Solaranlage Theorie in der Praxis

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1 Solaranlage Theorie in der Praxis Solaranlage Theorie in der Praxis von Silver34 (Danke, dass wir den Artikel auf veröffentlichen dürfen) In der kalten Jahreszeit sind wir nicht so viel Unterwegs da bleibt Zeit für Umbauplanungen am geliebten Wohnmobil. Dieses Jahr soll eine neue Solaranlage auf das Dach. Momentan sind 80 Watt peak installiert- diese reichen aber nicht um längere Zeit frei zu stehen. Deshalb sollen Watt peak installiert werden. Vor der Arbeit die Witterungsbedingt erst im Mai oder Juni erledigt werden kann (Rückbau der Klimaanlage und verschließen der Öffnung mit GFK) sollte eine Gründliche Recherche und Planung vorangehen. Es geht hier aber jetzt erstmal um Grundlegendes nicht um welche Solarzellen sondern rein die Theorie. Um es vorweg zu nehmen: Man kann nie genug auf dem Dach haben! Die nun Auftretenden Fragen sind: Wie viel Strom(Ah) verbrauche ich? Wie viel Strom(Ah) könnte ich am Tag maximal verbrauchen? Was liefert die Solaranlage am Tag? Wie nutze ich den Strom am effektivsten? Gesetzte der Physik und Chemie! Um festzustellen was ich im Durchschnitt normalerweise im Wohnmobil an Strom verbrauche macht man eine einfache Aufstellung der Verbraucher mit ihren ungefähren Nutzungszeiten.

2 Das ist aber bei jedem anders und kann nicht Verallgemeinert werden. Hier eine kurze Aufstellung: Was ich hier bewusst nicht aufgeführt habe sind Verbräuche des Wechselrichters da es für Großverbraucher besondere Bedingungen zu beachten sind es dürften da nochmal 14Ah am Tag anfallen und ist ein Verbraucher der kontrolliert eingesetzt wird. Besser erklärt und aufgeführt des zu erwarteten Tagesverbrauchs: usten-wie-viel-strom-braucht-man-im-wohnmobil/

3 Wie viel Strom(Ah) könnte ich am Tag maximal verbrauchen? Diese hängt direkt mit der Speicherkapazität der Akkus zusammen. Bei uns sind 240Ah (normale Bleiakkus) verbaut und man sollte diese nur maximal zu 50% entleeren. Einfache Rechnung: 120Ah plus was ich noch am Tage verbrauche sofern die Solaranlage liefert!!! Rechnen mir mal mit maximal 140Ah! Einige Tipps werden unter Wie nutze ich den Strom am effektivsten? gegeben um das maximale zu erzielen! Was liefert die Solaranlage am Tag? Hier kommen wir zum problematischen Teil des Ganzen Komplexes. Einfach ist: Was haben wir auf dem Dach? = Watt peak Schwieriger was liefert diese bei welchem Wetter? Oft vergessen und doch sehr Wichtig die Jahreszeit!!! Hier kann man sich berechnen lassen wieviel man realistisch zu erwarten kann: ltaik-anlage-online-berechnen-solarstrom-ertrag-pro-monat-undjahr.html Grob gerechnet erziel eine 100 Watt peak Anlage etwa 100 KWh in Jahr +/- 15% in Deutschland. Dazu schauen wir uns die Graphik an:

4 Wie jetzt sehr schön zu sehen ist haben wir in den Wintermonaten nur etwa 1/10 der Ausbeute wie im Sommer! Nun haben wir die nötigen Informationen um Auszurechnen wieviel uns wann im Durchschnitt am Tag zu Verfügung steht, dazu auch eine Aufstellung (gute Bedingungen ohne Teilabschattung der Solarzellen!!):

5

6 Zu der Aufstellung einige Erklärungen: Erste Spalte ist der Monat eingetragen danach kommen 3 Blöcke mit Verschiedenen Watt peak und Verbräuchen. In jedem Block steht oben die Leistung der Solaranlage in Watt peak Darunter in Orange ein um 25% reduzierter Normalverbrauch. In Gelb unser ermittelter Normalverbrauch (Sommerverbrauch (in Ah)). In Grün ein um 25% erhöhter Normalverbrauch. Darunter sind die im Durschnitt zu erwartenden Erträge des jeweiligen Monats kwh pro Monat Watt pro Tag Ah pro Tag (wobei hier ein normaler Solarregler zugrunde gelegt wird, MPPT bring realistisch max. +10%) Watt peak der nötig wäre um unseren Normalverbrauch (Sommerverbrauch) bzw. fiktiver Verbrauch zu decken. Ganz unten im Block hab ich noch eine Optimumberechnung durchgeführt diese gibt an wieviel ich im Normalfall an einen schönen Tag maximal an Ertrag erziele. 2h Wert für die Wintermonate (November, Dezember, Januar und Februar) 6h Wert für die Übergangsmonate (März, April, September und Oktober) 10h Wert für die Sommermonate (Mai, Juni, Juli und August) Das sind natürlich auch nur Richtwerte und soll nicht heißen das der 30.Oktober (ja noch Übergangsmonat) noch mit 6h rechne und 1.November mit 2h weil Wintermonat. Aber ich kann in den Zeiten längster Tag und längste Nacht doch recht lange mit 10 und 2h rechnen da sich in diesen Zeiträumen die Tag/Nachtzeiten doch recht langsam ändern. Mit dieser Aufstellung kann ich nun sehr schnell sehen in welchen Monaten ich davon ausgehen kann ohne zusätzliche

