Definition: Kaskadenschaltung

Die Kaskadenschaltung ist eine elektronische Verbindungstechnik, bei der mehrere Bauteile (z. B. Solarzellen, Widerstände oder Verstärker) in einer Art „Kette“ nacheinander geschaltet sind. Ihr Hauptvorteil ist eine Erhöhung bzw. Summation der gesamten Spannung bei allen verbundenen Komponenten, da die Einzelleistung jedes Bauteils addiert wird. Dies ist besonders relevant in der Solartechnologie und insbesondere in Photovoltaiksystemen, wo die Kaskadenschaltung oft genutzt wird, um die Gesamtleistung der Solarzellen zu erhöhen.

Kaskadenschaltung in der Photovoltaik

In der Photovoltaik, ist die Kaskadenschaltung eine weit verbreitete Methode zum Anschluss von Solarzellen oder Modulen. Solarzellen in Solarpanelen sind meist in Serie (Kaskade) geschaltet, um eine höhere Gesamtspannung zu erreichen. Dabei wird der positive Pol der einen Zelle mit dem negativen Pol der nächsten verbunden. Auf diese Weise entsteht eine additive Spannung, da die einzelnen Spannungen jeder Solarzelle zusammen addiert werden.

Anwendung und Vorteile in der Photovoltaik

Die Kaskadenschaltung bietet in der Photovoltaik mehrere Vorteile:

• Erhöhung der Spannung: Die größte Stärke der Kaskadenschaltung liegt in ihrer Fähigkeit, die Gesamtspannung des gesamten Photovoltaiksystems zu erhöhen, indem die Spannungen der einzelnen Solarzellen addiert werden. Dies ermöglicht eine effizientere Erfassung und Nutzung der Solarenergie.
• Flexibilität: Die Kaskadenschaltung ermöglicht es, das Photovoltaiksystem an spezifische Anforderungen anzupassen. Beispielsweise kann die Anzahl der in Serie geschalteten Solarzellen verändert werden, um die Ausgangsspannung zu variieren.
• Vereinfachte Systemintegration: Durch die Kaskadenschaltung können verschiedene Modulspannungen besser an bestehende elektrische Infrastrukturen und Netzspannungen angepasst werden.

Der große Nachteil der Kaskadenschaltung ist jedoch, dass sie empfindlich auf eine unterschiedliche Beleuchtungsstärke der Solarzellen reagiert. Wenn eine einzelne Zelle im Verbund weniger Licht bekommt und ihre Leistung sinkt, reduziert das die Gesamtspannung des Gesamtverbundes. Daher wird oft mit Bypass-Dioden gearbeitet, um den Strom um die schwächere Zelle „herumzuleiten“ und den Verlust zu minimieren.

Fazit

Die Kaskadenschaltung ist eine wichtige und häufig verwendete elektrische Schalttechnik in der Photovoltaik. Trotz gewisser Nachteile, wie der Sensibilität auf unterschiedliche Beleuchtungsstärken, bietet sie viele Vorteile, insbesondere die Erhöhung der Gesamtspannung des Photovoltaiksystems, was zu einer effizienteren Nutzung der Solarenergie führt.