Photovoltaik Teil 2: Grundlagen: hptest/voltaik/voltaik-1.htm Letzte Änderung am 31.03.25/24.02.25/29.12.24/30.11.24/31.10.24/Beginn 07.08.24 (C) Dr. Juliane Hehl Impressum gem. DSGVO Webseite Juliane - zur Übersicht - Photovoltaik Stichwörter - zu Teil 3 - zurück zu Teil 1 Arbeiten an einer Photovoltaikanlage erfordern fachliche Kompetenz und die Ehrlichkeit, die eigenen Fähigkeiten richtig einzuschätzen oder besser die Finger davon zu lassen und zu einer Photovoltaik-Firma zu gehen. Alle Angaben nach bestem Wissen, aber ohne Gewähr und Haftung! Etliche Hinweise können unter Umständen bei fehlerhafter Ausführung zu erheblichen Folgeschäden führen. Es wird daher ausdrücklich jede Haftung dafür abgelehnt. Der Ausführende trägt das alleinige und uneingeschränkte Risiko.

Übersicht: Grundlagen

voltaik-1.htm Teil 2: 0. Die Grätzelzelle: 1. PV-Modul MSMD405M10-54 182 M10 390W-410 W: 1.a Leerlaufspannung: 1.b Modul-MC4-Stecker: 1.1 PV-GZX306 1500 V Anschlussbox / Bypass: 1.2 Schottky-Dioden (Bypass): 1.3 Nicht angeschlossene Solar-Module: 2. Test: Anschluss der Module: 2.1 Mini Carport für Module: 3. Steckverbindungen MC4/Werkzeug: 3.1 Crimpzange Steckverbindungen MC4: 4. Kabel mit MC4-Stecker: 5. Y-Verteiler/ Messadapter:

0. Die Grätzelzelle: Farbstoff-Solarzelle: Während meiner Berufstätigkeit als Leistungskursleiter im Fach Biologie am Gymnasium unterrichtete ich in den 90er-Jahren das Thema Photosynthese. Und als techn. Beispiel nahm ich die damals gerade erfundene "Grätzelzelle" von Michael Grätzel. In der Wikipedia findet man über diese Farbstoff-Solarzelle viele Einzelheiten. https://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A4tzel-Zelle Dazu gibt es auch einen alten Youtube-Film von 3-Sat "Die Farbstoffsolarzelle von Michael Grätzel https://www.youtube.com/watch?v=CbcOR5V3ZZo https://www.youtube.com/watch?v=ylM57YBNSdE https://www.youtube.com/watch?v=ylM57YBNSdE

1. PV-Modul MSMD405M10-54 182 M10 390W-410 W: Die zwei Module sind von München Energieprodukte, hier als Pdf mit DeepL übersetzt. bei STC = 1000W/m2, Modultemp. 25 Grad C optimaler Betriebstrom (Imp): 12,91 A - opt. Spannung (Vmp): 37,3V +- 3% , Innenwiderstand U/I = 2,89 Ohm, Kurzschlussstrom: 13,81 A +- 3%

1.a Leerlaufspannung: Bei voller Sonne wird die Rückseite der Module schon sehr warm. Die Markise schattet ab und zwei große Kartons decken unten ab. Mit einem kleinen elektronischem Meßinstrument habe ich mal die Leerlaufspannung an den zwei Anschlußkabeln gemessen: Modul links: Modul rechts: Links ist die Abschattung etwas größer durch einen Hibiskusstrauch. bei bedecktem Himmel: 25,2 V / 26,2 V, bei Regen: 22,8 V / 23,9V, bei vollem Sonnenschein: 30,9 V / 31,3 V

1.b Modul-MC4-Stecker: Der kürzere MC4-Stecker am Modul (roter Ring) ist der Pluspol (Hohlstift). Der längere MC4-Stecker am Modul ist der Minuspol (Steckerstift).

1.1 PV-GZX306 1500 V Anschlussbox / Bypass: Das Modul hat auf der Unterseite drei Anschlusskästchen mit Schottky-Diode und zwei Anschlusskabel und MC4-Stecker. PV-GZX306 1500 V: (Schottky-Diode), mit Kabel und MC-4 Stecker. Fällt die elektrische Spannung in einer Zelle durch Abschattung unter die Schwellenspannung der Bypass-Diode, stoppt der Stromfluss durch die Zellgruppe. https://www.energie-experten.org/erneuerbare-energien/photovoltaik/solarmodule/bypass-diode#c46239

1.2 Schottky-Dioden in Anschlussbox / Bypass: 2 Bilder (C) siehe https://www.solar-autark.com/Blog/2019/04/11/ Der Minus-Pol (Kathode, Kennzeichnung mit Farbring) einer Bypass-Diode ist mit dem Plus-Pol des Solarmoduls verbunden. Ist ein Teil des Moduls beschattet, haben diese Einzelzellen einen höheren Widerstand. Nun fließt der Strom der anderen Zellen durch die Diode und ist nicht unterbrochen. Schottky-Diode: z.B. 30SQO45 30A, 45 V

Viele Grundlagen findet man in der Wikipedia, so z.B. den Füllfaktor einer Solarzelle. Dabei verweist Wikipedia auf https://photovoltaiksolarstrom.com/photovoltaiklexikon/fuellfaktor/. Der Füllfaktor bezeichnet den Quotienten aus der maximalen Leistung einer Solarzelle am Maximum Power Point und dem Produkt aus Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom. Der Füllfaktor ist folglich dimensionslos. Je näher sich der Füllfaktor dem Wert 1 nähert (wird in der Praxis nicht erreicht), desto besser sind die Solarzellen.

