Dieser Artikel gehört zur Kategorie Wissen, Erneuerbare Energien, Selbst bauen

Kleine Solaranlage selber bauen - Bauanleitung Insel-Photovoltaikanlage

Das Thema Solar ist in aller Munde und die Zukunft. Erneuerbare Energien wie die Sonne zu nutzen, muss auch nicht teuer sein. Hier stelle ich meine kleine Solaranlage als Selbstbauanleitung vor. So kannst auch du für Garage, Schuppen, Scheune, Wohnwagen usw. eine kleine Insel-Photovolkaikanlage selbst bauen.

Lesetipp: Ein neuerer Beitrag ist Verfügbar. Darin stelle ich meine mobile Power-Station vor. Das ist eine noch kleinere Solaranlage.

Das benötigst du (mindestens) für die Eigenbau Solaranlage

Eine Einkaufsliste für die Solaranlage. Die genannten Produkte sind Empfehlungen von mir, da ich diese in meiner Anlage selbst verwende. Du solltest es natürlich für dein Projekt entsprechend abstimmen.

Hier gibt es einen extra Beitrag für viele mögliche Fragen rund um die Solaranlage (Häufig gestellte Fragen).

Die meisten hier nachfolgend genannten Bauteile werden weiter unten im Thema nocheinmal genauer behandelt.
  • Solarmodul
    In unserem Beispiel wird ein einfaches 20W Solarpanel genutzt.
  • Batterie
    Du solltest einen Solarakku (mehr dazu weiter unten) verwenden. Vorallem AGM Blei-Gelakkus sind ein guter Kompromiss zwischen Sicherheit, Haltbarkeit und Kosten. Wichtig: 12V nutzen! Es gibt auch 6V oder 24V. Infos zu Solar-Spannungen hier. Die meisten günstigen Verbraucher gibts für 12V Systeme (Auto- / Campingbedarf)
  • Laderegler
    Unser Wächter wird zwischen Verbrauchern (im Beitrag hier eine LED Lampe), Akku und Solarmodul geklemmt. Dieser schützt die Batterie vor Überladung und Tiefentladung.
  • Batterie- und Solarmodul Klemmen
    Richtige Klemmen für unsere Batterie werden benötigt, um den Übergangswiderstand zu mindern. Das Solarmodul selbst könnte ebenfalls eigene Klemmen besitzen. Das gezeigte Solarmodul besitzt hingegen ein Stromkasten auf der Rückseite, wo du Kontaktklemmen nutzen kannst oder die Kabel selbst anlötest.
    Produktempfehlungen: Suche dir den passenden Akku und dafür die nötigen Klemmen, da es 3 unterschiedliche Akku-Polgrößen (soweit mit bekannt), gibt. Ebenso gibt es neben Rundpolen auch Flachstecker
  • Lüsterklemmen
    Werden mehrere LED-Lampen oder separate Schalter zum schalten der LED-Lampen genutzt, empfiehlt es sich Lüsterklemmen zu nutzen. Achte auf den max. Querschnitt z.b. 2,5mm² oder 3,5mm³
  • Kabel
    Einfache Kfz-Kabel für 12V reichen aus. Im Idealfall solltest du zwei Kabelfarben für Plus- und Minuspol wählen. Einen Rechner für den optimalen Kabelquerschnitt gibt es hier: Kabelquerschnitt Rechner. Info: Je Dicker und kürzer das Kabel, desto weniger Verluste gibt es.
  • LED Leiste
    LED Leisten gibt es in allen möglichen Farben und Größen. Wer sparen möchte, nimmt selbstklebende 5m lange LED Streifen. Aber auch fertige kosten nicht viel
Bitte beachte: Ich bin zwar Kfz-Mechaniker, aber kein Elektriker. Ich übernehme keine Garantie für diesen Eigenbau. Die Anleitung zeigt, wie ich meine kleine Solaranlage gebaut habe. Belese dich im Internet über Kabelquerschnitte, wenn du andere Verbraucher als nur paar LEDs nutzen möchtest. Denn diese Kabel könnten dann auch warm werden. Gelötete Verbindungen sind abrissfester als Klemmverbindungen mit Lüsterklemmen. Beachte ebenfalls, Kabel mit Isolierband oder Schrumpfschlauch zu isolieren, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Eine selbstgebaute Zugentlastung für viele Kabelverbindungen ist ratsam.

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Diese Dinge werden benötigt:

Kleinteile suchst du besser selbst aus, vielleicht hast du auch das ein oder andere noch daheim..
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Mehr Produkte zum Thema Solaranlage in unserem Shop für Solaranlagen.

