Strom kommt aus der Steckdose, ok. Aber wie kommt er da rein? Er muss nicht zwangsläufig von großen Stromversorgern stammen. Du kannst das selbst! Selbstbestimmt, dezentral, einfach mit der Sonne! Photovoltaik ist die geeignetste Technologie für einen stromautarken Lebensstil – wenn du ein sonniges Plätzchen hast. Und es ist keine Raketenwissenschaft! Wir haben’s uns zur Challenge gemacht, dieses Thema für dich zu entschlüsseln und es ins rechte (Sonnen)-Licht zu rücken: Das ist nämlich was für jedermann/-frau!
Auch wichtig: Bei Gesprächen mit Photovoltaik-Profis, die dir was verkaufen wollen, lässt Du dich mit diesem Basis-Wissen sicher nicht über den Tisch ziehen!
Photovoltaik ist wie Suppenkochen
# Eine köstliche, dampfende Suppe wär doch was Feines. Für wieviele Personen tischst du auf? Wie hungrig sind die? Strombedarf berechnen – Kapitel 1.
# Wo kochst du? Am Lagerfeuer kocht es sich anders als in der 3-Hauben-küche. Standortbedingungen! – Kapitel 2.
# Zutaten? Damit’s wirklich schmeckt, solltest du bei den Zutaten Wert auf Qualität legen. Bei der PV verhält es sich nicht anders – Kapitel 3!
„Ich will eine Insel-Anlage!“
Schön! Auf zum autarken Leben! Jetzt keine Angst vor den konkreten Fragen – wir gehen das gemeinsam an! Wie groß, wie viel und wie stark? Wie groß sollen die Batterien sein? Welche Leistung?
Tipp: Mach bitte nicht denselben Fehler wie viele andere, die ihre Anlage selbst zusammengeschustert und nicht gscheit auf den eigenen Bedarf abgestimmt haben. Billige No-Name Produkte locken zwar mit tollen Preisen, langfristig bereiten sie dir aber nur Scherereien. PV-Inselanlagen sind eine langfristige Investition, da geht’s um Zeiträume von bis zu 30 Jahren, bitte im Hinterkopf behalten!
Fisch dir lieber einen Profi, der die Anschaffung mit dir von vorne bis hinten durchplant und Dir für Fragen zur Verfügung steht, das spart viel Ärger und Mühe!
Damit du nicht als totales Nackerbatzerl da stehst und fundierte Gespräche mit den Profis führen kannst: Bitte weiterlesen!
1) Wieviel Strom? Wann? Wie lange?
…lauten die Fragen, mit denen dich der Photovoltaik-Profi löchern wird, wenn er für dich eine Anlage planen soll. Da gibt’s nämlich haushohe Unterschiede!
- Möchtest du ein Einfamilienhaus, ein Ferienhaus, eine Berghütte oder deinen nigelnagelneuen Wohnwagon mit Strom versorgen?
- Regelmäßigkeit: Wie oft und wie regelmäßig brauchst du Schmackes aus der Steckdose? An den Wochenenden, im Urlaub 2, 3 Mal pro Jahr oder doch 7 Tage die Woche rund um die Uhr?
- Energieverbrauch: Welche Stromverbraucher möchtest du betreiben? Und wie lange? Laptop, Handy, W-LAN, Wasserkocher, Staubsauger, Kühlschrank, Wasserpumpe, LED-Beleuchtung, Stereoanlage usw., alles was man eben so im Haushalt direkt oder indirekt benützt. Wir brauchen eine Liste! Also auf zum Inselanlagen 1×1!
So berechnest du deinen Strombedarf
Einer der ersten, unverzichtbaren Schritte in der Planung ist die gewissenhafte Berechnung des Stromverbrauchs, den Du mit deiner PV-Inselanlage decken möchtest:
- Notiere Art, Anzahl und Leistung (in Watt) deiner Stromverbraucher
- Wie viele Stunden pro Tag sind sie in Betrieb?
