Was können Sie mit einem 120-Watt-Solarpanel betreiben?

In unserem heutigen Leitfaden betrachten wir Solarmodule aus einem anderen Blickwinkel. Anstatt mit dem Strombedarf zu beginnen und die Modulgröße zu berechnen, arbeiten wir uns rückwärts. Wir untersuchen, was Sie mit einem kleinen 120-Watt-Solarmodul tatsächlich leisten können.

Lassen Sie uns die Berechnung andersherum durchführen. Der Grund dafür ist, dass Sie möglicherweise nur Platz auf Ihrem Dach für eine kleine Solaranlage haben oder nur das Budget für eine kleine Solaranlage haben. Dies könnte Ihr entscheidender Faktor sein. 

Spezifikationen des Solarmoduls

Für dieses Beispiel haben wir das 120-Watt-12-Volt-Solarmodul von Coulee ausgewählt. Die Nennleistung von Solarmodulen wird unter Standardtestbedingungen angegeben. Die Lichtquelle ist auf eine Leistung von 1000 Watt pro Quadratmeter auf der Moduloberfläche kalibriert, und die Umgebungstemperatur beträgt 25 °C. Dies sind die Standardbedingungen, unter denen alle Solarmodule bewertet werden. Volt mal Ampere ergeben bekanntlich die Wattzahl. Multipliziert man also die maximale Betriebsspannung von 18,4 Volt mit dem maximalen Betriebsstrom von 6,52 Ampere, erhält man 120 Watt.

Tägliche Stromerzeugung

Die Nennleistung des Solarmoduls basiert auf einer Stunde unter Standardtestbedingungen. Natürlich variiert die Sonneneinstrahlung tagsüber. Typischerweise ist die Sonneneinstrahlung morgens zwischen 8:00 und 9:00 Uhr etwa halb so hoch wie mittags. Daher müssen wir einige historische Daten unserer Wohngebiete heranziehen, um die durchschnittliche Anzahl der zu erwartenden Sonnenstunden pro Tag (Spitzensonnenstunden) zu ermitteln. Wir werden hauptsächlich in Vancouver, Kanada, unterwegs sein. Betrachten wir diese Leistungsdaten, können wir typischerweise erwarten: rund 3,1 SonnenstundenWir nehmen einfach das 120-Watt-Solarpanel, multiplizieren es mit 3,1 und erhalten 372 Wattstunden. Das ist die Gesamtmenge an Strom, die wir voraussichtlich an einem Tag erzeugen werden.

Wir werden jedoch nicht die gesamte Leistung nutzen können, da einige Verluste zu berücksichtigen sind. Die Oberfläche dieses kleinen 12-Volt-Solarmoduls könnte verschmutzt sein. Es kommt zu Spannungsabfällen auf den Kabeln zwischen Solarmodul und Laderegler. Außerdem gibt es einige Ineffizienzen in der Funktionsweise des Reglers, wenn er die Leistung des Solarmoduls zum Laden der Batterien reguliert. Wenn wir all diese Faktoren berücksichtigen, können wir erwarten einige Systemverluste von etwa 30%In diesem Beispiel, wenn wir unsere Gesamtleistung von 372 Wattstunden abzüglich der 30%-Systemverluste nehmen, erhalten wir einen Nettowert von 260 Wattstunden. Und das ist der Wert, anhand dessen wir entscheiden können, wie viel Strom wir in unserem Van verbrauchen können.

Was wir antreiben können

Jetzt wissen wir, wie viel wir an einem Tag erzeugen und realistisch verbrauchen können. Ich habe einige meiner eigenen Geräte an das Wattmeter angeschlossen und die Messwerte hier aufgezeichnet. Wir sehen also, dass ich meinen Laptop, der 40 Watt verbraucht, drei Stunden lang betreiben könnte, was insgesamt 120 Wattstunden ergibt. Ich kann einige LED-Lampen ein paar Stunden lang betreiben, mein iPhone, meinen Kindle, mein iPad und einige andere Geräte aufladen. Zusammengerechnet ergibt das 263 Wattstunden. Mit einem Coulee 120-Watt-12-Volt-Solarpanel können wir also ziemlich viele Geräte mehrere Stunden am Tag betreiben. Natürlich werden Sie nicht unbedingt alle Geräte am selben Tag nutzen. Es gibt also eine große Bandbreite. Und ich denke, das zeigt, dass Sie nicht viel Solarstrom für Ihren Van benötigen, um ihn nutzbar zu machen.

