Anleitung zur Dimensionierung einer Inselanlage

In diesem Artikel geht es um die Auslegung einer Inselanlage mit Photovoltaik, Solarakku und Laderegler. Solch eine 12V Solaranlage wird üblicherweise in Wohnmobilen, Gartenhäusern, Booten und Entwicklungsländern für die ländliche Elektrifizierung eingesetzt.

Hier findest du eine kleine Anleitung. So kannst du deine eigene autarke Solaranlage schnell berechnen. In diesem Artikel lernst du folgende Punkte:

  • mobile und stationäre Inselanlagen
  • Reisegewohnheiten
  • Reiseregion
  • Nutzungzeit
  • Autarkiezeit der Solaranlage
  • Schritt 1: Berechnung des Energiebedarfs der Inselanlage
  • Schritt 2: Auslegung des Solargenerators
  • Schritt 3: Auslegung der Solarbatterie
  • Fazit

Welche Inselanlage ist die richtige?

Es ist nicht leicht aus der großen Auswahl an Komponenten die passende Solaranlage für ein gut funktionierendes Inselsystem zusammenzustellen. Je nach benötigter Leistung der Verbraucher, der Nutzungszeiten und des Sonnenangebots werden unterschiedliche Solaranlagen-Sets benötigt.  Bevor du dich an die Auslegung der einzelnen Komponenten wie Photovoltaikmodul, Solarbatterie und Laderegler machst, sollten du einige grundsätzlichen Punkte klären.

Mobile oder stationäre Inselanlage

Eine stationäre Inselanlage ist ortsfest in einer Alpenhütte, einem Gartenhaus oder einer Ferienhütte aufgebaut. Da sich die Solaranlage an einem festen Standort steht, können für die Berechnung Strahlungsdaten der Sonne herangezogen werden.

Eine mobile Inselanlage ist auf einem Wohnmobil, einem Boot oder einem Bus montiert. Je nach aktuellem Aufenthaltsort der mobilen Solaranlage variieren das Strahlungsangebot der Sonne. Bevor man sich für eine mobile Solaranlage entscheidet, sollte man sich kurz Gedanken über die persönlichen Reisegewohnheiten, Reiseregionen und Reisezeiten machen.

Reisegewohnheiten (relevant für Solaranlage Wohnmobil)

Deine Reisegewohnheiten haben einen Einfluss auf deine Wohnmobil Solaranlage.

  • Fährst du regelmäßig Campingplätze an, so kannst du dort deinen entladenen Solarakku aufladen.
  • Bleibst du für viele Tage ohne Stromanschluss, so benötigst du natürlich eine größere Wohnmobil-Solaranlage.
  • Fährst du jeden Tag ein paar Stunden weiter, so kannst du über die Lichtmaschine deine Solarbatterien laden.

Reiseregion (relevant für Solaranlage Wohnmobil)

Reiseregionen haben von Nord nach Süd höchst unterschiedliche Sonneneinstrahlungen. Daher hat der aktuelle Standort einen Einfluss auf den Ertrag deiner Wohnmobil Solaranlage.

  • Bist du mit deinem Wohnmobil bevorzugt im Süden Europas unterwegs, so kannst du auf satte Solarerträge zählen.
  • Umso nördlicher du fährst, umso schwieriger wird es dich unabhängig mit deiner Wohnmobil Solaranlage zu versorgen. Es  herrscht ein wesentlich geringeres Strahlungsangebot und deine Wohnmobil Solaranlage muss größer ausfallen.

Nutzungszeit

Benutzt du dein Inselanlage nur im Sommer oder z.B. auch im Winter? Dein Nutzungsprofil hat einen Einfluss auf die Größe deiner Solaranlage.

  • Im Frühling und Herbst ist der Sonnenstand tiefer und das Sonnenangebot geringer als  im Sommer. Bei sparsamen Energieeinsatz kommt man in Mitteleuropa mit einer Photovoltaik-Inselanlage gut durch diese Jahreszeiten.
  • Im Winter ist es fast unmöglich sich in Mitteleuropa mit einer Solaranlage autark zu versorgen. Du hast in Mitteleuropa in der Sommerzeit im Vergleich zum Winter ca. das 10x fache Sonnenangebot. Deine Inselanlage wäre im Sommer also 10 fach überdimensioniert!
  • Beachte das du im Frühjahr, Herbst und Winter meist einen höheren Energieverbrauch hast.
  • Eine Solaranlage im Gartenhaus wird oftmals nur am Wochenende benutzt. Das Solarpanel kann also über die Werktage die Solarbatterie sicher voll laden. Meist reicht das etwas kleinere Solarmodul für die Energieversorgung in diesem Fall aus.