1.3 Nicht angeschlossene Solar-Module: Auf der Webseite von https://www.anker.com/eu-de/blogs/balkonkraftwerk/what-happens-if-pv-modules-are-not-connected fand ich die Risiken bei nicht angeschlossenen Modulen auf dem Dach. Brandgefahr, Beschädigung der Anlage, Technische Auswirkungen von Sonnenlicht auf nicht angeschlossene PV Module,

2. Test: Anschluss der Module: Der momentane Strom von einem Modul zum Wechelrichter beträgt 675 mA (abgeschattet).

2.1 Mini-Carport für die zwei Module: Es gibt dazu eine eigene Webseite.

3. Steckverbindungen MC4/Werkzeug: Der HMS-800W-2T Wechselrichter hat MC4-Solar-Steckverbindungen, die mit zwei Widerhaken ausgerüstet sind. Zum Lösen braucht man ein Werkzeug, das die Haken anhebt, mit zwei kleinen Schraubendrehern auch möglich. Das Lösewerkzeug aus dem Internet passt bei manchen Steckerherstellern nicht, die dafür etwas zu groß sind. Mit einer Vierkantfeile und Rundfeile kann man das Werkzeug (Metall oder Kunststoff) anpassen. Die Steckereinsätze werden mit den Kabeladern ( 4 oder 6 mm2 ) verpresst. Ohne Ratschenzange ist der Druck zu gering. MC4 Stecker: Der längere männliche Stecker (-) hat einen innenliegenden Metallstift und eine äußere Kunststoffhülle. Der kürzere weibliche MC4 Stecker (+) hingegen hat eine innenliegende Metallröhre und eine diese umgebende Kunststoffhülle. Das Verwirrspiel der Polarität entwirrt das Video von Christian Waller, "Der Kanal" https://www.youtube.com/watch?v=f59cH9iV39Y. Die Polarität der Kabelstecker wird ausgehend von den Steckern der Solarmodulen vorgegeben. Eine Verlängerungsleitung hat immer einen längeren (männlich) und einen kürzeren Stecker (weiblich). So kann die gleiche Leitung auch umgedreht passend verwendet werden. Eine Polaritätsangabe ist da sinnlos. MC4-Evo 2: Die Steckergehäuse sind gerippt. Eine Übersicht ist im Katalog von rs-online.com : Multi-Kontact Stäubli Group: MC3 und MC4 oder als Pdf: jul/bilder/haus-2024/mini-solar/0900766b8162a31a.pdf .

3.1 Crimpzange Steckverbindungen MC4/Werkzeug: Solar Crimpzange, Preciva Solarstecker Crimpzange für 2.5/4.0/6.0mm² Solarpanel PV Kabel. Nur die beiden Laschen werden laut Bild auf das Kupferkabel gecrimpt. Man kann zusätzlich die Crimpung verlöten.

4. Kabel mit MC4-Stecker: Auf den roten und schwarzen Solarkabeln 4 mm2 aus Deutschland sind die Daten aufgedruckt. TÜV SDÜD ENS 50618:2014 H1Z2Z2-k 1x4mm2 AC0.6/1.0 KV DC 1,5 KV HAZARDOUS VOLTAGE -40 - + 90 Grad C

rotes Kabel: auf dem Steckergehäuse (kurz) ist ein "+" eingeprägt. am anderen Ende des Kabels Steckergehäuse (lang) mit Minuszeichen.

Es gibt eine neue Form MC4-Evo, die kompatibel zu MC4 ist.

Gleiche Stecker von verschiedenen Herstellern sind leider oft nicht gleich, so sind die Gewinde, Einsätze und Schraubkappen verschieden.

5. Y-Verteiler Messadapter: Mit zwei Y-Adaptern und den selbstgebauten Steckern mit kurzer Leitung und Bananenkupplung kann man die Spannung an den Wechselrichtereingängen messen. Mit den Adaptern könnte ich zwei weitere Solarmodule an den Wechselrichter HMS800W-2T (Minicarport) anschließen. Beim HMS-800W-2T erfolgt die Eingangsstrombegrenzung durch die MPP-Träcker. Siehe den Youtubefilm von "Der Kanal" zuviel PV-Leistung Test MPP-Träcker https://www.youtube.com/watch?v=biFKrNmF624 Yuma bietet inzwischen 4 Module am HMS800W-2T Wechselrichter mit Y-Kabel an.

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