- Multipliziere Stückzahl mit Leistung und Betriebsstunden und du erhältst den täglichen Energieverbrauch in Wattstunden (Wh)!
Die zwei Laptops benötigen 1,5 Stunden lang jeweils 60 Watt.
Also: 2 x 60 W x 1,5 h = 180 Wh
Die gleiche Menge Strom verbrauchen z.B. auch 2 Stück 20W Energieparlampen, wenn sie 4,5 Stunden in Betrieb sind:
2 x 20 W x 4,5 h = 180 Wh
Die Einheit Wattstunde sagt also etwas über die Strommenge aus: Wie viel, wie lang. Ob es sich nun um einen kurzen, hohen oder längeren, gemächlicheren Stromverbrauch handelt, lässt sich nicht daraus ableiten.
Nun weißt du also, wann wieviel Strom den Verbrauchern zur Verfügung stehen muss.
Wichtig: Die PV muss ETWAS MEHR produzieren, da beim Wechselrichter Umwandlungsverluste auftreten! Diese sind je nach Fabrikat unterschiedlich. Mit 10% hast du etwas Puffer in deiner Berechnung und bist auf der sicheren Seite. (Wechselrichter? Was das ist, erklären wir weiter unten!)
Daher nimmst Du den Energieverbrauch des Verbrauchers und dividierst ihn durch 0,9 (= 1 – Umwandlungsverluste).
Beispiel Laptop: 180 Wh / 0,9 = 200 Wh pro Tag
Multipliziert mit 30 ergibt das den Energiebedarf pro Monat. Diesen mal 12 = Jahresbedarf: 115.583 Wh (115,6 kWh)
Geh an’s Maximum!
Nun hast du einen Überblick über Deinen Strombedarf. Eine wichtige Info fehlt uns noch: die Maximalbelastung (wichtig für die richtige Wahl des Wechselrichters und der Batterien):
Wie viel Watt benötigen die Verbraucher, wenn alle gleichzeitig eingeschaltet sind?
Also? Keine Raketenwissenschaft, wie versprochen! Mit diesem Tool stellst Du deinen Tagesbedarf an Strom fest und rechnest aufs Jahr hoch.
Wenn du nicht täglich, sondern nur ab und zu PV-Strom brauchst, zum Beispiel jeden zweiten Samstag und Sonntag: Rechnen tust du’s beinahe gleich! Nicht mit 30 und 12 multiplizieren, sondern mit 4 (Tage im Monat) und 12 (Monate im Jahr). Bei Wochenendnutzung muss man allerdings die Batterien dann entsprechend auswählen und noch mehr Sicherheit für Speicherverluste einplanen.
Tipp am Rande…
Sieh dir die Tabellen genau an. Was fällt dir auf? Wärmeproduzierende Geräte fressen am meisten Strom, so wie hier der Wasserkocher! Hierzu zählen Fön, Toaster, Herd, Ofen, Infrarotheizung, Heizlüfter, usw. Dazu benötigst du schon ein regelrechtes Monstrum von einer PV, kaum leistbar! Das heißt aber nicht, dass du unbedingt auf diese Dinge verzichten musst. Umdenken ist gefragt! Mit Gas kochst und bäckst du sparsamer als mit einem E-Herd. Warmwasser liefert dir die Solarthermie. Fönen und Toasten? Dir stehen hunderte Produkte zur Auswahl, nimm doch einfach die stromsparendsten. Ratgeber für energieeffiziente Produkte findest du hier und hier!
2) Wohin mit der PV?
Nicht egal: der Standort deiner zukünftigen Photovoltaik-Inselanlage. Auch dafür wird sich dein PV-Techniker interessieren.
Umweltfaktoren wie Seehöhe (je höher desto besser), Klima, Sonnentage/Jahr, Beschattung usw. haben großen Einfluss auf die Leistung eines PV-Moduls.
