Mobile Stromversorgung durch Photovoltaik - Auslegung eines Systems
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Mobile Stromversorgung durch Photovoltaik

Die Sonne als Alternative gegenüber fossilen Energieträgern zu nutzen ist heute aktueller denn je. Neben dem Umweltaspekt sprechen mittlerweile aber dank des technischen Fortschritts auch für den Nutzer spürbare Argumente für die Nutzung einer solaren Stromversorgung.

Das attraktivste Argument vorweg: Sonne kostet nichts! Einmal in eine solare Stromversorgung investiert, ist die Stromversorgung über eine Photovoltaikanlage faktisch umsonst. In Zeiten von stetig steigenden Kraftstoffpreisen ein Faktor der für viele Nutzer nicht unerheblich ist. Zudem ist die Verfügbarkeit von Sonne nicht an den Zugang von zum Beispiel Tankstellen gekoppelt.

Bezüglich der Verfügbarkeit von Sonne stolpern wir an dieser Stelle auch gleich über die „Schattenseite“ der Solartechnik. Wenn die Sonne nicht (in der Nacht) oder nur schwach (bei schlechtem Wetter) scheint, ist keine oder nur wenig Solarleistung zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar.
Während diese Tatsache die Nutzung von Solartechnik für viele Anwendungsgebiete unattraktiv machte, lässt sich die eingeschränkte Verfügbarkeit von Sonneneinstrahlung heutzutage durch fortgeschrittene Wirkungsgrade der Photovoltaik und durch moderne, effiziente Speichertechnologien kompensieren, was sie nicht zuletzt auch für den Anwendungsbereich der mobilen Stromerzeuger interessant macht!

Moderne Solarzellen werden meist in effizienter monokristalliner Bauweise ausgeführt. Diese ermöglichen in Kobination mit meist integrierten MPPT-Einheiten (Maximum Power Point Tracker) hohe elektrische Leistungen bei relativ geringem Flächenbedarf.
Die Kombination mit effizienten Lithium-Batteriespeichern ermöglicht ein Speichern der generierten Energie. Das hat gleich mehrere Vorteile:

 

  • Die Ausgangsleistung kann durch den Zwischenspeicher unabhängig von einer unter Umständen schwankenden Sonneneinstrahlung konstant zur Verfügung gestellt werden.

  • Es kann mehr Ausgangsleistung zur Verfügung gestellt werden als die eventuell angeschlossen Solarzellen liefern (was dann selbstverständlich ein Entladen des Speichers zur Folge hat).

  • Sonnenenergie kann, wenn man sie gerade nicht braucht, für einen späteren Zeitpunkt nutzbar gemacht werden.

  • Sonnenenergie kann durch mobile Speicher auch ohne die Solarzellen transportiert und „dezentral“ genutzt werden!

Um diese Vorteile optimal nutzen zu können ist besonders bei mobilen System eine gute Auslegung der Erzeugungs- und Speicherkapazitäten nötig.

 

Auslegung eines mobilen Solargenerators

Wie auch bei mit konventionellem Treibstoff betriebenen Generatoren ist die Dimensionierung eines solaren Stromerzeugers von den Eigenschaften der Verbraucher abhängig. Je mehr Leistung diese benötigen, desto mehr Leistung muss Ihr solarer Stromerzeuger zur Verfügung stellen können.

Solare Stromversorgung im Camper


Der große Unterschied zu mit Kraftstoff Generatoren liegt in der Dimensionierung des Speichers. Anhand vom Arvey A1 Energiespeichersystem wollen wir die Dimensionieren einmal überschlägig erklären:

Das System liefert eine maximale Ausgangsleistung von 2 kW und eine Nennleistung von 1 kW. Wir stellen uns nun dessen Verwendung im Campingurlaub vor.

Wir werden für mehrere Tage in unserem Bulli unterwegs sein und keine Steckdose zur Verfügung haben. In dieser Zeit soll ein Laptop ca. 2-3 Stunden über sein Netzteil (80 Watt) betrieben/geladen werden um zwischendurch Emails zu checken und Abends einen Film zu schauen. Die Beleuchtung im Camper (ca. 50 Watt) soll Abends für bis zu 5 Stunden genutzt werden können. Zudem soll morgens Kaffee mit einer Kaffeemaschine (1000 Watt) gekocht werden können.

Der Energiebedarf innerhalb von 24 Stunden würde also bei 590Wh = 240 Wh (=3 h x 80 W) + 250 Wh (=5 h x 50 W) + 100Wh (= 0,1h [6min] x 1000W) liegen.

