Erstellt von Marcus | 03.08.2019
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Insel-Solaranlagen rechnen sich recht schnell und die Einsatzgebiete sind enorm. Hier geht es um die Schaltung, wenn du mehrere Solarmodule nutzen möchtest. Ebenfalls die allgemeine Funktionsweise.

Für unsere kleine Insel-Solaranlage gibt es viele Einsatzgebiete. Der eine möchte es mobil nutzen, um für Smartphone, Notebook oder Digitalkamera Strom nachtanken zu können, der andere für Garage, Garten oder auch Wohnmobil. Eine Kleinstanlage rechnet sich schnell und ist da sinnvoll, wo nicht viel Strom/kWh benötigt werden. Vor allem benötigt man keine aufwendigen Konstruktionen. Hier mal die Funktionsweise und Schaltung mehrerer Module für unsere Insel Solaranlage.

Inhaltsverzeichnis:Hier gibts meinen Baubericht meiner Insel Solaranlage.

Funktionsweise einer Insel Solaranlage anhand schematischer Darstellung

 Solarmodul anschließen - Aufbau Insel Photovoltaik Anlage  Der minimalste Aufbau der Insel-Photovoltaik Anlage. Möchtest du noch einen 230V Wechselrichter nutzen, wird dieser direkt am Akku angeschlossen. © Wohnen-Heimwerken.de

Solarmodul anschließen - Aufbau Insel Photovoltaik Anlage
Der minimalste Aufbau der Insel-Photovoltaik Anlage. Möchtest du noch einen 230V Wechselrichter nutzen, wird dieser direkt am Akku angeschlossen.

Lesetipps:Erläuterung zum Bild:
Das Solarmodul produziert unseren Strom, der je nach Sonneneinstrahlung stark schwankt. Für 12 Volt Systeme, welches die üblichste Bauform ist, werden bei guter Sonneneinstrahlung um die 18 bis 21 Volt produziert (12V Solarmodule). Wir können am Solar Panel keine direkten 12V Geräte anschließen, da diese kaputtgehen könnten. Hier bedarf es einen Regler. Das macht ein Laderegler.

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Kleinere Verbraucher schließen wir an den LOAD-Ausgang des Ladereglers an. Ein 10A Laderegler kann meist 10A auch im LOAD bzw. Lastausgang durchschalten. Dazu weiter unten mehr.
Jeder anständige Regler schaltet die Verbraucher, also den LOAD-Ausgang. Beim Unterschreiten einer bestimmten Akkuspannung ab.

Verbraucher könnten die verschiedensten 12 Volt Geräte sein (12V System!). Oder auch ein Wechselrichter, der uns dann 230 Volt aus den 12 Volt, 24 Volt (etc.) direkt von der Batterie macht.

Wechselrichter schließen wir direkt an der Batterie an. Wir müssen die Batterie vor Tiefentladung schützen. Wohl die meisten Wechselrichter haben zwar selbst eine Abschaltung, diese ist jedoch oft ziemlich tief angesetzt.

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Du brauchst viel Power?
Der Lastausgang (LOAD) des Ladereglers ist meist nur auf ein paar Ampere begrenzt. 6 Ampere, 10, 20 oder auch 30 Ampere.
Möchtest du Geräte nutzen die viel Strom ziehen, sollten diese direkt am Akku angeschlossen werden. Über den Verbraucher-Ausgang (meist mit LOAD gekennzeichnet), darf nur wenig Strom gezogen werden. Schließlich geht das alles über die kleine Platine im Laderegler und die hält nicht viel aus.
Hohe Anlaufströme haben Elektromotoren und Geräte mit großen Kondensatoren (z.B. Autoradio).

Baubericht meiner Insel Solaranlage.

Effektiver auch bei Wolken produzieren

Mehrere Solarmodule können in Reihe oder Parallel geschaltet werden. Kleine Module die keine 12 Volt produzieren, können in Reihe geschaltet werden. Somit addiert sich deren Spannung (in Volt).
So kann man auch Strom produzieren, wenn es leicht bewölkt ist. Der Laderegler benötigt etwas mehr Eingangsspannung (meist 1V-2V mehr) als die Akkuspannung. Beachte die Bypass-Diode in der Reihenschaltung von Photovoltaikmodulen.

Hier mein Beitrag, um Solarmodule richtig zu positionieren. Neigung und Ausrichtung.