Auch der Breitengrad spielt eine Rolle: Je näher am Äquator, desto besser. Dort treffen die Sonnenstrahlen in steilem Winkel auf das Paneel und der Weg durch die Luftschichten ist steil und kurz. Somit ist die Streuung des Lichts und die damit verbundene Schwächung geringer. Das Phänomen kennst du: Ob Du in Stockholm oder Antalya eine Stunde in der Sonne liegst, macht einen Unterschied! (Sonnenbrand, autsch!)
Weitere Beeinträchtigungen können in Ballungsräumen entstehen: Kondensstreifen durch starken Flugverkehr sowie starke Luftverschmutzung durch Industrie und Verkehr sind für deine PV nicht so toll.
Du willst es genau wissen? Hier erhältst du eine grobe Einschätzung des Solarpotenzials an einem Ort deiner Wahl.
3) Die Zutaten machen’s aus. Die Komponenten Deiner Inselanlage
Man spricht von Inselanlagen, wenn ausschließlich Strom zum Eigenverbrauch produziert wird und kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz existiert, in das eingespeist wird. Du baust also dein eigenes kleines Stromnetz aus mehreren Komponenten:
3.1) Photovoltaik-Module
Es gibt verschiedene Technologien. Alle funktionieren nach demselben Prinzip.
- Dünnschicht-Modul
Das Dünnschicht-Modul ist zwar günstig und leicht, jedoch „schwächer“ als kristalline PV-Module. Wirkungsgrad ca. 12-13% – Du brauchst also min. 30% mehr Fläche für dieselbe Leistung. Seine Stärken: Hohe Temperaturunterschiede können ihm nichts anhaben. Auch bei häufiger Bewölkung stellt sich das Dünnschicht-Modul geschickter an als seine Kollegen. Wolken bedingen diffuses Licht, davon haben wir in Österreich reichlich! Dünnschicht-Module, auch Dünnschichtfolien genannt, werden immer öfter in Gebäude integriert, ja, sogar in Fensterscheiben, und haben hohes Zukunftspotenzial.
- Mono- und Polykristallin-Modul
Leistungsfähig, aber hitzeempfindlich: Ein Mono- oder Polykristallin-Modul büßt pro Grad Temperaturerhöhung ungefähr 0,35% an Leistung ein. Drum immer auf ausreichende Belüftung achten (Mindestabstand hinter Modul ermöglicht Luftzug). Von wegen „Wieso packen wir nicht einfach eine Riesen-PV mitten in die Sahara?“.
Ein monokristallines Modul kommt mit einem stolzen Preis und einem ebenso stolzen Wirkungsgrad von rund 20%. Der polykristalline Bruder ist bescheidener: Nicht so teuer, Wirkungsgrad von 15%. Beide benötigen optimale Sonneneinstrahlung, also unter anderem eine Ausrichtung möglichst gen Süden und viele Sonnentage pro Jahr.
Auf dem Dach vom Wohnwagon sind monokristalline Module mit einer Leistung von 1,2 kWp installiert.
Was leistet mein Modul?
Die Leistung von PV-Modulen wird meist in Wp (Watt peak) angegeben. Dieser Wert wird unter genormten Bedingungen gemessen, die in der Praxis jedoch selten vorliegen. Die tatsächliche Energieausbeute hängt von vielen verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Lichtspektrum, Bewölkungsgrad, Neigung, Ausrichtung, usw. ab und ist meist geringer als der Wp-Wert. Im Wohnwagon verwenden wir mehrere Module mit je 300 Wp.
DAUMENREGEL: 1,2 kWp = 1.200 kWh / Jahr
In Österreich gibt’s eine gute Daumenregel:
Eine 1,2 kWp Anlage produziert pro Jahr ca. 1.200 kWh Strom
(stimmt für durchschnittliche Verhältnisse in Österreich. Genauere Berechnungen liefert der Link in Kapitel 2 sowie dieses Tool und dieser Blog.)
3.2) Laderegler:
Fungiert als Schaltzentrale zwischen Photovoltaikmodul, Akku und Stromverbraucher und zeigt alle relevanten Werte an. Schützt den Akku vor Überladung und Tiefentladung. Wenn dieser also vollständig geladen ist, hemmt der Laderegler die Stromzufuhr. Ebenso dreht er die Stromversorgung ab, wenn der Bedarf zu hoch ist und sich der Ladezustand des Akkus zu stark absenkt.
