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Bau und Planung einer Solaranlage


 
 
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Tags: Solaranlage Bauanleitung

In vielen Kleingartenanlagen steht leider kein Strom über das öffentliche Netz zur Verfügung. Wer hier trotzdem in seiner Laube nicht auf Strom verzichten kann, der muss den Strom über alternative Energiequellen selbst gewinnen. Inzwischen haben viele Laubenbesitzer mit einer Solaranlage nachgerüstet und erzeugen ihren Strom selbst. Solche sogenannten Inselanlagen reichen aus um einen Kühlschrank, einen PC, oder einen Fernseher zu betreiben.

Am Anfang einer Photovoltaikanlage steht die Planung

Wenn Sie vorhaben eine eigene Inselanlage zu erstellen und selbst erzeugten Strom direkt selbst zu verbrauchen, dann müssen SIe zunächst gründlich planen. Für eine Solaranlage in einer Kleingartenanlage benötigen Sie neben der Verkabelung die entsprechenden Solar Module (PV Module), einen Laderegler und eine Solarbatterie. Wenn Sie mit der Anlage auch Wechselstromverbraucher (220 Volt) betreiben wollen, dann ist zusätzlich noch ein Wechselrichter notwendig.

Komponenten einer Solaranlage

1. Photovoltaik Modul

Die für die Anlage namensgebenden Sola Module, fachsprachlich PV Module genannt, sind das Herzstück der Photovoltaik Anlage. Sie wandeln das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Photovoltaik Module können einzeln, in Serie geschaltet oder auch parallel geschaltet genutzt werden.

2. Laderegler

Der geeignete Laderegler ist ein wichtiger Bestandteil der Inselanlage. Dieser sorgt unter anderem dafür dass der Solarakku mit dem richtigen Ladestrom geladen wird. Eine zu hohe Ladespannung die vom PV Modul kommt kann den Akku schnell zerstören. Der Laderegler überwacht außerdem den Ladezustand der Solarbatterie. Wenn der Ladezustand unter einen bestimmten Wert sinkt, wird der Verbraucherausgang abgeschaltet um die Batterie vor einer Tiefentladung zu schützen. Zusätzlich dient der Laderegler als Rückstromsperre, um das Zurückfliessen des Stroms bei Nacht aus dem Akku in die Solar Module zu verhindern. Die Solarmodule können ebenfalls elektrische Verbraucher sein, wenn keine Sonne scheint. Der Laderegler darf nur mit dem maximalen Strom belastet werden, für den er ausgelegt ist.

3. Solarbatterie

Die Solarbatterie speichert den gewonnenen Strom so dass man Ihn nachts oder an verregneten Tagen ohne Sonne nutzen kann. Die Lebensdauer dieser Akkus kann darunter leiden, wenn sie ständig an der Grenze zur Tiefentladung betrieben werden. Eine sorgsame Planung der Solarnlage ist deshalb unbedingt erforderlich.

4. Wechselrichter

Wollen Sie Geräte mit 220 Volt an Ihrer Solaranlage verwenden, benötigen sie zusätzlich einen Wechselrichter, der die Spannung von 12 / 24 Volt DC (Gleichstrom) auf 230 Volt AC (Wechselstrom) transformiert. An den Wechselrichter können ganz normaler 220 Volt Verbraucher angeschlossen werden wie Sie jeder zu Hause hat. Wenn möglich sollten Sie nach stromsparenden 12 Volt Alternativen zu den 220 Volt Verbrauchern suchen. Sie sparen sich nicht nur den Wechselrichter selbst sondern auch die Verluste die ein Wechselrichter mit sich bringt.

5. Sicherungen

Wie zuhause müssen im Stromkreis der Solaranlage Sicherungen verbaut werden. Eine Sicherung entsprechender Größe sollte in die Plusleitung die den Akku mit dem Laderegler verbindet, eingebaut werden. In die Verbraucherleitungen sollte ebenfalls eine Sicherung eingebaut werden.

 

Die Planung einer Inselanlage

Die benötigten Bauteile einfach im Internet zu bestellen, kann sich in der Praxis als teures Vergnügen erweisen. Oft leitet die Anlage nicht das, was sie verspricht, bzw. liefert gar nicht den Strom, den Sie für Ihre Geräte benötigen. Richtige Stromfresser sind beispielsweise alte Kühlschränke, wie sie oft in Kleingartenanlagen zu finden sind. Hier ist es meist billiger zunächst die technischen Geräte aus zu tauschen und beispielsweise einen Camping Kühlschrank mit einem sehr geringen Energieverbrauch zu kaufen, statt der doch recht teuren Solarmodule, die zum Betrieb des veralteten Gerätes notwendig wären.

