IN ERSTELLUNG!!!

eine PV Anlage für den Wohnwagen

Die steigende Stromkosten auf Campingplätzen und der Wunsch nach einem Stück Autarkie führt dazu, dass immer mehr Camper den Wunsch nach einer Solaranlage habe. Einen Wohnwagen gänzlich aus einer Solaranlage zu versorgen, ist ein Mammutprojekt und scheitert sicher schon oftmals an der möglichen Zuladung. Auch die Kosten hierfür können schnell in die Höhe schießen. Ob sich das dann lohnt, muss jeder selber für sich entscheiden. Vielleicht hat man ja auch einfach Spass daran, sich mit der Sache zu beschäftigen und so etwas zu bauen...

Verschiedene Solarmodultypen

Solarmodule sind als Rahmenmodule und Flachmodule erhältlich, die aber immer fest auf dem Wohnwagen installiert werden müssen. In der Zwischenzeit sind auch Folder zu bekommen, die leicht zusammen gerollt werden können und so sehr flexible sind.

Sicher ist, in der Zukunft wird sich noch einiges tun... 

Solarmodultechnologien

Solarmodule werden meist in "12V" oder "24V" Technik angeboten oder sie unterscheiden sich im technologischen Aufbau, wie monochristalline Zelle, Schindeltechnolgie etc.

Es sei gesagt, jede Technologie hat ihre Vorzüge aber aber auch Nachteile. Sicher ist, der Preis spielt eine entscheidende Rolle, für einen Normalcamper wird sich eine HighEnd Lösung niemals rechnen, wer einfach gerne seinen Akku immer wieder aufgeladen haben möchte oder auch einmal ohne Landstromanschluss auskommen möchte, der benötigt in der Regel nicht die teuersten Solaranalgen. Aber durch eine gute Auswahl und etwas Gedanken im Vorfeld kann bereits ein hoher Grad an "Autarkie" erzielt werden.

Wieviele Zellen und welche Spannung?

Solarmodule mit 36 Zellen

Das normale standart Solarmodul, welches sowohl im Campinghandel wie im Onlinehandel zu finden ist, ist ein Rahmenmodul mit 36 Zellen. Da sich die Leelaufspannung einer Solarzelle meist zwischen 0,6V und 0,68V bewegt und die 36 Einzelzellen in Reihe verschaltet sind, ergibt sich so die Leerlaufmodulspannung von 21.6V bis 24,4V.

Diese Module sind problemlos mit fast jedem und auch günstigen Solarregler an einer 12V Batterie zu betreiben. 

Die Verwendung eines teuren MPPT Reglers ist bei einer reinen"12V"Anlage möglich verbessert aber die Ausbeute nur geringfügig. 

Solarmodule mit 72 Zellen

Um eine höherer Modul - Leerlaufspannung oder auch Nennspannung zu erzielen, werden auch Module mit 72 Zellen angeboten.

Es ergibt sich so eine Leerlaufspannung von 43,2V bis 48,9V

Diese Module werden dann in der Regel als 24V Module angeboten. Es gibt aber auch Hersteller von speziellen Campingmodulen, die eine Reihe und Parallelverschaltung der Zellen haben und somit als 12V Module gelten.

Hochvoltmodule

Bei den beiden vorjerigen Modulen spricht man von Niedervoltmodulen, da Ihre Spannung unter 50V liegt. Sobald die Spannung aber größer als 50V ist, ist von einem Hochvoltmodul zu sprechen. 

Diese Module haben den Vorteil, dass sie wesentlich länger am Tag effektiv genutzt werden können. Mit einem entsprechenden MPPT Solarregler können diese Module problemlos eine 12V Batterie laden. Typischerweise sind diese Module nicht im Campinghandel anzutreffen, wobei durch entsprechende Verschaltung aus 3 "12V" Modulen in Reihe  eine "Hochvolt" Solaranlage aufgebaut werden kann. 

Verschaltung zu einem Modul

Die einzelnen Zellen werden in der Regel in Reihe zu einem Modul zusammengeschaltet. Die Verbindungen sind bei den günstigeren Modulen immer oberhalb der einzelnen Zellen ausgeführt, was zu Leistungsverlusten führt. Teuere Module habe die Bus-Bars unterhalb der Zellen. Ein höherer Ertrag ist somit möglich.