Beachte bitte auch folgendes: In geschlossenen Räumen sollten wartungsfreie Gelakkus verwendet werden. Blei-Säure Akkus können beim Ladevorgang gasen. Dazu unten mehr und auch in diesem Beitrag ging es darum: Der Blei-Akku: Aufbau, Ladevorgang, Lebensdauer und technische Daten

So funktioniert eine Insel-Solaranlage

Man spricht von einer Insel-Solaranlage, da diese nicht mit dem Netzstrom verbunden ist. Gewonnener Strom speichert man mittels Akku, um diesen nach Bedarf auch ohne Sonnenlicht nutzen zu können.

 Funktionsweise einer Solaranlage / Photovoltaikanlage  Insel Solaranlage Funktionsweise Schema © Wohnen-Heimwerken.de

Funktionsweise einer Solaranlage / Photovoltaikanlage
Insel Solaranlage Funktionsweise Schema

Das Solarmodul erzeugt Strom durch Sonnenlicht. In unserer 12V Anlage liegen beim Solarmodul um die 14,8V - 21V an. So viel benötigen wir, um eine 12V Batterie zu laden - natürlich nur mit Laderegler dazwischen, um die Batterielebensdauer zu verlängern.

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In meinem Fall ein Holzrahmen zum transportabel versetzen des Solarmoduls. Und für solch kleine Halterungen, würde sich das ganze noch drehbar bestalten lassen, um von Früh bis Abend die Sonne zu nutzen.

 Solarmodul mit tragbarer Halterung  Ganz einfache Halterung für das Solarpanel zum einfachen versetzen. © Wohnen-Heimwerken.de

Solarmodul mit tragbarer Halterung
Ganz einfache Halterung für das Solarpanel zum einfachen versetzen.

Ein Akku soll den durch Sonnenlicht gewonnenen Strom speichern.

Dazwischen wird ein Laderegler geschaltet. Dieser überwacht die Batterie und auch die Verbraucher. So, dass unsere Batterie keinen Schaden durch Überladung oder Tiefentladung nimmt.

Die Verbraucher werden nicht an die Batterie geklemmt, sondern an den Laderegler. So wird gewährleistet, dass nicht zu viel Spannung (in Volt) von der Batterie anliegen. Ebenfalls wird der Laderegler uns nur dann Strom für die Verbraucher zur Verfügung stellen, wenn die Batteriespannung ein gewisses Maß nicht unterschreitet (meist um die 10,8V). Thema: Lebensdauer von Akkus verlängern.
Wechselrichter und viele Energiehungrige 12V Geräte werden oftmals direkt an die Batterie geklemmt und besitzen eine eigene Abschaltung, wenn die Spannung der Batterie zu gering ist.

So baust du dir eine eigene kleine Solaranlage

Da es alle einzelnen Bauteile fertig zu kaufen gibt, musst du nicht unbedingt löten können. Alle Bauteile werden durch Steck- oder Klemmverbindung miteinander verbunden. Einzigste Ausnahme ist das Solarmodul. Hier müssen Kabel angelötet oder mit Kabelschuhe angeklemmt werden. Gelötet ist sicherer. Dazu unten mehr.

Akkus:
Beachte das Autobatterien reine Starterbatterien sind. Diese sind mit den vielen dünnen Bleiplatten entworfen, um schnell einen hohe Stromstärke liefern zu können. Für kleine Projekte mögen diese gehen. Als dauerhafte Lösung sollte es aber eine Solarbatterie sein. Also eine Blei-Gel Batterie mit AGM Technologie, die nicht gasen kann. Oft werden zyklenfeste Akkus auch als Solarakkus bezeichnet.

1. Wo soll die Anlage hin? Die einzelnen Plätze der Bauteile finden

In diesem Beispiel wird die Solaranlage für eine Garage genutzt. In einem Wohnmobil bspw. gibt es ganz andere Anforderungen!

Für Laderegler und Batterie nutze ich ein kleines selbstgebautes Regal. Dort befinden sich auch die Schalter für die LED Leisten. Beachte, dass der Bereich zugänglich und wettergeschützt ist. Beachte Brandschutz und die Absicherung durch z.b. eine Kfz-Sicherung (teste mit einer kleinen Sicherung z.b. 5A).

 Solar Batterie Laderegler Schaltung  Schön beisammen: Batterie, Laderegler und Schaltung für die LED Leisten © Wohnen-Heimwerken.de

Solar Batterie Laderegler Schaltung
Schön beisammen: Batterie, Laderegler und Schaltung für die LED Leisten

Auf einer kleine Platte aus Plastik habe ich den Laderegler und die einzelnen Schalter für die LED Leisten (3 Stück) verbaut. Ein großteil der Verkabelung befindet sich hinter der Plastikplatte.
Da der Laderegler bisher nicht warm geworden ist, kann man diesen sogar auch direkt an Holz schrauben.