Die Leistung des Ladereglers gibt vor, wie schnell die Akkus laden können. Stromautarkes Wochenendhäuschen im Wiener Speckgürtel? Ein relativ schwacher Laderegler reicht womöglich aus, da unter der Woche genügend Zeit ist, um die Akkus zu laden. 24/7 Stromautarkie für einen Haushalt mit mehreren Personen? Du legst besser Wert auf gute Qualität und hohe Leistung, denn diese ermöglicht eine schnelle Ladung deiner Akkus und verhindert somit Engpässe in der Stromversorgung.
Möchtest du eventuell PV-Module nachrüsten? Dann berücksichtige das in der Planung von Anfang an und leg dir einen Laderegler mit Leistungsspielraum zu.
3.3) Wechselrichter (Inverter):
Bezieht Gleichstrom von den PV-Akkus und wandelt ihn in Wechselstrom um. Gleichzeitig passt er die Stromspannung an (Volt). In gewöhnlichen Haushalten haben wir Wechselstrom und 230 Volt. Auch im Wohnwagon übrigens! Photovoltaik-Inselanlagen laufen meist mit 12, 24 oder 48 Volt (Kleinst-, mittlere und Großanlagen) – drum der Wechselrichter, damit du deinen Laptop an der Steckdose anstecken kannst – wie gewohnt!
Mobile Photovoltaik gefällig, etwa mit Auto und Wohnanhänger? Dann sind 12 Volt ratsam, damit die Autobatterie genutzt werden kann. Wenn dein System auf 12 Volt läuft brauchst du aber auch spezielle Geräte bzw. Ladekabel, die mit den 12 Volt klar kommen.
Die Leistung des Wechselrichters wird in Watt angegeben. Sie gibt an: Wie viel Leistung steht für deine Stromverbraucher gleichzeitig zur Verfügung?
Beispiel: Wechselrichter mit einer Leistung von 2000 Watt
1002 Watt -> alles im grünen Bereich!
2800 Watt > oje, Wechselrichter schaltet ab, Strom adiéu!
Wie wir bereits weiter oben festgestellt haben, fressen wärmeproduzierende Geräte am meisten Strom. Also denk dran: Manchmal ist es klüger, sich nicht für einen stärkeren Wechselrichter sondern für ein sparsameres Gerät zu entscheiden. Oder du findest eine Lösung ohne Strom! (Haare lufttrocknen lassen, Kochsack …)
Zaster? Ein Wechselrichter kostet in etwa 120-700 Euro.
Für eine sporadische Nutzung kannst du dir schon ein billiges Klumpat zulegen und sparst wahrscheinlich Geld. Allerdings kann dir so ein Plastik-Wechselrichter die Elektronik zamhauen, z.B. eine sensible Alarmanlage. Im unserem autarken Wohnwagon im 24/7-Betrieb verbauen wir deshalb ausschließlich Highend-Produkte, das spart Nerven.
Sinuswechselrichter von dem Schweizer Hersteller Studer. Werkt zuverlässig in unseren Wohnwagons.
Sehr praktisch: Manche Hersteller vereinen Laderegler und Wechselrichter in einem Gerät, wie zum Beispiel Victron Energy
3.4) Akku
Wahrscheinlich hast du es schon bemerkt: Die Sonne scheint nicht den ganzen Tag und im Winter nicht so intensiv wie im Sommer. So ein Schlamassel! Ein Akku schafft Abhilfe, er speichert den überschüssigen Strom, den du dann später nutzen kannst.
Akkus unterscheiden sich durch
- Werkstoff
- Speicherfähigkeit
- Ladewirkungsgrad
Es gibt
- Bleiakkus
- Lithium-Ionen-Akkus
- Nickel-Cadmium-Akkus
- Nickel-Metallhydrid-Akkus
- uvm.