7 Stromversorgung (Grün und Gelb) auszukommen. Wenn ich sparsam bin reicht es noch (Orange) bzw. schönes Wetter ist oder ich werde nicht ohne Landstrom (Rot) auskommen wenn ich mehrere Tage unterwegs bin. Jetzt komm bestimmt gleich die Frage wieso nur 2-10h? Die Sonne scheint doch viel länger! Das liegt unter anderem an der Montage der Solarzellen, diese sind meist Waagerecht montiert. Daraus resultiert ein recht flacher Einstrahlwinkel der Sonne auf die glatte Oberfläche der Solarzellen dies führt in den frühen Morgen und späten Abend zu einer Totalreflektion und Vor- und Nachmittags zu Teilreflektion der Sonnenstrahlen. Gegenüber optimal ausgerichteten Solarzellen ist so 15-50% weniger Ertrag zu erwarten(im Winter 50%!!!). So nun wissen wir was wir Brauchen und was uns die Solaranlage liefern kann! Nun geht es darum: Wie nutze ich den Strom am effektivsten? Nun im ersten Moment liegt einem die Antwort auf im Mund: Wo ist da das Problem: Ich speichere die Energie wenn sie anfällt in der Batterie und nehme sie wenn ich sie brauch! Klar! Dazu hab ich ja die Batterien eingebaut! Aber! (Ja das muss ja kommen) Das Aufladen der Batterie verbraucht auch Energie!!! Hier kommen die Gesetzte der Physik und Chemie zum Tragen!!! Von 10Ah erzeugten Solarenergie kann ich nur ca. 8Ah effektiv speichern der Rest ist weg!! Nun die 2Ah müssen nicht verloren gehen wenn ich sie verbrauche wenn diese Anfallen, zum Beispiel den Laptop oder sonstige Akkus über Tage auflade und nicht über Nacht (Am besten Nachmittags, da dürften die Batterien recht voll sein und das Solarladegerät begrenzt dann den Ladestrom).

8 Zu den Stromspartipps gehört natürlich auch alles was ich nicht brauche mit dem Schalter stromlos mache und nicht im Standbybetrieb lasse. Möglichst alles auf 12V laufen zu lassen statt 230V, Energiesparende Geräte, LED usw. Ich betone aber sobald ich im Wohnmobil sitze bin ich im URLAUB und will sicher nicht alle 10 Minuten auf irgendein Display schauen oder dauernd Schalter umlegen maximal abends ein Blick auf die Batteriespannung und Ertrag (bei schlechtem Wetter), wie gesagt ich bin im URLAUB! Nun bin ich aber mit den schlechten Nachrichten noch nicht fertig wir befinden uns immer noch bei Gesetzte der Physik und Chemie Nun dieses gilt für das was aus der Batterie kommt auch! Der Schrecken jedes Bleibatterieliebhabers heißt Peukert- Effekt! Was ist das? Nun Peukert war ein Forscher der festgestellt hat dass je schneller ich die Energie aus einem Akku entnehme umso weniger bekomme! Das heißt für uns wenn ich eine Bleibatterie von 200Ah C20 Kapazität mit Peukert 1,1 habe und 1A pro Stunde entlade bekomme ich 252Ah 2A pro Stunde entlade bekomme ich 235Ah 5A pro Stunde entlade bekomme ich 214Ah 10A pro Stunde entlade bekomme ich 200Ah 20A pro Stunde entlade bekomme ich 187Ah 50A pro Stunde entlade bekomme ich 170Ah 100A pro Stunde entlade bekomme ich 159Ah Hier das Ganze auf Fachenglisch:

9 So nun kommen die Großverbraucher (bei mir Wechselrichter) ins Spiel, die ich bei der Aufstellung des Tagesverbrauchs bewusst weggelassen habe! Wir betreiben am Wechselrichter eigentlich nur einen Großverbraucher (sonst nur für Ladegeräte die es nur für 230V gibt!) Das ist unser geliebter Eierkocher (Sorry aber irgendwie ist alles andere Glückspiel wenn dann muss es ein optimales Ei sein!) Der Eierkocher benötigt 400W und braucht 15min. Jetzt ein wenig Mathematik: 400W / 12 V = 33,3A = 8,3Ah Der Wechselrichter hat einen Wirkungsgrad von 85% 33,3A / 85% *100% = 39,2A Nun schauen wir in die Peukert Tabelle und bekommen einen Wirkungsgrad von 87% 39,2A / 87% *100% = 45,1A dies 15min lang = 11,3Ah Reduzierung der Batterieladung. Das ist ein Wirkungsgrad von 73,9% nun müssten wir noch den Ladeverlust (20%) der Batterie hinzurechnen. 11,3Ah /80% *100% = 14,1Ah muss die Solaranlage liefern damit mir morgens unsere Eier genießen können! Das ist ein Wirkungsgrad von 59,2% somit haben wir für unser Ei mehr als 1/3 der eingefangenen Energie nutzlos umgewandelt! Und da sind noch nicht mal Leitungsverluste und der Solarladeregler berücksichtigt! Fazit: Mehr auf dem Dach ist besser! Achten auf effiziente Verbraucher! Solarstrom möglichst direkt verbrauchen! Hohe Entladeströme der Batterien vermeiden! Das wichtigste ist aber das Leben genießen!

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