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Lesetipp: Den richtigen Laderegler finden

Das Solarmodul sollte möglichst über den ganzen Tag Sonne erhalten. Hast du kein schräg zur Sonne ausgerichtetes Dach wie ich, baust du dir einfach eine 45 Grad Halterung für das Solarmodul selbst.
Lesetipp: Ausrichtung des Solarmoduls für mehr Ertrag

Alternativ eine Idee, das Solarmodul ans Garagentor zu hängen. Beachte dazu aber den Regenschutz.
Auch wenn das vorgestellte Solarmodul 5 Jahre Herstellergarantie besitzt, musst du so verbauen, dass kein Regen an die hinteren Kontakte kommen und auch starker Wind das Modul nicht fortfliegen lassen.

Für deine Verbraucher, in diesem Fall eine LED Leiste oder Kette zur Beleuchtung, musst du selbst wissen wohin. Beachte bitte, das LEDs nicht weit strahlen und nicht wie eine Glühlampe oder Leuchtstofflampe etwas ausleuchten. Mehr wie ein Spot leuchten diese punktuell. Es empfiehlt sich, gerade in einer größeren Garage, mehrere LED Leisten zu verwenden.
In meinem Fall 2,5m für jede Fahrzeugseite und 1,5m an der Fahrzeugfront. Siehe Foto. Das Licht ist so hell, dass auch am Fahrzeug gearbeitet werden kann.

Falls du gern 230V Strom nutzen willst, um mit der Autobatterie / Solarbatterie z.b. ein Kühlschrank oder Radio zu betreiben, ist ein Spannungswandler notwendig. Wechselrichter übernehmen diese Aufgabe zuverlässig. Diese gibts von billig bis sehr teuer. Beachte, ob diese ein Rechtecksignal oder reines Sinus ausgeben. Sinus-Wandler sind teurer, aber alle Geräte funktionieren damit.
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 LED Leiste: Garagenbeleuchtung mit Solarstrom  Wirkt etwas dunkel. Ein Flutlicht ist es auch nicht. Aber eine sparsame Beleuchtung aus der täglich nachladenden Solar Auto-Batterie. © Wohnen-Heimwerken.de

LED Leiste: Garagenbeleuchtung mit Solarstrom
Wirkt etwas dunkel. Ein Flutlicht ist es auch nicht. Aber eine sparsame Beleuchtung aus der täglich nachladenden Solar Auto-Batterie.

2. Verkabelung: Der Aufbau der Anlage - was mit wem zusammen?

Die Verkabelung ist einfacher als man sich das vorstellt. Wir beginnen am Laderegler.

Der Laderegler hat 3 Anschlüsse:
  • Solarmodul
  • Batterie
  • Verbraucher
Für jeden Anschlusstyp gibt es Plus und Minus. Dies ist sehr wichtig zu beachten!

Und so einfach wird das ganze auch angeschlossen. Die Kabel werden per Klemme, welche am Laderegler bereits vorhanden ist, zu den einzelnen Bauteilen gezogen. Plus und Minus beachten!
Nutze zur einfachen Erkennung am besten unterschiedliche Kabelfarben, Beispielsweise Rot für Plus, Schwarz für Minus.
Die Batterie solltest du noch NICHT anschließen. Das Solarmodul sollte ebenfalls noch abgedeckt bleiben! Dazu mehr bei 3. - der letzte Check vorm einschalten.

Ein Bild, wie ich mir selbst eine LED Lampe aus selbstklebenden LED Streifen gebaut habe. Eine Zugentlastung fürs Kabel ist ebenfalls sinnvoll.

 LED Solar Leiste selber bauen  Vergleich: an (im dunkeln) / aus (im hellen). Der Bau einer LED Leiste ist einfach. Dadurch das diese selbstklebend ist, musst du nur die 12V Plus und Minus anlöten. Ebenfalls ist eine Zugentlastung zu sehen. © Wohnen-Heimwerken.de

LED Solar Leiste selber bauen
Vergleich: an (im dunkeln) / aus (im hellen). Der Bau einer LED Leiste ist einfach. Dadurch das diese selbstklebend ist, musst du nur die 12V Plus und Minus anlöten. Ebenfalls ist eine Zugentlastung zu sehen.

3. Der letzte Check vorm einschalten

Überprüfe bitte alle Kabel auf die richtige Polung und auf festen Sitz.

Danach kannst du die Abdeckung vom Solarmodul entfernen. Es sollte auch ohne Sonnenschein der Laderegler angehen. Eine LED für PV (Photovoltaik) signalisiert, wenn das Solarmodul Strom liefert.
Hast du nur LEDs als Verbraucher, kannst du diese nun zum testen einschalten. Das Modul müsste dafür ausreichend Strom auch bei bedecktem Himmel liefern.

Flackert die Beleuchtung? Das ist bei bewölktem Himmel und ohne Batterie ganz normal. Ein Kondensator könnte hier helfen.