Eine andere Form der Verbindung der Zellen ist bei Schindelmodulen gewählt, hier werden die Zellen mit einem leitfähigen Kleber verbunden. Dies spart vor Allem Platz. Die Module werden dadurch kompakter und etwas leichter.

Spannungen und Ströme eines Solarmodules

Spannungsangaben

Zunächst wird zwischen der Leerlaufspannung U_0C und der Nennspannung U_mpp. 

unterschieden.

Die Leerlaufspannung V_0C kann am Solarmodul ohne angeschlossener Last gemessen werden und liegt je nach Zellenanzahl zwischen etwa 21V oder 42V.

Diese Spannung kann nicht zur Leistungsbetrachtung herangezogen werden, da kein Strom fließt. Ferner wird die Leerlaufspannung durch die Beleuchtungsstärke und der Umgebungstemperatur beeinflusst.

Allerdings hat die Leerlaufspannung eine wichtige Bedeutung.

Die Leerlaufspannung sagt direkt etwas über die Leistung und der Effizienz eines Solarmoduls aus.

Ein Modul mit einer hohen Leerlaufspannung kann unter weniger idealen Bedingungen, wie etwa geringerem Sonnenlicht, immer noch eine beträchtliche Menge an Energie erzeugen.

Die Nennspannung hingegen bezieht sich auf die Spannung des Moduls bei seiner maximalen Leistungsausgabe. Diese wird als Vmpp bezeichnet. 

Aber auch für diese Spannung gilt, sie ist abhängig von der Beleuchtung/Beschattung und der Umgebungstemperatur.

Die Nennspannungen liegen bei "12V" Modulen um die 18.5V und bei "24V" Modulen bei etwa 36V bis 38V. 

Spezielle Hochvoltmodule weisen in der Regel eine Leerlaufspannung von

U_0C > 60V und einer Nennspannung von U_mp> 50V auf.

Der Vorteil von hohen Spannungen liegt klar auf der Hand. Der mögliche Energiertrag ist bei hohen Spannungswerte wesentlich besser. 

Stromangaben

Analog zur Leerlaufspannung wir der Kurzschlussstrom angegeben. Dies ist der maximale Strom der fließen kann, der aber eben so wenig zur Leistungsbetrachtung herangezogen werden kann. Die Nennstrom Impp ist der maximale Strom der bei einer Nennspannung fließen kann.

​Leistung

​Die beiden Größen Umpp und Impp werden multipliziert und ergeben so die maximale Leistung eines Solarmoduls Wpeak

Technische Daten eines HV Moduls:

Nennleistung: 175 W

Leerlaufspannung (Voc): 64,1 V

Spannung (Umpp): 54,7 V

Kurzschlussstrom (Isc): 3,37 A

Strom (Impp): 3,2 A

Maximum System Voltage: 600 V

Zellwirkungsgrad: >24 %

Zellanzahl: 64

Max. Tagesertrag (Sommer): 1050 Wh/d

Leistungsangaben von PV Modulen

Die Leistung eines Solarmoduls wird in W(peak) angegeben. Dieser Wert wird mit genormten Parametern in Laboren ermittelt und dienen mehr der Vergleichbarkeit. In der Praxis werden diese Werte eher nicht erreicht werden. Dagegen spricht bereits die horizontale Montage auf einem Wohnwagendach.

Die Leistung, die ein Solarmodul vermag abzugeben hängt extrem von der Montage und der Sonneneinstrahlung ab. 

Die maximale Leistung ist in der Regel abhängig von:

der Jahreszeit ... der Tageszeit ... der Temperatur ... der Montage ... der Ausrichtung ... einer möglichen Verschattung......

Am ehesten kann man noch über die Jahreszeiten und Tageszeiten eine ordentliche Prognose erstelle, was eine Solaranlage vermag zu leisten, bei den anderen Einflüssen ist man ja oft gar nicht frei, wie steht der Wohnwagen? sind Bäume vorhanden? oder in welchem Land hält man sich auf?, im kälteren Norden oder wärmeren Süden?

Verschaltungen mehrer Solarmodule

Solarmodule können sowohl parallel wie auch in reihe verschaltet werden. Beide Varianten haben Ihre Vor- aber auch Nachteile. aber grundsätzlich bleibt die Leistung,egal welche Verschaltung man auch wählt, gleich. 

Reihenschaltung

Die einfachste Verschaltung ist die Reihenschaltung. Die Module können ohne Weitere Adapter einfach hintereinander geschaltet.