Autarkiezeit der Inselanlage

In einem Inselsystem kann jederzeit der Fall eintreten, dass die Sonne mehrere Tage nicht scheint. In solchen Schlechtwetterperioden entnimmst du der Solarbatterie weiterhin jeden Tag Energie, ohne das die Solarmodule Energie in den Solarakku hineinladen. Daher wird die Solarbatterie so dimensioniert, das du mehrere Tage deine Verbraucher weiter betreiben kannst. Eine zentrale Frage für die Systemauslegung ist also: Wie lange willst du unabhängig von Schlechtwetterperioden ohne Sonnenschein sein?

  • Normalerweise beträgt die Autarkiezeit in einem kleinen Inselsystem für Wohnmobile oder Gartenhäuser drei Tage.
  • Längere Autarkiezeiten erfordern größere Solarbatterien und kosten Geld.
  • In Wohnmobilen limitiert das hohe Gewicht der Bordbatterien und das Platzangebot die Größe der Batteriebank.
  • Um so größer deine Batteriekapazität ist, umso größer ist deine Autarkiezeit und umso länger deine unabhängigen Standzeiten.
  • Wie wichtig ist dir die Versorgungssicherheit mit Energie? Wenn dein Leben an der Stromversorgung hängt, lohnt sich eine hohe Autarkiezeit oder die zusätzliche Absicherung mit einem Dieselgenerator oder Brennstoffzelle.
  • Bist du flexibel und lernst deinen Verbrauch nach dem Sonnenenergieangebot und deinem Batterieladezustand auszurichten, so wirst zu bereits mit einer kleinen Solaranlagen in deinem Inselsystem viel Freude haben.
  • Energieeffiziente Verbraucher und sparsamer Energieeinsatz tragen wesentlich dazu bei, die Kosten für die Solaranlage gering zu halten.

Schritt 1: Berechnung des Energiebedarfs der Inselanlage

Je nach Anzahl deiner eingeschalteten Verbraucher und deinen Nutzungsdauer ändert sich dein Energiebedarf. Wichtig für es einen Überblick über deinen generellen Verbrauch zu haben. Du kannst hierfür deine Verbraucher und Nutzungszeiten pro Tag zu einem Tagesbedarf zusammenfassen.

Möchtest du jetzt deinen Verbrauch berechnen, so musst du zuerst die Leistung deiner Geräte in Erfahrung bringen. Jeder Gerät hat ein Typenschild auf dem die Leistung in Watt vermerkt ist.

Gehe wie folgt vor:

  1. Notiere alle Stromverbraucher inkl. der Leistung in Watt
  2. Notiere für jedes Gerät die tägliche Einschaltzeit in h
  3. Berechne jetzt für jedes Gerät den täglichen Energiebedarf (Leistung in Watt x tägl. Einschaltzeit in h = Energieverbrauch in Wh)
  4. Summiere den täglichen Energiebedarf aller Geräte -> diese Energiemenge in Wh muss deine Solaranlage jeden Tag bereitstellen
  5. Berechne die Spitzenleistung (Summiere die Leistung in Watt aller Geräte, die maximal gleichzeitig in Betrieb sind)

Wähle den Laderegler später so, dass er die Spitzenleistung verträgt. Falls du neben deinen 12V Geräten auch 230V Geräte in der Inselanlage betreiben möchtest, so benötigst du hierfür einen Wechselrichter bzw. Spannungswandler. Ein Teil deiner Spitzenleistung wird also direkt über den Spannungswandler geleitet. Hierbei fallen ca. 10-15% Wechselrichterverluste an.

Schritt 2: Auslegung des Solargenerators

Ein Solarmodul erreicht seine Nennleistung unter realen Bedingungen nur selten, da Temperatur, Strahlungswinkel und Verschmutzung die Leistung reduzieren.

Folgende vereinfachte Schritte sind notwendig um die Leistung des Solargenerators zu berechnen.

  1. Bereitstellung der Strahlungsdaten am Inselanlagen Standort
  2. Ausrichtung und Neigung der Solaranlage festlegen
  3. Korrekturfaktoren und Systemverluste festlegen
  4. Leistung der Solaranlage berechnen

Diese Anleitung ist im folgenden einfach gehalten. Eine ausführliche Berechnung einer kleinen Inselanlage würde den Rahmen sprengen und die meisten Leser nicht interessieren.

Solaranlage Wohnmobil:

  1. Strahlungsdaten variieren stark je nach aktuellem Standort
  2. Ausrichtung nach der Himmelsrichtung variiert je nach Stellplatz oder Fahrtrichtung, die Neigung der Solarpanels ist meist waagerecht – da auf Wohnmobildach montiert.