Diese sollen nun auch innerhalb der 24h durch die Solarzellen erzeugt werden. Wir gehen davon aus, dass wir mit unserem Camper täglich mindestens 5 Sonnenstunden an Orten halten werden an denen wir den „Aufwand“ betreiben wollen eine Solarzelle vom Kofferraum auf das Fahrzeugdach zu platzieren.
Das heißt dass uns zum Beispiel die Nutzung von nur einem 125W Solarpanel für den Arvey Energiespeicher genügen würde, um bei voller Sonneneinstrahlung mehr Energie durch die Sonne zu generieren als wir binnen 24 Stunden benötigen (5 h x 125 W = 600 Wh).
Da wir allerdings auf Nummer sicher gehen wollen, schaffen wir in unserem Beispiel noch ein zusätzliches, kleines 50 Watt Modul an, welches wir auch an anderen Tagesstunden bequem zwischendurch am Fahrzeug platzieren können (in der magnetischen Variante haftet dieses einfach an den meisten Karosserien). Dadurch erhoffen wir uns zusätzlich nutzbare 5 Sonnenstunden bzw. eine zusätzlich generierbare Energiemenge von 250 Wh.

Bezüglich der Energieerzeugung gut gewappnet schauen wir uns nun die Speicherung an. Der Arvey A1 stellt mit seiner bereits integrierten Batterie eine Speicherkapazität von 480 Wh zur Verfügung. Zu wenig für unsere Anwendung?
Hier kommt es nun darauf an, wann am Tag die Energie genutzt werden soll. Falls während der Mittagszeit der Speicher bereits vollgeladen sein sollte und während noch vorhandener Sonneneinstrahlung der Laptop genutzt wird, können die für diesen vorgesehenen 240 Wh unter Umständen auch zur Verfügung gestellt werden, ohne dass dies eine Entladung des Speichers mit sich zieht.
Da wir allerdings auch bezüglich der Zeit, zu welcher wir unsere Verbraucher nutzen wollen, flexibel sein möchten, greifen wir einfach auf eine Erweiterung unseres Energiespeichers zurück und ergänzen diesen mit einer weiteren 480 Wh Zusatzbatterie.
Die somit auf 960 Wh angestiegene Speicherkapazität und die ja mehr als großzügig dimensionierte Energieerzeugung, führen zu dem positiven Nebeneffekt, dass wir nun auch den ein oder anderen verregneten Tag mit unserem System überbrücken können – Auch wenn wir in unserem Urlaub natürlich nicht hoffen dass das nötig wird!

 

Systeme lassen sich den Bedürfnissen anpassen

Eine günstigere Alternative zu der großzügigen Auslegung von Speicher und Solarzellen kann beispielsweise das Anschaffen eines KFZ-Ladegeräts sein. Mit diesem kann der Energiespeicher mit 90 Watt geladen werden und somit ebenfalls sonnenfreie Tage überbrücken!
Natürlich hat dies dann allerdings zur Folge, dass die Energie über die Lichtmaschine des Fahrzeugs erzeugt wird und somit letztlich durch dessen Kraftstoff. Während die Anschaffung eines solchen Ladegeräts also günstiger ist als das Erweitern des Batteriespeichers, sind die Betriebskosten so letztlich durch einen höheren Spritverbrauch wieder vorhanden.

Während uns in unserem Beispiel ein 125 Watt Solarpanel und ein 50 Watt Solarpanel locker gereicht haben, mag für viele eine höhere Erzeugungskapazität (aufgrund des Energiebedarfs oder voraussichtlich wenig Sonne) nötig oder gewünscht sein.
Als Anmerkung: Der gleichzeitige Betrieb mehrerer Panele ist bis zu einer Ladeleistung von 400 Watt grundsätzlich kein Problem. Dabei ist neben den Panelen ein entsprechender MC4-Stecker erforderlich um diese (2,3 oder 4 Panele) auch gleichzeitig betreiben zu können.

Genau wie Panele lassen sich auch wie bereits beschrieben mehrere Speicher gleichzeitig betreiben. Möglich sind dabei bis zu 3 Zusatzbatterien gleichzeitig, welche zusammen mit der Batterie des A1 dementsprechend eine Kapazität von 1920 Wh zur Verfügung stellen können.

Entscheidend ist dabei aber immer der tatsächliche Bedarf bzw. zu erzielende Nutzen. Falls beispielsweise der Strom nur nur wenige Tage im Bulli genutzt werden soll und keine Nutzung der Solarpanele während des Urlaubs erfolgen soll, könnte auch ein A1 mit 3 Zusatzbatterien daheim geladen werden und dann ohne Solarpanele für über 3 Tage täglich die nötigen 590 Wh liefern!

 

Haben Sie Fragen oder Anregungen? Wir freuen uns auf den Austausch!

 

Ihr Generatorgermany-Team

 

 

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