Einleitung: Der unsichtbare Weg der Sonnenenergie

Wer eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) auf dem Dach sieht, nimmt meist nur die glänzenden Solarmodule wahr. Doch die wahre Magie geschieht im Verborgenen – in der elektrischen Verschaltung, die den erzeugten Strom zum Wechselrichter führt.
Das Herzstück dieser Verbindung ist der sogenannte PV-Strang (auch String genannt). Er ist das Bindeglied zwischen den einzelnen Modulen und bildet die elektrische Grundlage, damit der Solarstrom effizient fließen kann.

Doch wie genau ist ein PV-Strang aufgebaut? Was passiert im Inneren? Und warum ist die korrekte Planung und Dimensionierung so entscheidend für den Ertrag und die Sicherheit der gesamten Anlage?

In diesem Artikel erklären wir dir den Aufbau eines PV-Strangs im Detail, beleuchten seine Funktion, zeigen die wichtigsten Komponenten und geben praxisnahe Tipps für Planung, Installation und Wartung.

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Was ist ein PV-Strang?

Ein PV-Strang ist eine Reihenschaltung mehrerer Solarmodule, die gemeinsam an einen Wechselrichter angeschlossen werden.
Er ist der zentrale elektrische Pfad, über den der in den Modulen erzeugte Gleichstrom (DC) fließt.

Einfach erklärt:

Wenn man mehrere PV-Module „hintereinander“ schaltet, addieren sich deren Spannungen. Der Strom bleibt dabei gleich.
Diese Reihenschaltung bildet den PV-Strang, der anschließend in den Wechselrichter geführt wird, wo der Gleichstrom in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird.

Beispiel:
Ein PV-Strang mit 10 Modulen à 40 Volt liefert eine Strangspannung von 400 Volt – bei einem Strom von rund 10 Ampere (je nach Modul).

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Warum der PV-Strang so wichtig ist

Der PV-Strang ist mehr als nur ein paar Kabelverbindungen. Er ist die Basis der gesamten elektrischen Leistung der Anlage.

Ein falsch geplanter oder unzureichend verschalteter PV-Strang kann:

• den Gesamtertrag erheblich reduzieren,
• die Lebensdauer der Anlage verkürzen,
• und im schlimmsten Fall zu Sicherheitsrisiken führen.

Ein gut durchdachter PV-Strang dagegen sorgt für:

• hohe Effizienz,
• optimale Energieausbeute,
• und sicheren Betrieb über Jahrzehnte.

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Der Aufbau eines PV-Strangs im Überblick

Ein PV-Strang besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, um den erzeugten Solarstrom zu transportieren.

Komponente	Funktion
Solarmodule	Wandeln Sonnenlicht in Gleichstrom um
DC-Kabel (PV-Kabel)	Leiten den Strom von Modul zu Modul
Steckverbinder (MC4-Stecker)	Sorgen für sichere elektrische Verbindungen
Rückstromsperren / Dioden	Verhindern Rückfluss von Strom bei Teilverschattung
Combiner Box (Strangverteiler)	Bündelt mehrere PV-Stränge
Wechselrichter	Wandelt Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom um
Schutzeinrichtungen	Überspannungs- und Brandschutz

Diese Bauteile bilden gemeinsam das Rückgrat des Stromflusses innerhalb der Photovoltaikanlage.

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Die elektrische Verschaltung: Reihenschaltung und Parallelschaltung

Die Art der Verschaltung der Solarmodule ist das technische Herzstück jedes PV-Strangs.

1. Reihenschaltung – der typische PV-Strang

Bei der Reihenschaltung werden Plus- und Minuspol der Module in Serie verbunden:

Plus von Modul 1 → Minus von Modul 2 → Plus von Modul 2 → Minus von Modul 3 usw.

Eigenschaft:

• Spannungen addieren sich
• Stromstärke bleibt konstant

Vorteil:
Einfache und effiziente Verschaltung, ideal für standardisierte PV-Anlagen.

Nachteil:
Wenn ein Modul verschattet oder defekt ist, sinkt der Strom im gesamten Strang.

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2. Parallelschaltung – bei mehreren Strängen

Mehrere PV-Stränge können parallel geschaltet werden, um den Strom zu erhöhen und die Spannung konstant zu halten.

Eigenschaft:

• Stromstärken addieren sich
• Spannung bleibt gleich

Einsatzgebiet:
Größere Anlagen oder Systeme mit mehreren Dachflächen.

Beispiel:
Zwei PV-Stränge à 400 Volt / 10 A ergeben zusammen 400 Volt / 20 A.

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Wie viele Module gehören in einen PV-Strang?