Folgende Erfahrungswerte geben Auskunft über den Ertrag eines horizontalen Solarpanels auf dem Wohnmobil. Ein 100 W Solarpanel erzeugt in Deutschland an einem sonnigen Wintertag ca. 50 Wh und im Sommer 420 Wh Solarenergie. Im Frühjahr und Herbst bringen 100 W Solarmodul horizontal auf einem Wohnmobildach im Schnitt 230 – 330 Wh pro Tag. Diese Angaben verstehen sich inkl. der Systemverluste, wie Kabelverluste, Einstrahlungswinkel, Temperatur, Verschmutzung etc..

Beispiel:

Bei einem täglichen Energiebedarf von 600 Wh im Wohnmobil benötigst du für die vollständige Versorgung in Deutschland:

  • im Sommer ca. 140 Watt installierte Solarmodul-Leistung
  • im Frühling und Herbst ca. 200 Watt installierte Solarmodul-Leistung
  • im Winter ganze 600 Watt installierte Solarmodul-Leistung

Bei Reisen nach Südeuropa kann man von ca. 50% Mehrertrag ausgehen. Bei Reisen nach Nordeuropa sind es ca. 50% weniger Sonnenertag. Dies sind grobe Richtwerte, um ein Gefühl für das Solaranlage im Wohnmobil zu entwickeln.

Eine genaue Berechnung ist bei Wohnmobil Solaranlagen also wenig aussagekräftig, sondern viel mehr sind die Erfahrungswerte von Campern von verschiedenen Regionen und Reisezielen heranzuziehen. Da unser Wetter bekanntlich nicht zu beeinflussen ist, benötigst du natürlich auch ein wenig Glück beim Reisen mit deiner Solaranlage.

Solaranlage Gartenhaus:

Bei einem Gartenhaus ist prinzipiell eine genau Berechnung des Solargenerators möglich. Da diese Berechnung den Rahmen dieses Blogs sprengen würde, verweisen wir auf existierende Exceldateien und Software mit ausführlichen Berechnungsmodellen.

Als grobe Orientierung für die Leistungsfähigkeit einer Gartenhaus Inselanlage: Die Ausrichtung des Solargenerators zeigt optimaler weise direkt nach Süden.  In Deutschland ist eine Neigung von 30° gut geeignet, um im Frühling und Herbst einen optimalen Solarertrag zu ernten. Dafür leidet zwar der Solarertrag im Sommer minimal, aber es steht meist eh ein Überangebot an Solarenergie zur Verfügung.

Diese Erfahrungswerte geben Auskunft über den zu erwartenden Ertrag eines bei 30° Neigung und Süd-Orientierung  in Deutschland installierten Solarpanels auf dem Gartenhaus. Ein 100 W Solarpanel an einem sonnigen Wintertag erzeugt ca. 60 Wh und im Sommer 400 Wh Solarenergie. Im Frühjahr und Herbst bringen 100 W Solarmodul horizontal auf einem Gartendach im Schnitt 280 – 380 Wh pro Tag. Diese Angaben verstehen sich ebenfalls inkl. der Systemverluste, wie Kabelverluste, Einstrahlungswinkel, Temperatur, Verschmutzung etc..

Schritt 3: Auslegung der Solarbatterie

Egal ob AGM, Gel oder Panzerplattenbatterie – die Solarbatterie basiert meistens auf der Blei-Säure Technologie. Bleisäurebatterien sind anfällig gegenüber Tiefentladung. Der Tiefentladeschutz des Solarreglers trennt daher bei einer Entladung von ca. 10,5V den Solarakku von den Verbrauchern.  Damit sind nur 70% der Nennkapazität der Solarbatterie für die tägliche Be- und Entladung aktiv nutzbar.

Im Schritt 1 wurde der durchschnittliche Tagesverbrauch in Wh berechnet. Da während Schlechtwetterperioden die Solaranlage keinen Ertrag bringt, muss in dieser Zeit der Energiebedarf allein von dem Solarakku geliefert werden. Normalerweise wird von einer Autarkiezeit von 3 Tagen ausgegangen. Das gibt dir im Verbrauch ein wenig Spiel und du kannst kurze Schlechtwetterperioden überbrücken.

Die Formel lautet:

Batteriekapazität = Tagesbedarf in Wh x 3 Tage Autarkiezeit x 1,4 / 12 Volt

Faktor 1,4: Überdimensionierung der Batterie, da nur 70% der Nennkapazität nutzbar

Beispiel:

600 Wh durchschnittlicher Tagesbedarf x 3 Tage Autarkiezeit = 1800 Wh Speichergröße
1800 Wh Speichergröße x 1,4 = 2520 Wh
2520 Wh / 12V = 210 Ah Batteriekapazität bei 12 V Systemspannung

Du wählst eine Solarbatterie mit 210 Ah (C20) und kannst damit deinen Tagesbedarf ohne Tiefenentladung 3 Tage decken.

