Dieser Artikel gehört zur Kategorie Wissen, Erneuerbare Energien

Solarmodul-Leistung anhand des täglichen Strombedarfs berechnen

Die Dimensionierung von Akkus und Solarmodule ist nicht ganz so einfach. Im Sommer zu viel, im Winter zu wenig. Auf zwei verschiedenen Arten berechnen wir Module und Akkus.

Stromverbrauch ermitteln

Als erstes sollten wir wissen, wieviel Strom wir pro Tag verbrauchen. Je nachdem für was die Solaranlage eingesetzt werden soll, muss ein durchschnittlicher Verbrauch ermittelt werden.

Für die Schuko-Steckdosen mit 230V im Haushalt gibt es günstige Messgeräte, welche zwischen Steckdose und Verbraucher gesteckt werden. Diese ermitteln und zeichnen den kWh Bedarf auf.
Einen Artikel dazu gab es bereits: Stromverbrauch messen und senken: In jedem Haushalt lässt sich Strom sparen.

Auch kann dein Stromzähler Aufschluss über deinen Verbrauch geben. Aber die wenigstens werden wohl ihren Strombedarf der ganzen Wohnung über Solarenergie decken wollen oder können.

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Ist dein täglich durchschnittlicher Verbrauch ermittelt, haben wir den ersten Wert für nachfolgende Berechnungen. Mein Tagesverbrauch liegt bei etwa 2,5 kWh, welchen ich für die Beispielrechnungen heran ziehe.

Hilfreiche Beiträge:

Strom von den Solarmodulen oder Akkus nutzen?

Berechnet man die Ladeleistung von Akkus, wird meist ein Verlustfaktor von 1,3 einbezogen. In meinem Akku Laderechner habe ich dies ebenfalls mit einbezogen.

Du kannst den Solarstrom entweder direkt verbrauchen, oder Akkus laden und (wieder mit etwas Verlust) diesen Strom nutzen. In jedem Fall wird durch den Laderegler nur überschüssiger Strom in den Akku geladen und es ist ratsam am Tag, vorallem bei Sonne, die Energie für Leistungsstarke Verbraucher zu nutzen. D.h. Backofen, Waschmaschine, Klimaanlage, elektrische Heizungen oder Elektroherd. So kannst du Verluste beim laden der Akkus umgehen und schonst zudem die Akkus. Diese sollten möglichst immer voll (Blei-Akku) sein. Lithium Akkus sollten gar nicht permanent voll geladen sein.

Interessiert dich das genauer, gibt es hier bereits entsprechende Themen über den Blei-Akku und Ladeverfahren.

Wieviel Solarpower benötige ich?

Eine erste Frage ist zuvor, wann und wofür du Solarstrom nutzt.
Möchtest du aber vorallem am Tag den Strom nutzen, kann die Akkubank kleiner ausfallen, die Solarmodule sollten jedoch ausreichend Power haben. Wer vorallem in den Abend- oder Nachtstunden Strom benötigt, braucht Stromspeicher.

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In einem Beitrag hatte ich Solarenergie und Windkraft im Vergleich. In der dort angefertigten Statistik ist die Sonnenausbeute über das ganze Jahr aufgezeichnet und zeigt, wie wenig Solarstrom im Winter gewonnen werden kann.

 Statistik zu Sonnenstunden und Windenergie-Einspeisung  Werte nach versch. Quellen (siehe unten). Durchschnittswerte für Deutschland nach Monat im Jahr 2016/2017 © Wohnen-Heimwerken.de

Statistik zu Sonnenstunden und Windenergie-Einspeisung
Werte nach versch. Quellen (siehe unten). Durchschnittswerte für Deutschland nach Monat im Jahr 2016/2017

Ich möchte dir damit aufzeigen, dass man hier einen Kompromiss eingehen muss. Entweder ist die Solaranlage überdimensioniert und damit teuer (Amortisationszeit), oder für den Winter deutlich unterdimensioniert. Der Blick zur Windkraft kann nicht schaden und vielleicht ist es in deiner Region auch angebracht. Neben Sonne und Wind, gibt es unzählig weitere erneuerbare Energien.

Berechnung von Solarmodul-Leistung und Akkubank

Gehen wir davon aus, dass wir vorallem am Tag den meisten Strom nutzen. Der Tagesbedarf, zumindest bei mir, sind 2,5 kWh.

Es müssen also 2500 Wattstunden innerhalb 24h bereit stehen.

Schauen wir in die Statistik zu den Sonnenstunden wird klar, dass zwischen allen Monaten eines Jahres pro Tag 4,5 Stunden durchschnittlich Sonne zur Verfügung stehen. Dabei müssen wir einberechnen, dass an einigen Tagen, vielleicht auch mal 2 Wochen, keine Sonne auf die Solarmodule scheint. Es muss also wieder zwischen Überdimensionierung und Speichergröße (Sicherheit) und stromfreien Tagen abgewogen werden.

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In den durchschnittlich 4,5h Sonnenstunden müssen 2500 Wh erzeugt werden. Das sind umgerechnet 470 Watt pro Stunde (bei 4,5h). 1W = 1Wh. Die Solarmodule müssen also mindestens diesen Wert von 470 Watt Nennleistung erreichen.
Einige Module büßen nach ein paar Jahren schon bis zu 20% ihrer Leistung ein - dann muss aufgerüstet werden. Zwischen billig und teuer, oder China- und Deutschland-Module, habe ich bisher keine großen Unterschiede feststellen können. Meine ca. 15 Jahre alten deutschen Module haben einige Schwächen, die aus China sind von vornherein bisher mit mehr Leistung als angegeben geliefert wurden (260 Watt, angegeben 225 Watt). Aber das in einem anderen Artikel.

Nun wissen wir, dass unsere Solarmodule mindestens 470 Watt Leistung haben müssen, um den durchschnittlichen Tagesbedarf von 2,5 kWh zu decken. Durchschnittlich übers Jahr!

Wir könnten für weniger sonnige Tage einfach mit mehr Stromspeicher arbeiten, aber um diesen zu füllen, müssen wir Energie von den Modulen entnehmen. Es wird uns also nichts anderes übrig bleiben, mehr Solarmodule zu nutzen. Also mindestens 550 Watt bis 600 Watt, was rund 20% entspricht. Je nachdem wie groß die Akkubank ist und wann der Strom genutzt wird, können auch 30% und mehr an Solarleistung benötigt werden.

Schaut man sich die Modulpreise an, die die Investition nicht mehr so teuer wie noch vor einigen Jahren. Du kannst mit 1 Euro pro Watt im Schnitt rechnen. Je mehr Power ein Modul hat, desto günstiger ist es oftmals.

Unsere Rechnung im Überblick:
Tagesbedarf 2,5 kWh : 24h = 105 Watt pro Stunde
Tagesertrag 4,5h x 105 Watt pro Stunde = 470 Watt
Stromspeicher +20% x 470 Watt = 564 Watt

Das ganze gibt es hier nun online als Rechner: Solarmodul-Leistung Rechner zur Tagesbedarfsdeckung

In der Rechnung nicht enthalten:
Im Winter bringen Solarmodule nicht die volle Leistung, da die Sonne sehr tief steht. Hier absorbiert die Atmosphäre viel Energie (Stcihwort: Air Mass Coefficient / Luftmasse Koeffizient). Im Hochsommer und bei stark aufgeheizten Solarmodulen, könnte die Nennleistung ebenfalls nicht ganz erreicht werden. Hierbei lohnen sich Stromtracker, die als Schnittstelle für Smartphone-Apps oder PC Programme in hochwertigen Ladereglern enthalten sind.

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