Solar & Laderegler

Solar & Laderegler

Fast jeder Reisende hat den Wunsch unterwegs mal ein paar Tage fernab der Zivilisation an irgendeinem schönen Plätzchen zu verbringen.  Dabei will kaum einer auf die Annehmlichkeiten wie z.B. einer Kühlbox verzichten. Natürlich möchte man trotzdem auch am zweiten Tag noch genügend Strom in der Bordbatterie haben ohne den Motor neu starten zu müssen, um die Bordbatterie mit Hilfe der Lichtmaschine nachladen zu können. Da meist Strom, um ein Ladegerät zu betreiben, nicht vorhanden ist,  muss eine andere Möglichkeit zum Auf- bzw. Nachladen des Batterie gefunden werden.

Solarenergie oder photovoltaische Energie als umweltfreundlich und unabhängig Stromquelle ist dabei die beste Lösung. Unabhängig von einer Steckdose ist der Strom aus Sonnenlicht  fast immer  verfügbar. (Außer nachts und bei Sonnenfinsternis…)

Bei den zur Zeit auf dem Markt befindlichen Solarmodulen wird zwischen monokristallinen, polykristallinen und amorphen Silizium-Solarzellen unterschieden.

Monokristalline Solarzellen haben im Vergleich zu polykristallinen Solarmodulen oder gar amorphen Dünnschichtmodulen bei gegeben Fläche die größte Leistung d.h. sie sind am kleinsten. Monokristalline Solarzellen haben derzeit von den in Massenproduktion befindlichen Solarmodulen den höchsten Wirkungsgrad. Monokristallinen Solarzellen haben maximal ca . 17-20%.

Polykristalline Solarzellen haben maximal ca. 15%, und Dünnschichtmodule haben maximal ca. 8% Wirkungsgrad. Monokristalline Solarmodule sind am teuersten. Der Herstellungsprozess von monokristallinen Solarzellen ist geringfügig aufwendiger als der von polykristallinen Solarmodulen, Dünnschichtmodule sind am preiswertesten herzustellen. Polykristalline Solarmodule amortisieren sich zwar schon nach 2-3Jahren, monokristalline Solarmodule nach 3-4 Jahren, bei einer Lebensdauer von über 25 Jahren ist diese unterschiedliche Amortisierungszeit aber unwesentlich zumal die voraussichtliche Lebensdauer von monokristallinem Material geringfügig höher sein wird.

Solarmodule mit kristallinem Aufbau, d.h. monokristalline und polykristalline Zellen, haben im Vergleich zu Dünnschichtmodulen eine etwas geringere Degradation, d.h. Verringerung des Wirkungsgrades bei Alterung. Beim Temperaturkoeffizient schneiden materialbedingt amorphe Dünnschichtzellen etwas besser ab als kristalline (mono- und polykristalline) Zellen, amorphes Material hat einen TK von ca. 0,25%/Kelvin und kristallines Material hat einen TK von ca. 0,45%/Kelvin. Deshalb sollte besonders bei kristallinen Solarzellen auf eine gute Hinterlüftung geachtet werden, um einen Wärmestau zu vermeiden.

Tandem-Solarzellen sind übereinandergeschichtete Solarzellen, meist eine Kombination von polykristallinen und amorphen Zellen. Die einzelnen Schichten bestehen aus unterschiedlichem Material und sind so auf einen anderen Wellenlängenbereich des Lichtes abgestimmt. Durch ein breiteres Ausnützen des Lichtspektrums der Sonne  haben diese Zellen einen besseren Wirkungsgrad als einfache Solarzellen. Sie werden teilweise bei Photovoltaikanlagen verwendet, sind jedoch noch relativ teuer.

Amorphe Solarzellen (Dünnschichtmodule) besitzen mit 4-6% Amorphe den geringsten Wirkungsgrad von allen Modellen. Um die gleiche Silizium-Leistung wie z.B. bei einem monokristallinen Modul (Wirkungsgrad module 12-15%) zu erreichen, wäre etwa die doppelte Auslegefläche nötig.

Da aber, abgesehen vom großen Flächenbedarf, auch die Kosten in Relation zur Leistung sehr hoch sind, kann man amorphe Module zur mobilen Stromerzeugung als unwirtschaftlich bezeichnen. Für Reisefahrzeuge eignen sich die monokristallinen Module mit einer Leistung zwischen 50 Wp und 150 Wp. Die genaue Größe hängt von der Batterie und dem zu erwartenden Strombedarf ab. Bei einem 50-Watt-Modul kann man mit einer Durchschnittsleistung von ca. 15 Ah pro Tag rechnen. Abhängig von der Ausrichtung der Solarzelle kann die Tagesleistung in den Sommermonaten sogar über 20 Ah steigen. In den Wintermonaten und bei stark bedecktem Himmel sollten Sie aber nicht allzu viel erwarten werden.  Obwohl die Module schon ab 5% des vollen Sonnenlichtes Leistung abgeben, liegt die abgehende Leistung dann oft nicht über 4-5 Watt pro Modul.