Ein weiterer Vorteil der Autonomiezeit ist, das deine Batterie jeden Tag nur um 23% gezykelt wird. Ohne Autonomiezeit wird die Batterie jeden Tag um 70% ihrer Nennkapazität gezykelt und schnell verschleissen. Je geringer die tägliche Zyklentiefe, je länger die Lebensdauer der Batterie und je größer die Lebensdauerentnahme aus der Batterie.

Fazit

Letztendlich ist jedes Inselsystem in seinen Anforderungen einzigartig. Optimaler weise lädt deine Solaranlage deine Batterie im Tagesverlauf immer wieder vollständig auf, so dass die verbrauchte Energie des Vorabends wieder vorhanden ist.

Nun kennst du einige wichtige Punkte für die Bestimmung deiner Inselanlage. Gerade bei kleinen Inselanlagen ist eine Auswahl basierend auf Erfahrungswerten sinnvoll. Leider gibt es kaum Standards im Markt. Für den Endverbraucher ist daher ein objektiver Vergleich zwischen den Komplettsets oder den einzelnen Komponenten wie Laderegler, Solarakku und Solarpanel schwierig. Auf dieser Seite findest du weitere Anleitungen und Tipps, damit du deine perfekte Solaranlage findest.

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5 Fragen zu Solaranlagen für das Wohnmobil

Immer wieder stellen Besucher Fragen rum um die Solarenergie in 12V Solaranlagen. Hier möchte ich auf 5 spannende Fragen eingehen.

 

1. Kann ich mit einer Photovoltaikanlage Warmwasser oder Wärme im Wohnwagen bereitstellen?

Nein.

Photovoltaik wandelt die Sonnenenergie in Gleichstrom mit einem relativ niedrigen Wirkungsgrad (14-16%) um. Damit ist der Betrieb von Heizungen über PV sehr teuer und ineffizient. Mit Solarthermie kann direkte die Sonnenenergie in Heizwärme umgewandelt werden. Im Wohnmobil kann die Abwärme des Motors oder eine Gasheizung effizient eingesetzt werden.

Es wird Photovoltaikenergie in Wohnwagen benutzt um das Gebläse für die Gas-Umluftheizung zu betrieben.

2. Welche Art von Backups am gibt es für ein autarkes Solarsystem?

Es gibt mehrere Arten von geeigneten Backups. Benzin und Diesel-Generatoren sind relativ kostengünstig, neigen aber dazu, laut zu sein und mit den Abgase zu belästigen. Daher sind Benzin und Dieselgeneratoren bei Naturliebhabern nicht gerne gesehen.

Windgeneratoren sind eine gute Ergänzung zu Solarenergiesystemen. Oft weht Wind, wenn keine Sonne scheint.

Brennstoffzellen sind eine leise Option zu Dieselgeneratoren. Allerdings ist die Lebensdauer sehr begrenzt und die Brennstoffversorgung nicht überall gegeben.

Im Notfall kann immer die Lichtmaschine des Motors die Batterien laden oder man fährt einen Campingplatz mit Netzstrom an und lädt seine Solarbatterien über ein hochwertiges Ladegerät dort auf.

3. Kann ich alle meine normale 230 V Geräte in einem Solarinselsystem benutzen?

Vielleicht…

Alle leistungsstarken Geräte, die bei 230 V Wechselstrom länger betrieben werden (wie zum Beispiel elektrische Warmwasserbereiter, Kochherde , Öfen und Klimaanlagen)  sind nicht für den Solarbetrieb geeignet. Sie sollten sich überlegen für Warmwasser / Raumheizung oder Kochen Erdgas betriebene Geräte anzuschaffen.

Die Beleuchtung ist in der Regel ein wichtiger 12V Energieverbraucher in einem Wohnwagen und du solltest sehr die energieeffizientesten LED Lampen einsetzen.

Als Faustregel gilt in der Branche der autarken erneuerbaren Energien, dass für jeden Euro, den du aufwendest deine ineffizienten Geräten zu modernisieren, 2-3 Euro an Investitionskosten in dein autarkes erneuerbare Energiesystem sparst. Die Energieeinsparung und Energieeffizienz ist von entscheidender Bedeutung und zahlt sich aus.