Die Anzahl der Module pro Strang hängt von mehreren Faktoren ab:

1. Modulspannung (Leerlaufspannung und MPP-Spannung)
2. Maximal zulässige Eingangsspannung des Wechselrichters
3. Temperaturabhängigkeit der Spannung
4. Geografische Lage (Temperaturzonen)

Faustformel:

Anzahl Module = Max. Wechselrichterspannung / Modulleerlaufspannung bei -10 °C

Beispiel:
Ein Wechselrichter erlaubt maximal 1.000 V Eingangsspannung.
Ein Modul hat 40 V Leerlaufspannung.
→ 1.000 / 40 = 25 Module pro Strang (unter Sicherheitsreserve).

In der Praxis wird jedoch meist ein kleiner Puffer von 10–15 % eingeplant, um Temperaturschwankungen auszugleichen.

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Temperatur und ihre Auswirkung auf den PV-Strang

Die elektrische Spannung eines Solarmoduls ist temperaturabhängig.
Je kälter das Modul, desto höher ist seine Spannung.
Je wärmer es wird, desto niedriger fällt die Spannung aus.

Diese Schwankungen sind bei der Strangplanung entscheidend, da sie:

• die Gesamtspannung des Strangs verändern,
• und somit die Belastung des Wechselrichters beeinflussen.

Beispiel:
Bei -10 °C steigt die Modulspannung um rund 10 %.
Eine zu hohe Spannung kann den Wechselrichter beschädigen.

Deshalb gilt:
Bei der Planung des PV-Strangs müssen Temperaturfaktoren immer berücksichtigt werden.

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Der MPPT – das Herz der Leistungsoptimierung

Ein moderner Wechselrichter besitzt sogenannte MPPT-Eingänge (Maximum Power Point Tracker).
Jeder Eingang regelt einen oder mehrere PV-Stränge so, dass die Anlage stets am optimalen Arbeitspunkt betrieben wird – also dort, wo Spannung und Strom das Leistungsmaximum ergeben.

Bedeutung für den PV-Strang:

• Jeder Strang sollte einen eigenen MPPT-Eingang haben, wenn er sich in Ausrichtung oder Neigung unterscheidet.
• Stränge mit identischen Bedingungen können auf denselben MPPT gelegt werden.

Beispiel:
Ein Dach mit Ost-West-Ausrichtung → zwei MPPT-Eingänge, je einer pro Dachseite.

So wird verhindert, dass sich die Leistung der Stränge gegenseitig beeinflusst.

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Verschattung und ihre Folgen für den PV-Strang

Ein zentraler Punkt beim Aufbau eines PV-Strangs ist der Umgang mit Verschattung.
Denn: Wenn ein Modul verschattet wird, sinkt sein Stromfluss – und damit auch der des gesamten Strangs.

Warum ist das so?

• In einem PV-Strang sind alle Module wie Glieder einer Kette verbunden.
• Ein schwaches Glied (verschattetes Modul) bremst den gesamten Stromfluss.

Lösung: Bypass-Dioden

Jedes Modul enthält mehrere Bypass-Dioden, die den Strom „um das verschattete Segment herumleiten“.
So bleibt der Ertragsverlust begrenzt.

Allerdings:

• Bei starker oder dauerhafter Verschattung kann es trotzdem zu signifikanten Einbußen kommen.
• Daher ist eine verschattungsfreie Modulanordnung die beste Lösung.

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PV-Strang-Design: Planung für maximale Effizienz

Die Planung des PV-Strangs entscheidet über den Erfolg der Anlage.
Dabei müssen elektrische, mechanische und wirtschaftliche Aspekte berücksichtigt werden.

Wichtige Planungsparameter:

1. Anzahl der Module pro Strang
2. Spannungslimits des Wechselrichters
3. Temperaturverhalten der Module
4. Lage und Ausrichtung der Dachflächen
5. Länge der DC-Kabel (Verluste)
6. Verschattungssituation

Ziel:

Ein PV-Strang sollte so dimensioniert werden, dass:

• der Wechselrichter im optimalen Spannungsbereich arbeitet,
• der Spannungsabfall minimal bleibt,
• und keine Sicherheitsgrenzen überschritten werden.

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Kabel, Stecker und Verbindungen im PV-Strang

Die elektrische Verbindung ist das Rückgrat des PV-Strangs.
Hier entscheiden Qualität und Ausführung über Sicherheit und Wirkungsgrad.

Typische Komponenten:

• PV-Kabel:
  • doppelt isoliert, UV- und wetterbeständig
  • meist 4 oder 6 mm² Querschnitt
• MC4-Stecker:
  • Standardanschluss in der PV-Technik
  • ermöglicht sichere Steckverbindungen
• Kabelkanäle und Schutzrohre:
  • schützen vor UV-Strahlung, Feuchtigkeit und mechanischer Belastung

Sicherheitshinweis:

Alle DC-Verbindungen müssen fachgerecht montiert werden.
Fehlerhafte Steckverbindungen gehören zu den häufigsten Brandursachen bei PV-Anlagen.