Hierbei werden die Spannungen der beiden Module einfach addiert. Die Leerlauf und Nennspannungen können hierbei theoretisch unterschiedlich sein.

Der Vorteil,die gesamte Nennspannung der Anlage wird erhöht, eine bessere Lichtausbeute über den Tag kann die Folge sein.

Anders sieht es bei den Strömen aus. In einer Reihenschaltung bleiben die Ströme immer gleich und das System stellt sich auf den kleinsten Strom ein. In der Reihenschaltung kleinre Strom fließen. Im ungünstigsten Fall kann es sogar zum totalen Ausfall der Anlage kommen. Dioden, die in dem einzelnen Modulen als Bypassdioden eingebaut sind wirken dem zwar entgegen, wenn nur ein Teil eines einzelnen Moduls verschattet ist, aber ist ein ganzen Modul verschattet, fällt der gesamte String aus!

Es ist sicher zu stellen dass immer der Nennstrom und der Kurzschlußstrom der in Reihe zu schaltenden Module gleich ist.

Die Spannungen können abweichend sein.

Vorteil:

+ Hohe Spannung sorgt für bessere Tagesausbeute

+niedrigere Leistungsquerschnitte, da geringere Ströme

Nachteil:

-Ströme addieren sich nicht es wirkt immer nur der kleinste Strom

-bei Spannung über 50V weitere Sicherheitsvorkehrungen nötig

Wichtig:geeigneter Solarregler, zwingend MPPT Regler!

Beispiel an einem 100Wpeak Modul

Umpp =18,3V und 19V = Umpp(ges)=37,3V

Impp =5,4A und 5,26A Impp(ges= = 5,26A.

Ppeak = 195,5W anstelle von 200W

Parallelverschaltung

Die Parallelschaltung ist nur etwas aufwendiger. Hier muss ein zusätzliches Y-Stück zur Verschaltung verwendet werden. Bei der Parallelschaltung addieren sich die Ströme. Die Spannungen bleiben hierbei gleich. Wichtig ist aber, dass die Spannungen der zusammenzuschaltenden Module absolut gleich ist, damit es nicht zu Ausgleichsströmen zwischen den Modulen kommt.

Der ganz große Vorteil ist aber, fällt ein Modul durch Abschattung aus, kann das zweite Modul unter Umständen noch einen Ertrag erbringen.

Montage

Je nach Modultyp, müssen die Solarmodule irgendwie auf dem Wohnwagen befestigt werden.

​Rahmenodule

​Für die Rahmenmodule empfiehlt es sich geeignete Spoiler zu kaufen, die mittels eines Klebers wie Dekasyl M5 auf das Dach geklebt werden. 

Wer das ganze etwas flexibler gestalten möchte, setzt 2 bis 3 Querträger, die bei Verwendung einer Markise ggf. schon vorhanden sind und montiert die Module dort drauf.

Hinweis:

Bei unserem Tabbert hatte ich das wegen des losen Daches so gelöst. Bei dem Fendt habe ich die Spoilerlösung gewählt. Bei einem "Neuprojekt" würde ich wieder auf die Querträgerlösung zurück greifen.

Flachmodule

Die flachen Module werden entweder großflächig auf das Dach geklebt oder wer zumindest eine gewisse Hinterlüftung gewähren möchte, zieht "Würste" aus dem Kleber und spickt diese mit Muttern, die als Abstandshalter dienen. 

So hat man es bei einer Demontage auch etwas einfacher, den Kleber wieder zu entfernen. Vollflächige verklebte Module bekommt man nur sehr schwer wieder gelöst.

Man sollt auch daran denken, das Dach zieht und dehnt sich bei unterschiedlichern Temperaturen. Wie gut sich das mit einem voll verklebten Solarmodul verhält ??

Besonderheit Tabbertdach...

Während auf einem Sandwichdach, so wie es bis auf Tabbert alle Hersteller nutzen, die Befestigung direkt auf dem Alu oder GFK erfolgen kann, ist das bei einem "Tabbertdach" nicht so ohne weiteres möglich oder sollte tunlichst vermieden werden.

Die Dachhaut ist nur lose aufgeklebt und meist ist ein Hohlraum darunter.

Die Module würden unter Umständen zwar halten aber es kommt zu einer zu hohen Belastung auf dem Dach. 

Mir wurde seitens Tabbert immer abgeraten, Module, sei es per Spoiler oder voll Verklebung, zu befestigen.