4. Warum sollte ich in eine Solaranlage für den Wohnwagen investieren?

Die meisten Menschen verbinden die Investition in Solarenergie für das Wohnmobil mit einer Erhöhung der Unabhängigkeit von Versorgungsnetzen und Campingplätzen. Die autarken Standzeiten werden verlängert und der Wohnkomfort erhöht sich.

Deine Investition in eine Solaranlagen erhöht den Wert des Wohnmobils nachhaltig. Kristalline Solarmodule haben eine sehr lange Lebensdauer von über 30 Jahren.

Zusätzlich ist die Solarenergie eine saubere erneuerbare Energiequelle. Es reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen  und hilft unsere Umwelt zu schonen.

5. Funktioniert eine Solaranlage an meinem Standort?

Solarenergie ist universell und praktisch überall einzusetzen. Einige Standorte sind besser als andere. Die Bestrahlungsstärke ist ein Maß für die Kraft der Sonne auf der Oberfläche der Erde. In Deutschland sind es ca. 1000 kWh pro m² und Jahr Sonneneinstrahlung die wir umsonst nutzen können. Mit typischen kristallinen Solarzellenwirkungsgrade um  16%, können wir damit rechnen, etwa 160kWh pro Quadratmeter Solarzellen im Jahr zu generieren.

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Solaranlage Garten

Es macht Spaß sich bei schönem Wetter im Garten zu entspannen. Mit einer Garten-Solaranlage kannst dein Gartenhaus beleuchten, Radio hören, Fernsehen schauen und dein Bier kühlen. So genießt du ganz entspannt deine Gartenzeit und nutzt umweltfreundlichen Solarstrom.

zwei Möglichkeiten zur Energieversorgung im Gartenhaus

Du kannst deine Verbraucher im Gartenhaus mit einem Stromgenerator versorgen. Dieser benötigt je nach Bauart Benzin oder Diesel und verursacht damit laufende Kosten. Du selbst und deine Nachbarn werden über die Lärm- und Abgasbelästigung nicht besonders glücklich werden.

Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung einer Solaranlage im Garten. Diese erzeugt Strom mit der kostenlosen erneuerbaren Sonnenkraft, die uns jeden Tag aufs neue zur Verfügung steht. Mit einer Solaranlage im Garten kannst du viele Verbraucher wirtschaftlich versorgen.

Komponenten Solaranlage Garten

Wenn du dir eine Solaranlage aufbauen möchtest, benötigst du folgende Komponenten:

  • Solarpanel, erzeugt den Solarstrom
  • Laderegler, schützt von Über- und Unterladung der Solarbatterie
  • Solarbatterie, speichert den Solarstrom
  • 12V Verteilung mit Absicherung, leitet den Strom zu den Verbrauchern
  • 12V Verbraucher, wie Hausbeleuchtung, Radio, Fernseher oder Kühlschrank
  • eventuell einen Wechselrichter, erzeugt aus der Gleichspannung eine 230V Wechselspannung für die 230V Verbraucher

12 Volt oder 230 Volt Solaranlage

Die Größe der Garten Solaranlage basiert auf deinen Bedürfnissen und preislichen Vorstellungen. Die meisten Gartenfans finden sich in einer der drei Kategorien wieder.

Beispiel: kleine 12V Solaranlage Garten

Du möchtest eine kleine Solaranlage für etwas Beleuchtung, ein Radio und einen 12V Fernseher.

  1. Beleuchtung: 4 LED Lampen à 5 Watt à 3 Stunden Betrieb
  2. Radio: 1 Radio à 15 Watt à 3 Stunden Betrieb
  3. 12V Fernseher: 1 LED Fernseher à 30 Watt à 3 Stunden Betrieb

-> ca. 195 Wh (Watt Stunden) täglicher Energiebedarf

garten solaranlage kleinDu kannst alle Verbraucher auf 12 Volt betreiben und benötigst keinen Spannungswandler. Mit einem 50 Watt Solarmodul wirst du dich voraussichtlich im Sommer bereits gut versorgen können. Mit einem 80 Watt Solarpanel bist du auf der sicheren Seite und kannst auch im Frühjahr und Herbst deine Anlage gut betreiben. Eine 80 Ah AGM Solarbatterie sichert dir 3 Tage Autarkiezeit und bringt dich über kurze Schlechtwetterperioden. Für diese Gartenhaus Solaranlage reicht die ein 10 A Laderegler. Möchtest du später deine Solaranlage eventuell vergrößern, so besorge dir bereits jetzt einen 20 A Laderegler. Finde hier aktuelle Angebote von Solaranlagen* auf Amazon.

Beispiel: mittlere 12V Solaranlage Garten

Du möchtest eine kleine Solaranlage für die Beleuchtung, ein Radio, einen 12V Fernseher und einen Kompressorkühlschrank.

