PV-Strings korrekt auslegen: Leerlaufspannung bei Minustemperaturen gegen die WR-Maximalspannung und MPP-Fenster prüfen - mit min./max. Modulanzahl.
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PV-Strings sicher auslegen: Die Kältegrenze entscheidet
Die Leerlaufspannung eines PV-Moduls steigt mit sinkender Temperatur – der Temperaturkoeffizient von Voc ist negativ. Der kritischste Betriebspunkt einer PV-Anlage ist deshalb der sonnige Wintermorgen: kalte Module, Wechselrichter noch nicht am Netz, volle Leerlaufspannung am DC-Eingang. Überschreitet die String-Spannung dann die maximale DC-Eingangsspannung des Wechselrichters, drohen Defekt und Garantieverlust.
Die Auslegungsformel
Uoc(Tmin) = Voc,STC × (1 + TK/100 × (Tmin − 25 K))
Beispiel: Ein Modul mit Voc = 45 V und TK = −0,29 %/K erreicht bei −10 °C: 45 V × (1 + 0,0029 × 35) = 49,57 V. Bei 12 Modulen im String sind das 594,8 V Leerlaufspannung – für einen 1000-V-Wechselrichter unkritisch. Die Obergrenze läge hier bei 20 Modulen (20 × 49,57 = 991 V).
Die zweite Grenze: das MPP-Fenster im Sommer
Im Hochsommer erreichen Zellen 65–75 °C, die MPP-Spannung sinkt entsprechend: 38 V × (1 − 0,0029 × 45) = 33,0 V je Modul. Der String muss auch dann noch über der unteren MPP-Grenze des Wechselrichters liegen, sonst regelt dieser vom optimalen Arbeitspunkt weg und verschenkt Ertrag. Bei MPP-min = 200 V braucht es hier mindestens 7 Module.
Warum −10 °C?
Für Deutschland ist −10 °C der übliche Auslegungswert der tiefsten Zelltemperatur (in Höhen- und Kältelagen auch −15 °C oder tiefer). Wer auf Nummer sicher gehen will, rechnet mit der tiefsten am Standort je gemessenen Temperatur – Module können bei klarem Himmel sogar unter Lufttemperatur auskühlen.
Häufige Fragen
Gilt der Rechner für alle Modultypen? Ja – Voc, Vmpp und der Temperaturkoeffizient stammen direkt vom Datenblatt, die Physik ist bei Mono-, Poly- und Glas-Glas-Modulen dieselbe.
Was ist mit der Stromseite? Der String-Strom entspricht dem Modulstrom und muss unter dem max. MPP-Strom des Wechselrichter-Eingangs liegen – bei üblichen Auslegungen ist die Spannung der begrenzende Faktor.
