Solarbatterie

Häufig wird der in Photovoltaikanlagen erzeugte Solarstrom dazu verwendet, um eine Stromversorgung an abgelegenen Orten ohne öffentlichen Stromzugang zu realisieren. Solche autarken Inselsysteme werden benutzt um z.B. eine Almhütte in den Bergen, einen Wohnwagen, eine Krankenstation in Afrika, ein Segelboot oder ein Wochenendhaus in einer Gartenanlage mit Elektrizität zu versorgen.

Alle diese autarken Solaranlagen benötigen einen Akku für die Zwischenspeicherung des Solarstroms. Die Erzeugung und der Verbrauch des Solarstroms findest meist nicht gleichzeitig statt und eine Solarbatterie speichert die Energie zwischen. Da diese Inselsysteme oft als 12V System ausgeführt sind, bietet sich auf den ersten Blick die Verwendung einer normalen Autobatterie an. Diese KFZ-Batterien sind allerdings vom Design und der technischen Bauart nur bedingt für den zyklischen Einsatz in einer Photovoltaikanlage geeignet. Autobatterien und Solarbatterien basieren beide auf der bewährten Blei-Säure-Technologie, sind allerdings im mechanischen Aufbau und ihrer Charakteristika für ihre speziellen Einsatzbereiche optimiert.

Solar BatterieFür den Einsatz im Inselsystemen kommt in der Regel ein Solarakku / Solarbatterie zum Einsatz. Diese Solarakkus arbeiten als Pufferbatterie und speichern die tagsüber gewonnene Solarenergie bis zum Verbrauch ab. In Inselsystemen eingesetzte Batterien müssen zyklenfest konstruiert sein, d.h. sie müssen die beständige Be- und Entladung langfristig verkraften. Weiterhin muss eine Solarbatterie bereits kleine Ladeströme akzeptieren und längere Zeit Tiefentladungen vertragen. Normale KFZ Starterbatterien sind diesen Ansprüchen nicht gewachsen und verlieren bei zyklischer Belastung schnell ihre Kapazität. Möchte man langfristig Freude an dem Inselsystem haben, ist die Wahl einer guten zyklenfesten Solarbatterie entscheidend. Hier findest du wichtige Informationen über Solarakkus und deren technischen Eigenschaften.

Eigenschaften einer Solarbatterie

Lebensdauer

Bisher dominieren in Inselanlagen herkömmliche Blei-Säure Batterien. Ein guter Solarakku erreicht bei ca. 80% Entladung 1.200 Ladezyklen. Die Batteriehersteller liefern oft in ihren Datenblättern eine Übersicht mit der Zyklenfestigkeit bei unterschiedlichen Entladungstiefen mit.

Batteriehersteller werben mit maximalen Kapazitätswerten für ihre Batterien. In der Praxis ist aber keine volle Entnahme der gesamten Batteriekapazität möglich. Eine Blei-Säure-Batterien wird bei voller Entladung zerstört. Die maximale Entladungstiefe einer Blei-Säurebatterie liegt daher bei ca. 70% ihrer Nennkapazität.

Ein wichtiger Zusammenhang für die Lebensdauer einer Bleisäurebatterie ist daher: Je tiefer der Akku regelmäßig entladen wird, je geringer ist die Zyklenfestigkeit und Lebensdauer der Batterie. Eine Solarbatterie die jeden Tag nur um 20% Be- und Entladen wird, lebt wesentlich länger als eine Batterie die jeden Tag um 50% Be- und Entladen wird. Dabei ist die Lebensdauer-Kapazität bei einer mit 20% Entladungstiefe gefahrenen Batterie wesentlich höher als bei einer um 50% gezykelten Batterie.

Besonderst tiefe Entladungen der Bleibatterie schädigen diese überproportional  stark und werden über den Tiefentladeschutz des Solarreglers verhindert.

Kapazität

Die Kapazitätsangaben einer Batterie für ein Solarinselsystem basieren auf den unterschiedlichen Entladezeiten wie z.B. C10 , C20 oder C100. Grundsätzlich gilt, daß eine Batterie bei kleinen Entladeströmen insgesamt mehr Kapazität besitzt, als bei hohen Entladeströmen. C10 bedeutet, daß die Batterie innerhalb von 10 Stunden entladen wurde, C100 innerhalb von 100 Stunden. Daher ist die C100 Kapazitätsangabe einer Batterie immer größer als die C10 Angabe. Es werden Batteriekapazitäten daher nur auf Grund der gleichen Entladezeitbasis verglichen.

Geschlossene oder verschlossene Batterie

Geschlossene Batterien besitzen je Zelle einen Verschlussstopfen zum Nachfüllen von destilliertem Wasser. Aufgrund des flüssigen Elektrolyts wird die geschlossene Batterie zur Elektrolytumwälzung ca. 1 x pro Monat in der Gasungsphase geladen, d.h. es findet ein Austausch von Gas mit der Umgebung statt. Die Batterie benötigt daher eine jährliche Wartung und es muss destilliertes Wasser nachgefüllt werden. Verschlossene Batterien besitzen je Zelle ein Überdruckventil. Der Elektrolyt ist gelförmig (Gelbatterie) oder sitzt zwischen den Platten in einem Vlies fest (AGM-Batterie). Gelbatterien können meist liegend verbaut werden. Bei verschlossenene Batterien ist ein Nachfüllen des Elektrolyt nicht möglich. Daher muss das Ausgasen der Batterie vermieden werden. Steigt der Gasdruck bei Überladung in der Batterie, so entlüften die Ventile die Batterie. Dabei verliert die Batterie Elektrolyt und damit Kapazität und Lebensdauer.