  1. Beleuchtung: 6 LED Lampen à 5 Watt à 4 Stunden Betrieb
  2. Radio: 1 Radio à 15 Watt à 3 Stunden Betrieb
  3. 12V Fernseher: 1 LED Fernseher à 30 Watt à 3 Stunden Betrieb
  4. 12V Kompressorkühlschrank mit 65 Liter der 24 h läuft (30 Ampere Verbrauch pro Tag bei mittlerer Außentemperatur)

->ca. 615 Wh täglicher Energiebedarf

garten solaranlageNutze einen Energie effizienten 12V Kompressorkühlschrank. Dies ist die einzig sinnvolle Kühlschrankvariante bei autarken Solaranlagen. Somit sparst du dir weiterhin einen Wechselrichter und du betreibst alle Verbraucher auf 12V. Mit einer 150 Watt Solaranlage wirst du dich im Sommer gut versorgen können. Da der Verbrauch des Kühlschrankes bei hohen Temperaturen zunimmt, solltest du ggf. eher 200 W Solarpanel installieren. Im Frühjahr und Herbst nimmt dein Kühlbedarf ab und die Solaranlage erwirtschaftet immer noch genug Ertrag für die anderen Verbraucher. Eine 210 Ah AGM Solarbatterie kann die Solarenergie speichern und gibt dir 3 Tage Unabhängigkeit von dem Wetter. Ein 20 A Solarregler schützt die Solarbatterie. Finde hier aktuelle Solaranlagen Angebote* in dieser Kategorie auf Amazon.

Beispiel: große Garten Solaranlage mit Wechselrichter

Du möchtest 230V Verbraucher wie eine Bohrmaschine, Flex oder Kaffeemaschine nutzen. Es empfiehlt sich, dass die Solaranlage individuell auf deine Bedürfnisse ausgelegt wird. Je nach Anlaufstrom und Endgerät muss der Wechselrichter gewählt werden. Es gibt eine Vielzahl an Aufbaumöglichkeiten und eine Einzelbetrachtung macht Sinn.

Daher verzichten wir an der Stelle auf ein Anlagenbeispiel. Schick einfach eine Email an info (at) 12v-solar.de mit deiner Anfrage und wir antworten gerne. Benenne in der Email den Standort, die Verbraucher (12V/230V, Leistung in Watt, Betriebsstunden pro Tag), Dachausrichtung (Süd, West, Süd-West etc.), Dachneigung, Beschreibung der Verschattung und persönliche Wünsche.

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12 Tipps zum Kauf eines Solarladereglers

Ein Solarladeregler steuert deine autarke Solar-Inselanlage und verhindert eine Überladung sowie eine Tiefentladung deiner Solarbatterie. Weiterhin kann ein Laderegler auf verschiedene Batterietypen bzw. Ladekennlinien eingestellt werden und versorgt deinen Akkumulator zu jeder Zeit mit der passenden Ladespannung. Das hilft den Solarakku schneller voll zu laden, vermeidet eine Überladung bei einer AGM Batterie oder Gelbatterie und sorgt so für eine bessere Batterielebensdauer.

Der Ladezustand einer Batterie ist nicht ganz exakt an seiner Spannung bestimmbar, da die nutzbare Kapazität einer Batterie von weiteren Parametern wie dem Entladestrom, der Entladezeit, der Temperatur und dem Alterungszustand abhängt. Fast jeder Solarregler erfasst die Temperatur über einen Temperaturfühler und passt die Ladekurve an die aktuelle Temperatur an. Bessere 12V Laderegler haben einen externen Temperatursensor mit 2-3 m Kabel. So kann der Sensor direkt an der Batterie messen. Einfachere solar Laderegler haben den Temperatursensor im Gehäuse integriert und messen dort die Temperatur. Ausgereifte Solarregler besitzen zusätzlich einen Mikroprozessor und berechnen z.B. über das Amperestundenbilanzierungsverfahren den Ladezustand der Batterie aus. Hierbei werden während dem Betrieb der Solaranlage alle Amperestunden, die in die Batterie geladen und entladen werden, erfasst. Ein Programm errechnet über ein Batteriemodell den Alterungszustand der Batterie und passt entsprechend die Ladekurven an. Die Laderegler von Steca besitzen z.B. dieses Amperestundenbilanzierungsverfahren.

Laderegler Typen

Es existieren drei Laderegler-Technologien. Der Serienladeregler ist veraltet. Nur die PWM Regler und MPPT Regler sind Stand der Technik und sinnvoll einzusetzen.

