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Photovoltaik - Berechnung einer Solar-Inselanlage
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Photovoltaik - Berechung einer Solar Inselanlage (12V System) für 12 Volt DC und 230 Volt AC Verbraucher

Was ist eine Solare Inselanlage?

Die Solare Inselanlage wird in dort eingesetzt, wo kein Bezug des Stromes aus einem 230 Volt Stromnetz möglich oder das Verlegen von Leitungen zu teuer ist. Klassische Beispiele sind Alphütten, Gartenhäuser, Boote, Wohnwagen, Vereinshäuser, etc.. Die Inselanlage besteht in der Regel aus folgenden Elementen.

  1. Solarmodul
  2. Laderegler
  3. Solarakkumulator
  4. Kabel
  5. Wechselrichter 230V bei Bedarf

    Systemaufbau (pdf)

Die Berechnung erfolgt in folgenden 5 Schritten

  1. Erfassung und Berechnung des Strombedarfs der Verbraucher
  2. Berechnung der Leistung in Watt (Wp) des Solarmoduls
  3. Berechnung der Leistung in Ampère (A) des Ladereglers
  4. Berechnung der Grösse des Solarakkumulators in Ampèrestunden (Ah)
  5. Berechnung der Leistung des Wechselrichters in Watt (W)

 

1.) Erfassung und Berechnung des Strombedarfs der Verbraucher

Zur Dimensionierung unserer Inselanlage ist es erforderlich den Stromverbrauch sämtlicher Verbraucher zu erfassen. Anfolgend ein Projektbeispiel

Verbraucher Leistung in Watt (W) Betriebszeit in h pro Tag Stromverbrauch in Wattstunden (Wh) Bemerkungen
1 Energiesparlampen 7 Watt 7 3  (7 x 3) 21  
1 LED Lampe im Aussenbereich 3 Watt 3 3 ( 3 x 1) 9  
1 Fernseher Flachbildschirm 26" (60Watt) 70.6 1.5  (70.6 x 1.5) 106 Der 60 Watt Fernseher wird über Wechselrichter mit 85% Wirkungsgrad betrieben. Daraus folgt: 60 Watt / 0.85 = 70.6 Watt Leistungsbedarf
    Total täglicher Strombedarf 136 Wh  

 

2.) Berechnung der Leistung des Solarmoduls

Zur Dimensionierung der Solarmodulleistung verwenden wir einen in der Schweiz durchschnittlichen Wert für den Stromertrag und berechnen eine Reserve ein. Ein Solarmodul bringt in der Schweiz pro 1Watt (Wp) Leistung ca. 4 Wattstunden (Wh) Energie. Ein 20 Watt (Wp) Solarmodul bringt somit 20 x 4 = 80 Wattstunden (Wh) Energie pro Tag. Dies sind Durchschnittswerte und von Montagewinkel, Ausrichtung und Wettersituation abhängig.

Wir benötigen für unsere Verbraucher aus obigem Beispiel 136 Wattstunden (Wh) Energie pro Tag.

Die Solarmodul sollte demnach eine Leistung von 136 / 4 = 33.5 Watt (Wp) besitzen. Hier müssen wir nun noch eine Leistungsreserve von 25% hinzurechnen. Somit ergibt sich ein Solarmodulleistungsbedarf von 33.5 x 1.25 = 41.9 Watt (Wp)

þ Wir wählen für unser Projekt ein Solarmodul mit 50 Watt (Wp) Leistung.

3.) Berechnung der Leistung des Ladereglers

Wir berechnen nun die erforderliche Stärke in Ampère (A) des Ladereglers für unser Projekt. Wir haben für unser Projekt ein 50 Watt (Wp) Solarmodul gewählt. Daraus ergibt sich folgende Stromstärke für den Laderegler. 50 : 12 = 4.2 Ampère (A).

þ Wir wählen für unser Projekt einen Laderegler mit mindestens 5A Leistung.

Beachten Sie bitte, dass oft ein Ausbau der Anlage gewünscht wird. Wenn Sie einen Ausbau mit einem weiteren Solarmodul berücksichtigen möchten, so wählen sie bitte die doppelte Leistung der Ladereglers.

4.) Berechnung der Grösse des Solarakkumulators

Der Solarakkumulator (aus Solarbatterie genant)  speichert den Strom aus dem Solarmodul und stellt ihn den Verbrauchern bei Bedarf zur Verfügung. Wir berechnen nun wie gross der Akkumulator in Ampère (A) bei einer Systemspannung von 12 Volt sein muss. Wir gehen in unserem Projekt davon aus, dass wir 2 Tage Speicherkapazität wünschen. Dies bedeutet, dass wir unsere Verbrauchen an 2 Tagen nutzen können, auch wenn das Solarmodul während diesen 2 Tagen keinen Strom liefert.

Bei einem täglichen Strombedarf von 136 Wh benötigen wir somit  2 x 136 Wh = 272 Wh Energie aus dem Akkumulator. Daraus ergibt sich eine Akkumulatorgrösse von 272 : 12 = 22.7 Ampèrestunden (Ah).

Da der Akkumulator nicht komplett entladen werden sollte und im laufe der Zeit etwas an Kapazität verliert, rechnen wir hier 50% Reserve ein. Bei günstigen Akkumulatoren (z.B. Autobatterien) sollte 100% Reserve eingerechnet werden.

Somit ergibt sich aus der Berechnung eine Solarakkumulatorkapazität von 22.7 x 1.5 = 34.1 Ampèrestunden (Ah).

þ Wir wählen für unser Projekt einen Solarakkumulator mit mindestens 35Ah Kapazität bei 12 Volt.

5.) Berechnung der Leistung des Wechselrichters

Der Wechselrichter wird direkt am 12 Volt Solarakkumulator angeschlossen und stellt aus den 12 Volt Gleichspannung 230 Volt Wechselspannung für Netzstromgeräte her. Bei der Berechnung der Wechselrichterleistung müssen wir die Leistung aller 230 Volt Verbraucher zusammenzählen, wenn wir sie gleichzeitig betreiben möchten. Wenn wir die Geräte nicht gleichzeitig betreiben möchten, so nehmen wir als Grundlage den höchsten Leistungsbedarf eines Einzelnen Verbrauchers. In unserem Projekt ist nur ein 230 Volt Verbraucher vorgesehen. Dies ist der Fernseher mit einer Leistung von 60 Watt. Um nun den Wechselrichter zu dimensionieren, rechnen wir hier mit einer Reserve von 25%. Daraus ergibt sich eine minimale Leistung des Wechselrichters von 60 x 1.25 = 75 Watt.

þ Wir wählen für unser Projekt einen Kleinwechselrichter mit mindestens 75 Watt Leistung.

 

 Wir unterstützen Sie bei Ihrem Projekt

Gerne stehen wir Ihnen bei der Berechnung Ihres Projektes mit Rat und Tat zur Seite. Sollten sie Fragen haben, so nehmen Sie einfach mit uns Kontakt auf: Kontakt

Für detaillierte, standortabhängige Ertragsrechnungen von Photovoltaikanlagen können wir folgende Software empfehlen: Photovoltaik Ertragsrechner der EU

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