Moderne Bleiakkus funktionieren mit Gel oder Glasfaservlies und sind sehr praktisch, da wartungsfrei. Dies spielt in engräumigen Anwendungen eine Rolle, wo nicht genügend Platz für einen komfortablen Wartungszugang zur Batterie vorhanden ist, etwa in Booten oder Wohnwägen. Nachteil: der Preis. Klassische Bleibatterien bekommst du für halb so viel Geld, benötigen aber öfters mal ne Portion Zuneigung.
2 Akkus vom Typ Hoppecke 12 V solar.bloc 150 mit Glasfaservlies im Boden von unserem allerersten Wohnwagon “Oskar”. Den kannst du besichtigen, ruf uns dazu einfach an!
Auch im Auto sind Starterbatterien aus Blei eingebaut. Für eine Zweckentfremdung im Rahmen einer PV-Inselanlage sind sie jedoch nicht gut geeignet.
Was ein Akku drauf hat (=Speicherfähigkeit, Nennkapazität) wird in Amperestunden (Einheit Ah) angegeben. Wie lange kann ein Akku Strom in welcher Stromstärke (=Ampere) abgeben?
Achtung, nicht die komplette Nennkapazität kann auch wirklich genutzt werden! Ungefähr 60% entladen, aber dann ist Schluss. Ansonsten kommt es zu einer sogenannten Tiefentladung, die dem Akku ernsthaft schadet (genaue Prozentangaben siehe Herstellerangaben deines Akkus).
Beispiel: Dein Bleiakku hat eine Nennkapazität von 120 Ah. Davon nutzbar sind 72 Ah (= 60% von 120Ah). Das bedeutet, dass er 1h lang 72A liefern kann. Oder 2h lang 36A. Oder 4h lang 16A. Oder… Doppelt so lang, aber auch nur halb so viel. Alles klar?
…72 Ah. Aha. Wieviel Wattstunden sind das? Diese Formel hilft dir:
P = Leistung (in Watt), U = Spannung (in Volt), I = Stromstärke (in Ampere)
Die Volt liest du von deiner Batterie ab: Hier rechnen wir einfach mal mit 24 Volt.
Unsere Akkus weisen eine Nennspannung von 24 Volt und eine Nennkapazität von 250 Amperestunden auf. Das ergibt 6000 Wattstunden.
Wirkungsgrad deiner Batterie
Wieviel Prozent der zugeführten Energie wird tatsächlich gespeichert und kann später entnommen werden? Der Wirkungsgrad gibt Auskunft über die Ladeverluste der Batterie, diese werden vom Innenwiderstand verursacht. Bleiakkus weisen in der Regel einen Wirkungsgrad von 80-85% auf.
Achtung Eigenbrötler!
Akkus sind etwas heikel: Sie mögen keine Gesellschaft von älteren und jüngeren Artgenossen. Die vertragen sich nicht! Wenn bei deiner PV-Anlage mal ein Akku ausgetauscht oder erweitert wird, funktioniert das leider nur innerhalb eines Jahres ab Inbetriebnahme problemlos. Danach heißt es aufpassen! Der Innenwiderstand in einem Akku nimmt nämlich im Lauf der Zeit zu, der resultierende Unterschied zwischen neuen und alten Akkus muss dann mittels Batterie-Splitter kompensiert werden.
Sicherungen…
dürfen natürlich nicht fehlen! Vor allem nicht die zwischen Wechselrichter und Akku. Aber auch zwischen Wechselrichter und Stromverbraucher ergibt eine Sicherung Sinn.
Mehr zu Akkus in Inselanlagen findest du hier.
Übrigens, in unserem Shop findest du diverse PV Sets zur Auswahl. Zum Beispiel unser Wohnwagon PV-Set, welches wir in unsere Wohnwagons verbauen. Schau doch mal vorbei!
Wow, ein Crashkurs in Sachen Photovoltaik, alle Achtung!
Haben wir dich nun vollends verwirrt? Kopf nicht hängen lassen, das wird schon! Und falls du doch Hilfe brauchst stehen wir dir gerne zur Seite.