Ein Rahmen, der links und rechts am Wagen aufliegt oder die Markisenrahmen eignen sich für die Montage der Solarmodule.

Solarregler

Ein Solarregler ist zwingend notwenig, er regelt die nötige Ladespannung so, dass ein Akku nicht überladen werden kann. Im Handel sind unzählige Solarregler in fast allen Preisklassen erhältlich. Unterschieden werden die Regler zunächst in der Regeltechnolgie, die einen enormen Einfluss auf die Effizienz hat.

PWM - Regler

Der PWM Regler stellt die einfache Form eine Solarregler dar. Der Regler regelt die Solarspannung auf die nötige Spannung der Batterie (ca14.4V) herunter.

Je größer der Spannungsunterschied zwischen dem Solarmodul und der Batterie ist, je höher ist der Regelverlust. Somit sollte beim Einsatz dieses Regler immer darauf geachtet werden, dass die Solarmodule für die zu ladende Batterie passen.

Batteriespannung 14.4V / Solarmodul Ump = 18V bis 21V

MPPT -Solarregler

Der MPPT-Regler passt seine Eingangsspannung der Solarmodule an was als  „Maximum Power Point Tracking“ oder kurz MPPT. bezeichnte wird. Weiter wird der Strom nachgeregelt. Die Solarmodulleistung kann abzüglich des Reglerwirkungsrades als konstant angesehen werden.

Dies führt dazu, dass der Solarstrom entsprechend geringer ist als der Ausgangsstrom, der in die Batterie fließt. Die EIngangsspannung kann sehr viel größer sein als die benötigte Ladespannung.

Somit können bei diesem Regler Solarmodule mit einer höheren Nennspannung betrieben werden. 

Was macht Sinn?

Ein MPPT-Regler ist also meistens effizienter als ein PWM-Regler und kann deswegen das Optimum aus dem Solarmodul herausholen. Ist aber ein Solarmodul optimal an die Batteriespannung angpasst, kann auch dieser gut funktionieren, wenn die Spannung nicht allzu weit herunter geregelt werden muss.

Für einfache Anwendungen kann dies durchaus eine viel kostengünstiger Lösung mit einem PWM Regler ausreichend sein.

Diese Lösung war in in unserem Knaus sowie in dem Tabbert umgesetzt und hat  gut funktioniert.

Auswahl und Berechnung und Erwartung

Um die größe einer Solaranlage ausreichend zu planen, ist im Vorfeld der nötige Energiebedarf zu ermitteln.

Dieser ist natürlich sehr individuell.  Am einfachsten macht erstellt man sich eine kleine Tabelle mit den nötigen Verbrauchern und wendet folgende Faustformel an:

Faustformeln:

Als Beispiel:

Tagesverbrauch 37Ah

Solarleistung := 37Ah * 12,6 : 4 = 116,5Wpeak

Als Faustformel geht aber auch zum Überschlagen

Als Beispiel:

Wurde ein Tagesverbrauch von 37Ah errechnet:

Solarleistung := 37Ah x 3 = 111Wpeak

Beides sind nur Näherungsformeln! und geben einen mindest Leistungswert einer Solaranlage wieder. Entscheidenden Einfluss wird noch die Reisezeit nehmen. Wer auf Nummer sicher gehen will, baut die Anlage etwas größer auf. 

Zur Orientierung eine kleine Einordnung

Zugrunde gelegt wird ein Ertrag von etwa 2 bis 4h

​Es sei aber immer angemerkt, abhängig ist das Ganze von der Jahreszeit und den Wetterbedingungen.

Die passende Batterie

Die ganze Solaranlage nutzt wenig oder nichts, wenn kein geeigneter Speicher, sprich Akku verbaut ist.

Auch hier kann zwischen einer Vielzahl an Akkus gewählt werden, es sei aber gesagt, durch fallenden Preise der LifePo4 Akkus werden sich diese Typen durchsetzten. Nur mit diesen Akkutypen lassen sich schon rein gewichtstechnisch vernünftige Speichergrößen ab 100Ah nutzbarer Energiedichte erzielen.

Nur zum Vergleich: Ein 90Ah AGM Akku wiegt ca. 27kg mit einer Ladung von 45Ah nutzbarer Energie.

Ein 100Ah Lifepo4 Akku wiegt ca. 12kg und hat einen Nutzenergie von ca. 90 bis 95Ah.

Meine Erfahrung