Merke: Du benötigst mehr Spannung (Volt), als deine Batterie hat, um diese zu laden. Weiterhin ist die Stromstärke (Ampere) wichtig, wie schnell die Batterie dann geladen wird. Aus Volt und Ampere kannst du die Leistung (Watt) berechnen. Ampere und Volt sind mittels Multimeter messbar. Spannung parallel, Strom in Reihe.
Lesetipp: Der Blei-Akku: Aufbau, laden und Spannungen

Leistung (Watt) = Spannung (Volt) x Stromstärke (Ampere)

Ohmisches Gesetz / Begriffsdefinition:

Spannung (U) = Volt (V) - bsp.: U = 12 V
Stromstärke (I) = Ampere (A) - bsp.: I = 0,5 A
Leistung (P) = Watt (W) - bsp.: P = 1 W
P = U x I

Module am Laderegler anschließen

Für Photovoltaikanlagen gibt es eigene Kabel und Stecker. Meist finden sich heute MC4 Kupplungen in den meisten Modulen. Ich empfehle dir hier nicht herumzubasteln, sondern die MC4 Stecker/Buchsen zu verwenden. Diese können auch schnell voneinander getrennt werden und sich wasserfest.
MC4 Stecker haben eine Kabel-Zugentlastung die nur mit entsprechend dicken Kabeln ordentlich funktioniert und gleichzeitig gegen Wasser abdichtet. Sogenannte Solarkabel sind zudem Ozon- und UV-fest und so dick, dass die Kurzschlussgefahr bei z.B. einem eingeklemmten Kabel geringer ist.

Für die MC4 Stecker gibt es sehr viele Adapter und Bauteile. Y-Kabel, Dioden und Verteiler. Bei der Auswahl muss kaum viel selbst gebastelt werden. Falls doch, benötigst du eine Abisolierzange, sowie eine Crimpzange.

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Parallelschaltung von Solarmodulen

 Parallelschaltung von Solarmodulen  Schaltplan für die Parallelschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen © Wohnen-Heimwerken.de

Parallelschaltung von Solarmodulen
Schaltplan für die Parallelschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen

Nehmen wir an, wir besitzen zwei Module mit der Angabe: 6V (Spannung) und 0,5A (Stromstärke).

Beide dieser Solarzellen schalten wir parallel.

Ergebnis: 6V und 1A Abgabe. Der Strom (Ampere) addiert sich, die Spannung bleibt hingegen gleich.

Info: Bei der Parallelschaltung werden gleiche Pole miteinander verbunden. Plus mit Plus, Minus mit Minus.

Reihenschaltung von Solarmodulen

 Reihenschaltung von Solarmodulen  Schaltplan für die Reihenschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen © Wohnen-Heimwerken.de

Reihenschaltung von Solarmodulen
Schaltplan für die Reihenschaltung von Solarmodulen oder Solarzellen

Wir nehmen wieder an, unsere beiden Solarzellen besitzen die jeweilige Angabe: 6V und 0,5A.

Beide Solarzellen schalten wir nun in Reihe.

Ergebnis: 12V und 0,5A Abgabe. Die Leistung (Ampere) bleibt gleich, die Spannung addiert sich hingegen.

Info: Bei der Reihenschaltung werden gegensätzliche Pole miteinander verbunden. Plus mit Minus.

Tipps / Denkanstöße

Eine Batterie wird geladen, wenn die Stromquelle eine höhere Spannung hat. Für kleinere Insel-Projekte kannst du dich mit verschiedenen Wandlern beschäftigen. Beispielsweise Step-Up oder Step-Down Wandler, DC-DC Wandler (Step-Up und Step-Down in einem), aber auch mit dem Re-EMF Charger. Auch Kfz-Ladebuchsen (Zigarettenanzünder) sind gerade bei den 12V Solar-Anlagen sehr beliebt.

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Nach bestem Wissen und Gewissen.
Sonnige Grüße, dein Marcus

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Marcus am 06.07.2019#7
So steht es auch mehrmals im Text! @Frank
Frank am 02.07.2019#6
Leistung wird nicht in Ampere gemessen sondern in Watt. Ampere ist die Maßeinheinheit für die Stromstärke
Marcus am 12.06.2019#5
Hallo Fred,

Rechnung ist simpel:
30W : 12V = 2,5 Ampere

In der Reihenschaltung bleibt die Stromstärke,
12V 2,5A x 2 = 24V 2,5A
-> 24V x 2,5A == 60 Watt

In der Parallelschaltung bleibt die Spannung,
12V 2,5A x 2 = 12V 5A
-> 12V x 5A == 60 Watt

Bemerkung: deine 30W Panels haben sicher um die 18-21V, daher ist der Strom geringer als 2,5A. Hinten auf den Modulen ist das genaue Datenblatt meist aufgedruckt.

Sonnige Grüße
Fred Berger am 12.06.2019#4
Solar Panelen

2 X 12 Volt / 30 Watt in Reihe geschaltet,

ergibt 24 Volt , aber ? Watt.

Für eine Antwort wäre ich dankbar
Marcus am 31.05.2018#3
Hallo Ludwig. Danke, aber im Text nenne ich ZWEI 6V - nur im Bild werden drei Module gezeigt.
Ludwig am 31.05.2018#2
Bei Reihenschaltung addieren sich Spannungen... 3x6V ergibt aber 18V und nicht 12V
Heinrich Mann am 27.10.2017#1
Endlich eine ordentliche Anleitung! Leicht verständlich und übersichtlich. Danke!
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