Batteriedimensionierung

Im Allgemeinen kann der vom Solarmodul erzeugte Strom jedoch nicht direkt genutzt werden. Er muss über Verbraucherbatterien mit einem Laderegler bereitgestellt werden. Sehen wir uns also die Berechnung zur Dimensionierung einer Verbraucherbatterie an, die für dieses einzelne kleine 120-Watt-Solarmodul von Coulee geeignet ist. Die Verbraucherbatterie wird mit einem 12-Volt-System betrieben. Wir nehmen also unsere insgesamt erzeugte Leistung von 263 Wattstunden geteilt durch 12 Volt. Das ergibt 21,92 Amperestunden, und das ist der Wert, den wir zur Dimensionierung unserer Batterien verwenden. Blei-Säure-Batterien lassen sich nicht gerne vollständig entladen. Im besten Fall sollten Sie nicht weiter als bis zur Entladung 50% gehen. Es wird zwar behauptet, dass AGM-Batterien eine Entladung von bis zu 801 TP3T erreichen können. Je tiefer die Batterie entladen wird, desto weniger durchschnittliche Zyklen sind möglich. Es ist daher viel besser, die Entladetiefe möglichst gering zu halten, da die Batterie dadurch eine deutlich längere Lebensdauer hat. In diesem Beispiel verwenden wir eine Entladetiefe von 501 TP3T. 21,92 Amperestunden geteilt durch 501 TP3T verdoppeln die Amperestunden unserer Batterie effektiv und ergeben 43,84 Amperestunden. Da wir also nur die Hälfte der Batterieleistung nutzen können, muss die Batterie effektiv doppelt so groß sein.

Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist die Umgebungstemperatur, die Die Batterie wird gelagert. Die Umgebungstemperatur beeinflusst die Leistung der Batterie. Wie in der Tabelle zu sehen ist, ergeben 10 °C einen Multiplikationsfaktor von 1,11. Multipliziert man also die 43,84 Amperestunden mit 1,11, erhält man 48,7 Amperestunden, die Batterieleistung für einen Tag.

Nehmen wir an, wir hatten ein paar Tage lang keinen Sonnenschein. Es war sehr bewölkt, schlechtes Wetter und wir konnten die Batterie nicht aufladen. Wir wollen wahrscheinlich ein paar Tage Autonomie der Batterie, sodass wir vielleicht ein Wochenende ohne Solarenergie auskommen könnten. Wir haben die Batterie einfach nochmals überdimensioniert, um ein paar Tage Reservekapazität zu haben. Multipliziert man die 48,7 Amperestunden mit drei Tagen, erhält man eine Gesamtbatterieleistung von 146,1 Amperestunden. Eine Batterie (oder Batteriegruppe) mit etwa 150 Amperestunden reicht also für dieses einzelne 120-Watt-Solarpanel völlig aus. Wir könnten nun ein kleines 120-Watt-Solarpanel von Coulee, eine 12-Volt-Batterie mit 150 Amperestunden (oder zwei 12-Volt-Batterien mit 75 Amperestunden) und einen Laderegler verwenden – das wäre letztendlich unser Solarsystem.

Neigungswinkel des Panels

Eine letzte Sache, die ich besprechen möchte, ist der Neigungswinkel des Solarpanels. Ein Solarmodul erzeugt die maximale Leistung, wenn es direkt auf die Sonne ausgerichtet ist, sodass seine Oberfläche im 90-Grad-Winkel zu den Sonnenstrahlen steht. Liegen Ihre Module flach auf dem Dach Ihres Lieferwagens, haben sie einen anderen Winkel zur Sonne. Sie stehen dann nicht im 90-Grad-Winkel zur Sonne. Und dieser Winkel hängt direkt mit den Breitengraden der Erde zusammen. Hier in Vancouver liegen wir typischerweise bei 49 Grad Nord. Daher sollten unsere Solarmodule idealerweise um 49 Grad geneigt sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die Sonnenstrahlen in der Mittagszeit im 90-Grad-Winkel auf die Moduloberfläche treffen. Das macht einen großen Unterschied in der Leistung. Auch die Jahreszeit muss berücksichtigt werden, denn im Winter steht die Sonne viel tiefer am Horizont und im Sommer sehr hoch am Himmel. Daher müssen wir den Neigungswinkel je nach Jahreszeit leicht anpassen. Grob gesagt können wir im Winter den Winkel um 15 Grad erhöhen Da die Sonne viel tiefer am Horizont steht, müssen wir das Panel weiter nach oben neigen, um einen Winkel von 90 Grad zur Sonne zu erreichen. Und im Sommer, wenn die Sonne direkt über uns steht, können wir es uns leisten, diesen Winkel zu verringern, und legen Sie das Panel flacher, um einen 90-Grad-Winkel zu erhalten. Durch das Neigen Ihrer Panele können Sie bis zu 30% mehr Leistung aus Ihren Solarpanelen erzielen, als wenn sie einfach flach auf der Oberfläche Ihres Vans liegen. 

Da wir in Vancouver, Kanada, unterwegs sind, werde ich eine Lösung finden, mit der ich meine Solarmodule auf dem Dach meines Vans nutzen kann. Ich befestige sie mit Aluminiumwinkeln und -streben. In diese Winkel bohre ich Löcher, die den Winkeln für Sommer, Winter, Herbst und Frühling entsprechen. Normalerweise liegt der Winkel bei 49 Grad, im Sommer lege ich ihn auf 34 Grad zurück und im Winter neige ich ihn weiter auf 64 Grad. Denn idealerweise möchte ich die Leistung der Solarmodule maximieren. Bei schlechtem Wetter werde ich die Module natürlich nicht anheben. Bei schönem, sonnigem und windstillem Wetter hänge ich sie jedoch höher und nutze so die maximale Energiemenge. 

OK, das war’s. Wir hoffen, dieses Video war hilfreich. Bei Fragen können Sie uns gerne kontaktieren.

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