Kosten: Solarmodul 80W Monokristallin ca. 150 €

Eine Besonderheit, die  SunWare anbietet: Alle 12 V Standard Solarmodule haben 40 Solarzellen und können daher ohne Hinterlüftung montiert werden. Durch die 4 zusätzlichen Solarzellen  wird bei hohen Umgebungstemperaturen der Spannungsabfall aufgefangen und so die maximale Ladung der Batterie gesichert.  Die Solarmodule sind extrem flach (nur 3 mm) und können ganz einfach auf dem Dach oder der Alukiste verschraubt, verklebt oder mit speziellen Clips befestigt werden. Bei Montage auf einer steifen Fläche sind die Module begehbar. Das Anschlusskabel mit 3 m Länge ist PU ummantelt, UV – beständig und sehr robust.  Flexible Dünnschicht-Module sind in aller Regel teuerer als normale Module, dies wir aber durch die erhöhte Bruchsicherheit und die praktische Installation mehr als wett gemacht.

http://www.sunware.dehttp://www.solara.de

Errechnung der benötigten Leistung

Aus der Leistungsaufnahme (W) kann nach nach folgender Formel die tatsächliche Stromaufnahme (A) berechnet werden. W (Watt) : 12 V (Volt)  =A (Ampere).  Wird dieser Wert mit der ungefähren Einschaltdauer multipliziert ergibt dies den verbrauchten Tagesstrom in Ah.

Beispiel: Brennt eine Lampe mit 16 Watt am Abend etwa drei Stunden lang, so ergibt sich daraus
(16 W : 12 V = 1,3 A x 3 h = 3,9 Ah) ein Tagesverbrauch von etwa 4 Ah.
In den Sommermona­ten würden hier also bei einem 53-Watt-Modul noch etwa 11 Ah zur Verfügung stehen, die verbraucht werden können.

Falls der errechnete Stromverbrauch höher als die Tagesleistung der Anlage ist, muss ein zusätzliches Modul aufgebaut werden, um die Leistung zu verdoppeln. Ansonsten wird langsam aber sicher die Batterie entladen.
Die größten Stromverbraucher sind Kühlschränke und -boxen, die nur als Kompressorgeräte für den Betrieb mit Solarenergiegen eignet sind.

Solarzellen richtig montieren

Am besten ist es, wenn die Solarzellen jeweils in Richtung Sonne nachgeführt werden. Die Intensität des aufgefangenen Sonnenlichts beeinflusst sehr stark die produzierte Strommenge. Eine in alle Richtungen schwenkbare Halterung ist technisch auch möglich, aber sehr aufwendig und teuer. Bedenklich wird eine solche Befesti­gung auch dann, wenn sie in geklappter Stellung vergessen wird. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, das Modul plan auf das Dach aufzuschrauben, wobei unbedingt auf eine gute Unterlüftung geach­tet werden muss. Heizt sich das Modul nämlich, bedingt durch die Sonneneinstrahlung und die Umgebungstemperatur, von 25°C auf 75°C auf, dann sinkt die Leistung um ca. 25%. Zwischen Modul und Dach sollte daher ein Abstand von 2-5 cm vorhanden sein. Ausgenommen sind hiervon nur die speziellen Flachschicht Module, welche direkt auf ein Dach aufgeschraubt oder geklebt werden dürfen.

Tipp: Die einfachste und billigste Lösung ist das mobile Solarmodul. Das  Modul wird im Fahrzeug vertaut und nur bei Bedarf herausgeholt, um sie ans Netz zu schließen. Während der Fahrt oder bei kurzen Standpausen wird sowieso kein Solarstrom benötigt. Wollen Sie länger an einem Ort bleiben, dann suchen Sie sich einen morschen Ast und richten das Modul in Richtung Sonne aus. Mit einem Verlängerungskabel kann man das Fahrzeug sogar im Schatten abstellen und die Solarzelle in die Sonne stellen.

Laderegler

Es ist aber nicht damit getan, einfach ein Solarmodul aufs Dach zu schrauben und mit der Bordbatterie zu verbinden. Es besteht die Gefahr, dass die Batterie überladen und damit auf die Dauer zerstört wird. Um den Ladestrom also bei Bedarf zu begrenzen oder nach einer Stromentnahme durch die angeschlossenen Verbraucher das Solarmodul wieder ans Netz zurückzuschalten, benötigen Sie einen Laderegler. Solarladeregler gibt es schon ab ca. 9 €. Sie sind aus zwei Gründen nicht empfehlenswert. Ersten ist es eine meist schlechte Verarbeitungsqualität und zweitens geht viel Strom Verloren. Besser sind sog. MPP (Maximum-Power-Point) bis zu 30% höhere Ladeleistung. Die Ladestromzunahme beträgt gegenüber herkömmlichen Reglern durch den Einsatz modernster (Mikroprozessor) Reglertechnologie (MPP) plus 10% bis 30%. Durch MPPT (Max. Power Point Tracking) wird die Solarleistung der Solarmodule optimal genutzt. Der effizienteste Arbeitspunkt der Solarmodule verändert sich durch verschiedene Faktoren, wie Modultemperatur, Einstrahlung, Modultyp usw. Dieser Arbeitspunkt wird vom internen Mikrocontroller ständig überwacht und gegebenenfalls so gesteuert, dass die optimalste Leistung des Solarmoduls gegeben ist und Ihre Akkus mit dem jeweiligen größten Strom geladen werden. MPP-Solar-Laderegler kosten zwischen 30 und 200 €.

TIP: Viele Laderegler kommen mit einem Unterspannungsschutz. Dieser ist z.B. geeignet die Kühlbox anzuschließen, um die Bordbatterie nicht versehentlich ganz zu entleeren.

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