Nun kannst du die Batterie zuschalten. Der Laderegler sollte nun konstant die Batterie mit Strom versorgen und Schwankungen durch das Solarmodul ausgleichen. Für mein System habe ich zusätzlich einen Kondensator (auch zur Glättung der Impulse vom Solar Laderegler) eingebaut. Findet man in alten Netzteilen, Radios usw. Polung beachten!)

Klemmst du das Solarmodul ab, sollte die Anlage auch nur mit Batterie funktionieren.

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4. Empfehlungen

Zum Schluss ein paar Empfehlungen von Dingen, die mir beim Bau und täglicher Nutzung meiner Solaranlage so aufgefallen sind.

Batterie nachladen
Eine Woche Dauerregen und Wolken ohne Ende? Deine Batterie kannst du mit einem geeigneten Kfz-Ladegerät aufladen. Aus Sicherheitsgründen empfehle ich, Batterie vom Laderegler trennen. Habe Ladegeräte gesehen, die 22V und mehr in eine 12V Batterie jagen. Das könnte den Laderegler schaden.

Spannung prüfen
Durch die frei zugänglichen Lüsterklemmen am Laderegler kann wunderbar mit einem Voltmeter / Multimeter die Batteriespannung geprüft werden. Ebenso wie hoch die Ladespannung vom Modul ist.
Beachte aber, dass du das Solarmodul abdecken musst, um die Batteriespannung zu prüfen.

 Kleine Solaranlage selber bauen Photovoltaik © Wohnen-Heimwerken.de

Kleine Solaranlage selber bauen Photovoltaik

Flackern des Lichtes
Manche Laderegler schicken Impulsweise Strom. Oder eine abgeklemmte Batterie kann für Flackern des Lichtes sorgen.
Diesen kann man mit Kondensatoren zu Leibe rücken. Ein Kondensator ist ähnlich wie ein Akku. Er glättet auch die Spannungsimpulse sehr gut und gibt gleichmäßig Strom ab. Vereinfacht gesagt.
Kondensatoren findest du in alten Radios, Netzteilen usw. Wichtig ist, dass diese über 12Volt aushalten (am Besten mindestens 20V). Die Kapazität ist nicht ganz so wichtig, da wir keine Abschaltdimmung bauen wollen. Wichtig ist die Polung! Ein Kondensator wird an Plus und Minus geschaltet, ähnlich einer Batterie. Am Kondensator wird meist der Minuspol gekennzeichnet durch einen andersfarbigen Strich. Bei Verpolung: Explosionsgefahr! Ebenso bei Überschreitung der Spannung.

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Marcus am 18.10.2018
Hallo Wolfgang,

der Knopf "Load" schaltet den Verbraucherausgang ein und aus. Die USB Anschlüsse werden damit auch gesteuert. Du kannst also per Akku dein Handy Nachts laden, ja.

lg Marcus
Wolfgang am 18.10.2018
Hallo,

geben die USB Anschlüsse auch den Strom aus dem Akku ab oder nur vom Solarmodul?

Anders gefragt kann ich meine Handy auch nachts laden?

LG wolfgang
Marcus am 27.02.2018
Hallo Jörg, warum sollten Autobatterien gefährlich sein? Diese sind (Starterbatterien) für eine kurzzeitig hohen Strom durch ihre Bleiplatten ausgelegt und vielleicht nicht direkt für den Dauer-Solarbetrieb. Eine Gefahr geht aber meiner Meinung nach davon nicht davon aus. Aber natürlich hast du auch recht, einen gasungsfreien Gel-Akku für Solaranlagen ist hier eher geeignet. Wenn du den Text weiter unten im Beitrag verfolgst, hatte ich bereits auf Verwendung von Solar-Akkus hingeweisen.

lg, Marcus
Jörg am 27.02.2018
Bitte den Hinweis auf die Verwendbarkeit von Autobatterien herausnehmen! Die Verwendung von Autobatterien im stationären Einsatz ist hochgefährlich!!!
Andreas am 31.10.2017
Danke Marcus! Endlich konnte ich das Wohnmobil mit Solar aufrüsten. Zwei 80 Watt Solarmodule speisen vier 100Ah Batterien. Wer die Solarplatten sauber hält, bekommt immer mehr Strom als eigentlich benötigt wird.

Grüße aus Dresden, Andreas
Marcus am 21.10.2017
Hallo Heike,
super, dass es dir weiter hilft! Toll, wenn immer mehr (wenigstens eine kleine) Solaranlage bei sich aufbauen und unabhängiger sind. Die Einsatzmöglichkeiten sind ja sehr vielseitig.
Darf ich fragen, wo/wie du deine Anlage genau einsetzen wirst?

lg, Marcus
Heike am 20.10.2017
Vielen Dank für diese nützliche Anleitung, genau so etwas habe ich gesucht!