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Schutz- und Sicherheitseinrichtungen im PV-Strang

Die elektrische Sicherheit ist oberstes Gebot – insbesondere auf der DC-Seite, wo hohe Spannungen fließen.

Wichtige Schutzmaßnahmen:

1. DC-Trennschalter:
   • ermöglicht spannungsfreies Arbeiten am Wechselrichter
2. Überspannungsschutz:
   • schützt vor Blitzeinwirkung oder Spannungsspitzen
3. Sicherungen / Rückstromsperren:
   • verhindern Überströme zwischen parallelen Strängen
4. Erdung / Potentialausgleich:
   • schützt Personen und Geräte vor elektrischen Fehlströmen

Ein professionell installierter PV-Strang erfüllt alle aktuellen VDE- und DIN-Normen (z. B. VDE 0100-712).

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Prüfungen und Messungen bei Inbetriebnahme

Nach der Installation eines PV-Strangs sind verschiedene Prüfungen erforderlich, um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten.

Typische Prüfungen:

Prüfung	Zweck
Isolationsprüfung	Nachweis, dass keine Fehlerströme auftreten
Polarisationsprüfung	Kontrolle der richtigen Polarität
Spannungsmessung	Überprüfung der Stringspannung
Strommessung unter Last	Kontrolle des tatsächlichen Stromflusses
Thermografie	Aufspüren von Hotspots oder Übergangswiderständen

Diese Messungen sind Voraussetzung für eine normgerechte Abnahme und sollten im Anlagenprotokoll dokumentiert werden.

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Fehlerquellen und typische Probleme im PV-Strang

Trotz ausgereifter Technik können im Laufe der Zeit Probleme auftreten.

Häufige Fehler:

1. Defekte Steckverbindungen → Übergangswiderstände, Hitzeentwicklung
2. Kabelbruch durch falsche Verlegung → Unterbrechung des Stromkreises
3. Verschattete oder verschmutzte Module → Leistungsabfall im gesamten Strang
4. Korrosion an Kontakten → Spannungsverluste
5. Fehlerhafte Polung → Wechselrichterstörung

Eine regelmäßige Inspektion und Wartung hilft, diese Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

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Wartung und Monitoring von PV-Strängen

Ein moderner Wechselrichter ermöglicht die Überwachung jedes PV-Strangs in Echtzeit.
So kann der Betreiber:

• Leistungsverluste frühzeitig erkennen,
• Ertragsdaten analysieren,
• und Wartungsbedarf ableiten.

Wartungstipps:

• Sichtprüfung der Steckverbindungen einmal jährlich
• Reinigung der Module bei Bedarf
• Thermografische Kontrolle alle 3–5 Jahre
• Prüfung der Strangspannung bei jeder Wartung

Durch konsequente Überwachung bleibt die Anlage effizient und sicher.

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Praxisbeispiel: Aufbau eines PV-Strangs in der Realität

Beispielanlage:

• Dachfläche: 40 m², Südausrichtung
• 12 Module à 400 W
• Wechselrichter mit zwei MPPT-Eingängen

Aufbau:

• 2 PV-Stränge à 6 Module
• Strangspannung: ca. 6 × 40 V = 240 V
• Strom: ca. 10 A
• Gesamteinspeisung: 4,8 kWp

Besonderheiten:

• Kurze Kabelwege (weniger Spannungsverlust)
• Separate MPPT-Regelung für Ost- und Westseite
• Überspannungsschutz installiert

Ergebnis:
Optimale Leistung bei minimalen Verlusten – ein Beispiel für praxisgerechtes Strangdesign.

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Zukunft der PV-Strang-Technologie

Die Weiterentwicklung der PV-Technik bringt auch beim Strangaufbau Neuerungen.

Trends:

• Intelligente Moduloptimierer: Modulweise Leistungsregelung bei Stringsystemen
• Plug-and-Play-DC-Systeme: Einfache Installation ohne Spezialwerkzeug
• Hybrid-Wechselrichter: Integration von Speicher und PV in einem System
• Sicherheitsabschaltung auf Modulebene: Automatische Spannungsreduktion im Brandfall

Diese Innovationen machen den PV-Strang effizienter, sicherer und intelligenter.

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Fazit: Der PV-Strang – das Rückgrat der Photovoltaikanlage

Der PV-Strang ist das unsichtbare Rückgrat jeder Solaranlage. Er verbindet die Module zu einem leistungsfähigen Stromnetz, sorgt für optimalen Energiefluss und bildet die Basis für einen sicheren, effizienten Betrieb.

Wer die Planung, den Aufbau und die Überwachung des PV-Strangs ernst nimmt, legt den Grundstein für Jahrzehnte voller sauberer Solarenergie.

Ob bei kleinen Hausdachanlagen oder großen Solarparks – der PV-Strang entscheidet über Ertrag, Effizienz und Sicherheit.
Daher gilt: Eine gute Photovoltaikanlage beginnt immer mit einem perfekt konzipierten Strang.