Serienladeregler

Dieser einfache Solarregler schaltet bei Erreichen eines eingestellten Spannungswertes das Solarmodul in den Leerlauf und schützt somit die Solarbatterie vor Überladung. Der Regler hat einen hohen Eigenstrombedarf und ist daher nicht zu empfehlen. Dieser einfache Regler kann keine Ladekurven abfahren, sondern agiert als simpler Schwellwertschalter der an einem Spannungspunkt die Batterie vom Solarmodul trennt. Daher kann er eine Solarbatterie nicht optimal laden und wir raten von diesem Solarregler ab.

Shuntregler oder PWM Regler

Laderegler StecaDer pulsweitenmodulierte (PWM)* Solarregler schließt bei voller Batterie das Solarmodul kurz und verhindert damit die Überladung des Solarakkus. Durch das PWM-Verfahren kann der Regler den Strom regulieren und somit Ladekurven abfahren. Der PWM Solarregler ist Marktstandard und wird weltweit erfolgreich in Solarinselanlagen eingesetzt. Den PWM Laderegler gibt es in verschiedenen Qualitäten und Leistungsgrößen. Übliche Laderegler-Größen bei 12V sind 10 A (120W), 20 A (240W) und 30 A (360W). Die meisten PWM Laderegler arbeiten mit 12V oder 24 Volt Solaranlagen. Dieser Laderegler eignet sich für jede autarke 12V Solaranlage auf dem Wohnmobil, im Gartenhaus oder im Boot.

MPPT Laderegler

mpptDer MMPT Regler* passt sein Ladeverhalten auf den optimalen Leistungspunkt des Solarpanels an und bringt je nach Ausrichtung und Wetter 5-30% mehr Ertrag gegenüber einem PWM Laderegler. Ein Alleinstellungsmerkmal des MMPT Reglers ist, das er hohe Eingangsspannungen verträgt und du daher konventionelle Solarmodule mit höheren Nennspannungen für dein 12 V Inselsystem verwenden kannst. Daher macht ein MMPT Regler vor allen für Inselsysteme ab ca. 400 W Solarleistung Sinn. Die konventionellen Solarmodule sind oft pro Watt etwas günstiger zu kaufen als die 12V Solarmodule. Allerdings sind die MPPT Regler aber wesentlich teuer als die normalen Laderegler und heben damit den Kostenvorteil beim Solarmodul wieder aus.

Wichtige Kennwerte Laderegler

Die wichtigsten Kennwerte eines Ladereglers sind der maximale Modulstrom, die maximale Eingangsspannung des Solarmoduls und die Gesamtleistung des Ladereglers bei 12 oder 24V. Diese Grenzwerte dürfen im System nicht überschritten werden.

Der maximale Solarmodulstrom im Arbeitspunkt (Impp) ist auf der Rückseite deines Solarpanels meistens auf dem Label aufgedruckt. Wenn du mehrere Solarmodule in einem 12V Solarsystem mit PWM Laderegler betreibst, sind diese alle parallel geschalten. Der maximale Solarmodulstrom addiert sich also aus den parallen geschalteten Solarmodulen zusammen. Dafür muss dein Solarladeregler ausgelegt sein.

Ein Steca PR 3030 hat z.B. eine maximale Eingangsspannung von 47 V. Das Solarmodul sollte also ca. 36 seriell verschaltete Zellen mit einer Arbeitsspannung von ca. 18-22 V besitzen.  Du könntest auch ein Solarmodul mit höherer Arbeitsspannung nehmen, aber ausschlaggebend für die maximale Eingangsspannung ist die Leerlaufspannung des Solarpanels. Diese darf niemals höher als z.B beim Steca PR 3030 höher als 47 V sein.

Temperaturkompensation Laderegler

Da sich die Lade-Kennlinien des Solarakkus mit der Temperatur ändert, ist jedem besseren Solarregler ein Temperatursensor eingebaut, der die Ladekurve entsprechend der Temperatur anpasst. Bei guten Ladereglern hängt der Temperatursensor an einem Messkabel und kann in Batterienähe installiert werden. Einfachere Laderegler haben den Temperatursensor im Gehäuse verbaut und sollten nahe an der Solarbatterie installiert werden.

Ladezustandanzeige

Es freut einen zu sehen, wie viel Solarenergie gerade auf dem Wohnmobildach erzeugt wird. Auch ist es interessant den Ladezustand des Solarakkus zu kennen, um ggf. Geräte ein oder auszuschalten. Einfache Laderegler zeigen den aktuellen Batteriezustand über LEDs an. Leider ist die Anzeige über LEDs sehr ungenau. Hochwertige Laderegler besitzen ein Display mit genauer Digitalanzeige. Einige Laderegler bieten optionale Laderegler-Displays zur Montage an einem gut einsehbaren Platz.

Einstellung des Batterietyps

Laderegler müssen je nach verwendetem Batterietyp unterschiedliche Ladekurven abfahren. Daher ist es wichtig, dass der Laderegler den eingesetzten Batterietyp unterstützt und entsprechend eingestellt ist.

Die meisten Laderegler funktionieren in 12V oder 24V Systemen und detektieren automatisch die Betriebsspannung. Wichtig ist hierbei, dass bei Inbetriebnahme zuerst die Batterie und erst dann das Solarmodul an den Laderegler angeschlossen werden. Nur so kann die Betriebsspannung sicher erkannt werden. Manche Laderegler müssen jedoch manuell über einen Jumper auf 12/24V eingestellt werden.

Tiefentladeschutz

batterieschutzEin Tiefentladeschutz* schützt die Batterie vor Tiefentladung und schaltet die Last bei Erreichen eines Spannungswertes ab. Dieser Schutz schaltet normalerweise alle Verbraucher ab einer Batteriespannung von 10,8 -11,3 Volt(je nach Umgebungstemperatur) ab und erst, wenn die Batteriespannung wieder mehr als 12,6 Volt beträgt, werden die Verbraucher wieder zugeschaltet. In gängigen Solarladereglern ist ein Tiefenentladeschutz mit einigen Ampere bereits integriert.

spannungswandlerWenn im Solar-Inselsystem z.B. Wechselrichter für 230V Geräte eingesetzt werden, kommt der Tiefentladeschutz eines Solarladereglers strommäßig schnell an seine Grenzen und kann die auftretenden Lasten nicht mehr verarbeiten. Die Sicherung brennt durch. Man sollte den Spannungswandler* in diesem Fall über einen separaten Tiefentladeschutz laufen lassen. Manche Wechselrichter haben bereits einen Tiefentladeschutz integriert. Oder man schaltet über den bestehenden Tiefenentladeschutz des Solarreglers und ein Relais den Spannungswandler einfach mit aus.

Lastabschaltung des + Pols für Wohnmobile

In einigen Wohnmobilen oder Booten sind 12V Verbraucher über die Karosserie am Minuspol angeschlossen. Normale Regler sind hier wirkungslos da diese im Tiefentladefall den Minus-Pol unterbrechen, der aber weiterhin an der Karosserie angeschlossen ist. Um eine neue Verkabelung der Verbraucher zu vermeiden, bieten sich hier Laderegler an die im Tiefentladefall den Pluspol unterbrechen.

Solarregler mit automatischer Batterieumschaltung

Einige Solarregler können gleichzeitig oder hintereinander 2 Batteriebänke unabhängig voneinander aufladen. Sobald eine der beiden Batterien leer ist, wird der Solarstrom dorthin geleitet wo er benötigt wird. Diese Regler besitzen allerdings meisten keinen integrierten Tiefentladeschutz. Dieser muss zusätzlich installiert werden.

Auswahl des Ladereglers

Laderegler 2Zuerst berechnest du den max. Ladestrom über deine Solaranlage. Teile dafür die installierte Solarleistung durch deine Systemspannung, also z.B. 12V. Diesen max. Solarstrom muss dein Laderegler regeln können. Im zweiten Schritt berechnest du den max. Laststrom deiner Verbraucher, die über den Tiefenentladeschutz des Solarreglers laufen. Teile auch diese Leistung durch deine Systemspannung und du weißt welchen Laststrom dein Laderegler vertragen muss. Dein Solarladeregler sollte etwas überdimensioniert sein und ca. 10-20% mehr als deine maximalen Lade- und Lastströme vertragen können.

Weiterhin muss dein Laderegler die max. Solarmodulspannung und die Systemspannung von z.B. 12 oder 24V vertragen.

Fazit Solarregler

Steca PR 1010Wir empfehlen für die meisten autarken Solaranlagen einen hochwertigen Steca PR* Laderegler. Diese sind qualitativ hervorragend, komfortabel von der Bedienung und verfügen über ein fortgeschrittenes Lademanagement für alle gängigen Batterietypen wie  AGM Batterie, Gelbatterie oder Nassbatterie. Weiterhin gibt es diese Steca Regler in verschiedenen Baugrössen, z.B. den Steca PR 1010 für 10 Ampere Ladestrom (120W Solarsystem) oder den Steca PR 2020 mit 20 Ampere Ladestrom für ein 240 W Solarsystem.

Weitere gute Marken für Solarladeregler sind z.B. IVT, Morningstar oder Phocos. Wenn dir diese hochwertigen Solarregler zu teuer ist, findest du eine grosse Auswahl von billigen asiatischen Laderegler-Herstellern auf Amazon*.

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