 Gitterplatte oder Panzerplatte

Der meistverwendete Plattentyp ist die Gitterplatte. Sie kommt in Autoakkus genauso wie in Solarakkus zum Einsatz. Sie unterscheidet sich in ihrem Aufbau und Eigenschaften zur Panzerplatte. Die Gitterplatte besitzt eine hohe Leistungsdichte und Hochstromfähigkeit, während die Panzerplatte für eine hohe Zyklenfestigkeit und Lebensdauer steht. In Solarbatterien werden beide Plattentypen eingesetzt. Die Panzerplattenbatterie ist preislich teurer als die Gitterplattenbatterie. Da eine Panzerplattenbatterie jedoch eine längere Lebensdauer besitzt, sind die Lebenszykluskosten – trotz höherer Anfangs-Investitionskosten – in vielen Fällen geringer.

Daher sind die besten Solarbatterien immer Panzerplattenbatterien. Gitterplattenbatterien werden oft als Solarakkus vermarktet, erreichen aber nicht die Lebensdauer der Panzerplattenbatterien. Soll die Batterieanlage des Inselsystems eine maximale Lebensdauer haben ist die Panzerplattenbatterie daher eine gute Wahl.

Gewicht

Ein guter Vergleichs-Indikator für Blei-Säure-Solarbatterien gleicher Kapazitäten ist deren Trockengewicht. Um so mehr Blei verarbeitet ist, um so zyklenfester ist in der Regel die Batterie. Gibt es große Unterschiede beim Gewicht, so ist das ein Indikator dafür, dass eine der Batterien einen anderen Plattenaufbau verwendet oder bei der Kapazität schummelt.

Einzelzelle oder Block-Batterie

Kleinere solar Batteriekapazitäten werden meistens in 6V- oder 12V Blöcken gefertigt. Dabei sind 3 bzw. 6 Zellen in einem Gehäuse in Reihe geschaltet. Es ist meist nicht möglich die einzelnen Zellen zu messen, da nur die beiden Plus- und Minuspole nach Außen geführt sind. Diese Bauweise wird meistens bei kleineren Solar-Inselsystemen eingesetzt. Bei größeren Inselsystemen mit Nennkapazitäten oberhalb von etwa 300 Ah werden 2V-Einzelzellen zu Batteriebänken verschalten.

Batterietypen für Inselanlagen

Starterbatterie Dünne Gitterplattenbatterie mit hoher Leistungsdichte und schlechter Zyklen- und Tiefentladeeigenschaften. Die in jedem Auto eingesetzten günstigen Starterbatterien sind in Solar-Inselanlagen nicht zu empfehlen.

OPzS Batterie Ortsfeste geschlossene Panzerplattenbatterie mit guter Zyklenfestigkeit und flüssigen Elektrolyt zum Nachfüllen. Die OPzS fühlt sich in zyklischen Solar-Inselsystemen richtig wohl und kann hier ihre konstruktiven Vorteile voll ausspielen. Erreicht die höchste Lebensdauer aller handelsüblichen Blei-Säure-Batterien.

OPzV Batterie Ortsfeste verschlossene Panzerplattenbatterie, mit guter Zyklenfestigkeit und festem Elektrolyt. Die OPzSV fühlt sich in zyklischen Solar-Inselsystemen richtig wohl und kann hier ihre konstruktiven Vorteile voll ausspielen. Gegenüber der OPzS ist die OPzV komplett wartungsfrei und kann oft liegend verbaut werden.

OGi Batterie Ortsfeste Gitterplattenbatterie mit verstärkten Gitterplatten für bessere Zyklenfestigkeit und Betriebszeiten als Starterbatterien. Diese Batterie ist ein guter Kompromiss in kleinen, unregelmäßig genutzen Solaranwendungen wie Wohnmobilen oder Gartenhütten bei guten Preis -Leistungsverhältnis und mittlerer Lebensdauer.

AGM Batterie Gitterplattenbatterie mit Vlieseinlagen zwischen den Platten. Im Vlies sitzt der flüssige Elektrolyt. Die Batterie wird vor allen in Netzersatz- oder Notstromsystemen eingesetzt und ist nicht optimal für zyklische Solaranwendungen, aber günstig.

Lithium-Ionen Akkus sind dank fortschreitender Entwicklung in den letzten Jahren günstiger geworden und finden bereits vereinzelt Anwendung in Solaranlagen. Bis zu 10.000 Ladezyklen und eine hohe Lebensdauer sind vielversprechend. Allerdings erfordert diese Technologie eine aufwendige Ladetechnik und reagiert empfindlich auf die oft harschen Bedingungen unter denen Blei-Säurebatterien weltweit zuverlässig ihren Dienst verrichten.

Dieser kleine Solarakku-Überblick besitzt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern fasst die gebräuchlichsten Batterietypen zusammen.

 

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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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