Die Berechnung der Größe einer Solaranlage

Oftmals lassen sich Solaranlagen nicht beliebig nachrüsten, bzw. die Nachrüstung kommt sehr teuer. In manchen Fällen muss die komplette Anlage ausgetauscht werden, damit genügend Strom geliefert werdden kann. Der erste Schritt bei der Planung einer Inselanlage sollte sein das Sie den Energieverbrauch ermitteln den Sie pro Tag benötigen. WIchtig ist auch zu wissen, ob nur ein reiner Sommerbetrieb, oder ein Ganzjahresbetrieb gewünscht wird. Bei einem reinen Sommerbetrieb kann die Dimension der Solaranlage natürlich deutlich kleiner ausfallen. Im Winter bringen die Solarmodule natürlich nur einen Bruchteil des Ertrages wie im SommerAußerdem sind die Sonnenstunden pro Tag erheblich geringer als im Sommer. Im Winter sind die Tage an denen keine Somnne scheint wesentlich häufiger als im Sommer. Das muss dann zwangsweise durch größere Akkus kompensiert werden.

Berechnung des Stromverbrauchs in einer Kleingartenlaube

Wir berechnen im Folgenden einmal den fiktiven Stromverbrauch in einer Kleingartenlaube. Angenommen Sie nutzen 4 STunden täglich eine Beleuchtung, die aus einer Energiesparbirne besteht und wollen zusätzlich pro Tag drei Stunden Fernsehen schauen.

1 Energiesparlampe 12 Watt a 4h täglich – Gesamt 50 Watt

1 12V Fernseher 25 Watt a 3h täglich – Gesamt 75 Watt

Sie verbrauchen somit täglich 125 Watt an Strom. DIeser muss auch täglich produziert werden können. Bei einem reinen Sommerbetrieb berechnet man die Anlage so, dass sie auch 2 Tage ohne Sonnenschein überbrücken kann. Bei der Berechnung des Solar Akkus sollte man daran denken, dass dieser nicht unter einen Ladezustand von 70 Prozent fallen sollte um der Batterie nicht zu Schaden. Im Beispiel muss die Rechnung also wegen der zu erwartenden Tage ohne Sonnenschein korrigiert werden: 125Watt x 3 = 375 Wh, die man der Batterie entnehmen kann, ohne den Ladezustand auf unter 70 Prozent zu bringen. Die Batteriekapazität wird in Amperestunden angegeben. Wir rechnen die Wh also in Ah um. Im genannten Beispiel mit den 12 Volt Verbrauchern müssen wir also 375 Wh 12 Volt rechnen. Im Ergebnis erhalten wir 31,25 Ah. Diese 31,25 Ah teilen wir zunächst durch 30 und multiplizieren dann mit 100. Die Solarbatterie muss also in unserem Beispiel eine Speicherkapazität von 104,17 Ah haben.

Größe der Photovoltaik Module berechnen

Nachdem der tägliche Stromverbrauch und die Größe des Solarakkus berechnet ist, muss die Größe des Solar Panels ermittelt werden. Die Leistungen der Solarmodule (PV Module = Photovoltaik-Module) werden in Wp angegeben. Das ist die Leistung, die ein Modul unter optimalen Bedingungen (Temperatur, Sonneneinstrahlwinkel, usw.) erreicht. Ein 100 Wp Modul kann also theoretisch 100 Watt Strom pro Stunde erzielen. Die Praxis zeigt aber, dass ein solches 100 Wp Modul lediglich 300 Wh Strom in den Solarspeicher einspeist. In unserem Beispiel ist das also fast das 2,5 fache der ermittelten 125 Wh, die pro Tag verbraucht werden. Das sind wohlgemerkt die Werte für den Sommer.

Der richtige Laderegler für die Inselanlage

Welchen Laderegler Sie für Ihre Inselanlage benötigen ist abhängig von der Anlagengröße. In unserem Beispiel teilen wir die Anlagenleistung der Solarpanels durch die Batterieleistung von 12 Volt. Dadurch ergibt sich 100 Wp / 12Volt = 8,3 Ampere. Zur Sicherheit rechnen Sie noch einmal gut 10 Prozent dazu, was eine Ampereleistung von 10 ergibt.

Solar Komplettsets für Gartenlauben

Im Handel gibt es fertige Komplettsets, bei denen bereits alle Bauteile enthalten sind. In der Regel ist das aber teurer, als wenn Sie die Bauteile einzeln kaufen.

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