.

Seriell-parallele Solarmodulverkabelung mit MC4 T-Abzweigverbinder 1 bis 2Reihenparallele Solarmodulverkabelung mit MC4 T-Abzweigverbinder 1 auf 2 | Bild: Baym-Ele

Der Hauptunterschied ist das Sie werden zwei Stränge und nicht zwei Module verbindenindem Sie die verfügbaren MC4-Anschlüsse am Anfang und am Ende der Zeichenfolge verwenden.

Verkabelung von Solarmodulen: Tipps vom Profi

Jetzt ist es wichtig, einige Tipps zu lernen, um Solarmodule wie ein Profi zu verkabeln. Nachfolgend finden Sie eine Liste wichtiger Überlegungen.

Tragen Sie immer Sicherheitsausrüstung

Sicherheitsausrüstung ist nicht non-compulsory, in PV-Anlagen können Sie Gleichstrom mit Spannungen von bis zu 600 V ausgesetzt werden, was äußerst gefährlich ist. Während PV-Installationen sollten Sie isolierende Handschuhe, elektrische Sicherheitsschuhe, eine Sicherheitsjacke und mehr tragen. All diese Ausrüstung schützt Sie während der Installation.

Kabelmanagement

Das richtige Kabelmanagement ist ein wichtiger Aspekt für eine erfolgreiche Installation. Es gibt normalerweise zwei wichtige Methoden, die Sie kennen sollten, wenn Sie Solarmodule in Reihe schalten: Leapfrog und Daisy Chain.

Daisy Chain ist die grundlegende Verdrahtungsmethode, bei der ein Panel mit dem nächsten verbunden wird, während Leapfrog einen Draht über ein Modul springt, um es mit dem nächsten zu verbinden, wie unten gezeigt. Mit Daisy Chain erhalten Sie eine normale Verkabelung, während Leap Frog Geld für Kabel spart und durch Wärme erzeugte Leistungsverluste reduziert, da dies die effizienteste Verkabelungstechnik ist.

Daisy Chain vs. Leapfrog-Verkabelung

Eine weitere gute Praxis für das Kabelmanagement ist das Fixieren oder Führen von Kabeln in einer natürlichen Route, indem Kabelbinder verwendet und Kabel in Schlaufen gelegt werden, wenn sie zu lang sind. Dies reduziert mechanische Belastungen, eliminiert hängende Kabel und sorgt für organisierte und sichere PV-Kabel. Dies ist eine großartige Vorgehensweise, um zu vermeiden, dass jemand, der auf dem Dach oder auf dem Boden geht, über ein lockeres Kabel stolpert, die Verbindung beschädigt oder noch schlimmer, einen Stromschlag erleidet.

Überprüfen Sie jede Verbindung

Bei der Verkabelung von Solarmodulen kann man nie zu sicher sein. Die doppelte Überprüfung aller Verbindungen hilft Ihnen, besonders sicher zu sein und eliminiert sogar mögliche elektrische Hotspots, die zu schweren Unfällen zu Hause führen können.

Überprüfen Sie die Ausgangsspannung für jeden String

Das Messen der Spannung für jeden Solarstrang ist bei normalen Installationen äußerst wichtig, aber noch wichtiger bei Reihen-Parallel-Installationen. Abgesehen davon, dass es Ihnen hilft, das PV-System richtig zu installieren, ist es eine großartige Methode, um Solarmodule zu erkennen, die möglicherweise einen Fabrikfehler aufweisen oder eine lose Verbindung haben.

Überdimensionieren Sie Ihre PV-Anlage leicht

Es empfiehlt sich, die PV-Anlage leicht über die maximale Ausgangsleistung des Wechselrichters hinaus zu dimensionieren. Dadurch wird sichergestellt, dass das System bei geringer Sonneneinstrahlung immer noch eine Leistung erzeugen kann, die sehr nahe an der maximalen Nennleistung des Wechselrichters liegt.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *