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Ratgeber · Strings

Stringauslegung: Voc bei Kälte, Vmp bei Hitze.

Ein String muss am kältesten Morgen unter der maximalen Eingangsspannung des Wechselrichters liegen und am heißesten Tag über der unteren Grenze des MPP-Spannungsbereichs. So berechnen Sie den längsten und kürzesten String und prüfen den Strom je MPPT.

Aktualisiert

Warum die Kälte die Stringlänge bestimmt

Die Leerlaufspannung einer Solarzelle steigt, wenn die Zelle kälter wird. Die höchste Stringspannung entsteht deshalb an einem kalten, klaren Morgen, kurz nach Sonnenaufgang, bevor der Wechselrichter einspeist: Die Module sind kalt, der String ist unbelastet. Diese Spannung darf weder die maximale DC-Eingangsspannung des Wechselrichters noch die maximale Systemspannung des Moduls überschreiten.

Umgekehrt sinkt die MPP-Spannung (Vmp), wenn die Module warm werden. Ein kurzer String kann an einem heißen Sommertag unter die untere Grenze des MPP-Bereichs fallen. Dann kann der Wechselrichter dem MPP nicht mehr folgen, und die Leistung sinkt – gerade dann, wenn die Sonne am meisten liefert. Das ist eine Frage des Ertrags, nicht der Sicherheit.

Längster String

n_max = ⌊ U_DC,max / ( Voc × (1 + β/100 × (T_min − 25)) ) ⌋
  • Voc: Leerlaufspannung des Moduls bei Standardtestbedingungen (STC, 25 °C Zelltemperatur), aus dem Datenblatt.
  • β: Temperaturkoeffizient von Voc in Prozent je Kelvin. Er ist negativ, zum Beispiel −0,23 %/K, deshalb wird die Klammer größer als 1, wenn T_min unter 25 °C liegt.
  • T_min: die tiefste Zelltemperatur, mit der Sie für den Standort rechnen.
  • U_DC,max: maximal zulässige DC-Eingangsspannung des Wechselrichters. Prüfen Sie dieselbe Stringspannung gegen die maximale Systemspannung des Moduls.
  • ⌊ ⌋ bedeutet Abrunden.

Kürzester String

n_min = ⌈ U_MPPT,min / ( Vmp × (1 + γ/100 × (T_max − 25)) ) ⌉
  • Vmp: Spannung im MPP bei STC, aus dem Datenblatt.
  • γ: Temperaturkoeffizient von Vmp. Nennt das Datenblatt nur die Koeffizienten für Isc, Voc und Pmax, wird der Pmax-Koeffizient verwendet – eine Näherung, denn der Strom steigt mit der Temperatur leicht an, und Vmp sinkt etwas stärker als die Leistung. Planen Sie eine kleine Reserve zur unteren Grenze ein.
  • T_max: die höchste Zelltemperatur, mit der Sie rechnen. 70 °C ist ein üblicher Wert für Dachanlagen.
  • U_MPPT,min: untere Grenze des MPP-Spannungsbereichs. Manche Datenblätter nennen neben dem Bereich bei Nennleistung eine niedrigere Spannung, bei der der MPP-Tracker noch arbeitet. Der niedrigere Wert ergibt den kürzesten funktionierenden String, der höhere volle Leistung.
  • ⌈ ⌉ bedeutet Aufrunden.

Rechenbeispiel: LONGi Hi-MO 6 und SMA Sunny Tripower 10.0

Modul
LONGi LR5-54HTB-440M: Voc 39,83 V, Vmp 33,56 V, Isc 14,15 A, Imp 13,12 A, β −0,230 %/K, Pmax-Koeffizient −0,290 %/K
Wechselrichter
SMA Sunny Tripower 10.0 (STP10.0-3AV-40): max. 1.000 V DC, MPP-Bereich 320–800 V, Eingang A zwei Strings (Isc max. 30 A, nutzbarer Strom 20 A), Eingang B ein String (Isc max. 18 A, nutzbarer Strom 12 A)
Voc bei −25 °C
39,83 × (1 + (−0,0023) × (−50)) = 39,83 × 1,115 = 44,41 V
Längster String bei −25 °C
1.000 / 44,41 = 22,5 → 22 Module (977 V)
Längster String bei −10 °C
39,83 × 1,0805 = 43,04 V → 1.000 / 43,04 = 23,2 → 23 Module (990 V)
Vmp bei 70 °C
33,56 × (1 + (−0,0029) × 45) = 29,18 V
Kürzester String
320 / 29,18 = 10,97 → 11 Module (321 V)
Vmp bei −25 °C gegen die obere Bereichsgrenze
33,56 × 1,145 = 38,43 V → höchstens 20 Module unter 800 V (769 V)
Strom an Eingang A, zwei Strings
Isc 2 × 14,15 = 28,3 A gegen die Grenze 30 A. Betriebsstrom 2 × 13,12 = 26,2 A gegen nutzbare 20 A.

Mit −25 °C ergibt sich ein String von 11–22 Modulen, und 11–20, wenn Vmp auch an einem kalten Tag im MPP-Bereich liegen soll. Mit −10 °C passen 23 Module: dasselbe Modul, derselbe Wechselrichter, ein Modul mehr. Beim Kurzschlussstrom verträgt Eingang A zwei parallele Strings, den Betriebsstrom begrenzt der Wechselrichter aber auf 20 A, sodass bei voller Sonne etwas Leistung verloren geht. An Eingang B liegt schon ein String über dem nutzbaren Strom von 12 A.

Der Strom je MPPT

Der Kurzschlussstrom ist die harte Grenze: Die Summe der Isc der parallel an einem MPPT liegenden Strings darf den maximalen Kurzschlussstrom des Eingangs laut Datenblatt nicht überschreiten. Dort steht auch, wie viele Strings jeder Eingang aufnimmt; die Eingänge können sich unterscheiden.

Der maximale nutzbare Eingangsstrom ist eine zweite Grenze. Liegt der Betriebsstrom darüber, begrenzt der Wechselrichter den Strom und verschiebt den Arbeitspunkt – das kostet Leistung bei hohem Sonnenstand, ist aber kein Fehler. Module mit hohem Strom wie im Beispiel überschreiten die Grenze unter Umständen schon mit einem String.

Legen Sie nur Strings gleicher Länge und gleicher Dachausrichtung auf einen MPPT. Parallele Strings haben dieselbe Spannung; ein kürzerer oder anders ausgerichteter String drängt den anderen aus seinem MPP.

Reserven, mit denen Sie rechnen sollten

  • Die Datenblatttoleranz: LONGi gibt für das Beispielmodul ±3 % auf Voc und Isc an. Liegt der String nahe an der Grenze, rechnen Sie damit.
  • Die Temperatur gilt für die Zelle. In der Morgendämmerung, bevor die Sonne die Module erwärmt hat, liegt die Zelle nahe an der Lufttemperatur. Gehen Sie von der Tiefsttemperatur am Standort aus, nicht von einem Wintermittel.
  • Optimierer und Mikrowechselrichter haben eigene Regeln für Stringlänge und Spannung. Folgen Sie der Anleitung des Herstellers für das System.

Vorgehen

  1. Datenblätter holen

    Modul: Voc, Vmp, Isc, Imp und Temperaturkoeffizienten. Wechselrichter: maximale DC-Eingangsspannung, MPP-Bereich, Strings je Eingang, maximaler Kurzschlussstrom und nutzbarer Strom je Eingang.

  2. Temperaturen festlegen

    Tiefste Zelltemperatur für den Standort, höchste Zelltemperatur für die Montageart.

  3. Längsten String berechnen

    Voc bei Tiefsttemperatur berechnen, die maximale DC-Eingangsspannung dadurch teilen, abrunden. Die Stringspannung gegen die Systemspannung des Moduls prüfen.

  4. Kürzesten String berechnen

    Vmp bei Höchsttemperatur berechnen, die untere Grenze des MPP-Bereichs dadurch teilen, aufrunden.

  5. Obere Bereichsgrenze prüfen

    Vmp bei Tiefsttemperatur sollte unter der oberen Grenze des MPP-Bereichs liegen, sonst wird die Leistung an kalten, klaren Tagen begrenzt.

  6. Strom prüfen

    Isc mal Anzahl paralleler Strings gegen die Grenze des Eingangs, den Betriebsstrom gegen den maximalen nutzbaren Strom.

  7. Strings verteilen

    Eine Dachausrichtung je MPPT, gleich lange Strings am selben MPPT.

So rechnet Ritwerk

In Schritt 6, Elektrik und Speicher, wählen Sie den Wechselrichter und sehen sofort die Spanne für das Modul, im Beispiel oben 11–22 Module je String. Ritwerk rechnet Voc bei −25 °C und Vmp bei 70 °C Zelltemperatur, mit den Koeffizienten aus der Komponentendatenbank und Vmp mit dem Pmax-Koeffizienten.

„Automatisch verschalten“ wählt die längsten Strings, die die Grenzen zulassen. Ohne Optimierer hält es zusätzlich Vmp bei −25 °C unter der oberen Grenze des MPP-Bereichs sowie Kurzschlussstrom und Stringanzahl je MPPT innerhalb der Datenblattwerte. Darunter steht je MPPT eine Zeile mit der Voc des Strings gegen die Grenze des Wechselrichters.

Jeder String in der Liste zeigt Modulanzahl, Voc kalt und Vmp warm, mit OK oder dem Fehler im Klartext. Die Temperaturen −25 °C und 70 °C sind im Designer fest eingestellt. Rechnen Sie am Standort mit einer anderen Temperatur, prüfen Sie selbst mit den Formeln oben.

Schritt 6, Elektrik und Speicher: drei Strings auf dem Dach gezeichnet, jeder mit OK markiert, mit Voc bei Kälte und Vmp bei Wärme, und die Begründung je MPPT im Bedienfeld.

In verschiedenen Ländern

Europaweit gilt das CENELEC-Harmonisierungsdokument HD 60364-7-712:2016 für PV-Installationen; sein normativer Anhang B regelt die Berechnung von maximaler Leerlaufspannung (UOC MAX) und maximalem Kurzschlussstrom (ISC MAX). Die CENELEC-Mitglieder übernehmen es in ihre Errichtungsbestimmungen. Die internationale Vorlage IEC 60364-7-712 erschien 2025 in neuer Ausgabe. Die Tiefsttemperatur wird je Standort gewählt; die nationale Praxis, die wir belegen konnten, steht unten.

Deutschland: DIN VDE 0100-712:2016-10, die deutsche Übernahme von HD 60364-7-712:2016; eine Neufassung liegt als Entwurf E DIN VDE 0100-712:2022-10 vor. Die Technische Information von SMA zur wirtschaftlichen Auslegung markiert −10 °C und +70 °C Zelltemperatur als Grenzen des üblichen Auslegungsbereichs und setzt für die maximale MPP-Spannung bei Anlagen in Deutschland +15 °C Zelltemperatur an (−10 °C Außentemperatur plus 25 K Erwärmung). Montageart und Standorttemperatur sind dabei einzubeziehen.

Schweden: Abschnitt 712 der SS 436 40 00:2023 (Ausgabe 4), der Errichtungsbestimmungen von SEK Svensk Elstandard. Eine nationale Standardtemperatur für die Voc-Berechnung haben wir nicht gefunden. Die Winter unterscheiden sich zwischen Süd- und Nordschweden stark, also gehen Sie von der Tiefsttemperatur am Ort aus und prüfen Sie, ob −25 °C dort ausreichen.

Spanien: die Niederspannungsverordnung REBT (Real Decreto 842/2002), darin ITC-BT-40 für Erzeugungsanlagen in Niederspannung. HD 60364-7-712 ist nach den CENELEC-Regeln auch in Spanien zu übernehmen. Eine offizielle Standardtemperatur haben wir nicht gefunden; Küste und Hochebene im Landesinneren unterscheiden sich stark, also gehen Sie von der Tiefsttemperatur am Ort aus.

Italien: CEI 64-8 Teil 7-712 für die Installation und der CEI-Leitfaden 82-25 für Planung, Ausführung und Betrieb von PV-Anlagen. In italienischen Planungsunterlagen sind −10 °C und 70 °C übliche Prüfpunkte: Voc bei −10 °C gegen die maximale Spannung von Wechselrichter und Modul, Vmp bei 70 °C gegen die untere Grenze des MPP-Bereichs. Das ist Praxis; in Berggebieten kann die Tiefsttemperatur am Ort niedriger liegen.

Quellen

  1. LONGi, Datenblatt LR5-54HTB 440–450M (20230811V19) – geprüft 14. November 2026
  2. SMA, Datenblatt Sunny Tripower 8.0–10.0 (STP8-10-3AV-40-DS-en-41) – geprüft 14. November 2026
  3. HD 60364-7-712:2016, Vorwort und Inhaltsverzeichnis (Anhang B: Berechnung von UOC MAX und ISC MAX) – geprüft 14. November 2026
  4. IEC 60364-7-712:2017, ersetzt durch IEC 60364-7-712:2025 (NSAI Standards) – geprüft 14. November 2026
  5. VDE Verlag, DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712):2016-10 – geprüft 14. November 2026
  6. SIS, SS 436 40 00:2023 Ausgabe 4 – geprüft 14. November 2026
  7. SMA, Technische Information: Designing PV Plants Optimised for Economic Efficiency (PV-Ausl-TI-en-10) – geprüft 14. November 2026
  8. CEI, Progetto CEI 82-25/3 (PRJ-3560), mit Verweis auf CEI 64-8/7-712 – geprüft 14. November 2026
  9. Comune di Rimini, relazione tecnica fotovoltaico (Prüfung bei −10 °C und 70 °C), 2021 – geprüft 14. November 2026
  10. BOE, Real Decreto 842/2002, Reglamento electrotécnico para baja tensión – geprüft 14. November 2026

Fragen und Antworten

Fragen und Antworten

Bei welcher Temperatur soll ich Voc berechnen?

Bei der tiefsten Zelltemperatur, die am Standort zu erwarten ist. In der Morgendämmerung, wenn der String unbelastet ist, liegt die Zelle nahe an der Lufttemperatur. In Italien ist −10 °C ein üblicher Prüfpunkt, und SMA nennt −10 °C Zelltemperatur als Grenze des üblichen Auslegungsbereichs. Ritwerk rechnet mit −25 °C, was im Beispiel oben einen um ein Modul kürzeren String ergibt.

Warum wird Vmp mit dem Temperaturkoeffizienten der Leistung gerechnet?

Viele Datenblätter nennen Temperaturkoeffizienten für Isc, Voc und Pmax, aber nicht für Vmp. Der Pmax-Koeffizient ist eine Näherung: Da der Strom mit der Temperatur leicht steigt, sinkt Vmp etwas stärker als die Leistung – planen Sie eine kleine Reserve zur unteren Grenze des MPP-Bereichs ein.

Was passiert, wenn der String unter den MPP-Bereich fällt?

Der Wechselrichter kann dem MPP nicht folgen, die Leistung sinkt; unterhalb der minimalen Eingangsspannung speist er gar nicht ein. Das ist eine Frage des Ertrags, nicht der Sicherheit, kostet aber Energie an den heißesten, sonnigsten Tagen.

Dürfen Strings unterschiedlicher Länge am selben MPPT liegen?

Parallele Strings am selben MPPT haben dieselbe Spannung; sind sie unterschiedlich lang, arbeitet mindestens einer außerhalb seines MPP. Legen Sie unterschiedlich lange oder unterschiedlich ausgerichtete Strings auf getrennte MPP-Tracker. Mit Optimierern gelten die Regeln des Herstellers.

Genügt es, den Kurzschlussstrom zu prüfen?

Der Kurzschlussstrom ist die Sicherheitsgrenze des Eingangs. Prüfen Sie auch den maximalen nutzbaren Eingangsstrom: Liegt der Betriebsstrom darüber, begrenzt der Wechselrichter, und bei voller Sonne geht etwas Leistung verloren.

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