Solaranlage im Wohnmobil und die Technik dahinter

Solaranlage mit Elektro Auto

Hier beschreiben wir die Technik, die hinter der Solaranlage im Wohnmobil steckt und was ihre Unterschiede sind. In diesem Beitrag findet ihr alle wichtigen technischen Details von Solarpanelen, über Kabel, Solarladeregler, Batterie, bis hin zum Spannungswandler (Inverter).

1. Unterschiede bei den Solarpanelen

Hauptsächlich gibt es 3 verschiedene Arten Solarpanele zum festen Einbau.

  • Monokristalline Solarpanele
  • Polykristalline Solarpanele
  • Dünnschicht Solarpanele

Monokristalline Solarpanele

Monokristalline Zelle

Monokristalline Solarpanele gibt es ca. seit 1958 und ist die erste Technik in diesem Bereich. Zu erkennen ist sie daran, dass die einzelnen Solarzellen auf dem Panel acht Ecken haben. Seit ihrer Entwicklung wurde diese Art von Solarpanelen stetig weiterentwickelt, damit immer günstiger und besser in ihrer Leistung.

Vorteile:

  • Das Diffuslichtverhalten ist deutlich besser.
    Ist es bewölkt oder herrschen schlechte Lichtverhältnisse, bringt diese Panele jedoch immer noch einen guten Ertrag. Damit ist sie für unsere Breitengrade mehr als ausgezeichnet.
  • Kein großer Preisunterschied zu Polykristallinen Solarpanelen durch die stetige Weiterentwicklung.
  • Hier gibt es ein sehr großes Angebot von deutschen Herstellern. Damit ist die Energierücklaufzeit sehr gering (Nachhaltigkeit!) und liegt bei etwa 1 Jahr gegenüber Produkten aus dem asiatischen Raum.
  • Busbar Verbindungen zwischen den Zellen leiten jeden Lichtstrahl, der auf sie fällt, auf die einzelnen Zellen ab. Somit erreicht auch noch der letzte Sonnenstrahl sein Ziel und produziert den gewünschten Strom.

Nachteile:

  • Gegenüber den anderen Techniken (Polykristalline und Dünnschicht Solarpanele) etwas teurer.
  • Der Temperaturkoeffizient ist deutlich schlechter als bei den Polykristallinen Panelen. Hier liegt der Energiepeak etwa im Mai. Je wärmer das Solarpanel wird, umso geringer ist die Energieausbeute.

Polykristaline Solarpanele

Polykristalline Zelle

Polykristalline Solarpanele gibt es seit Mitte der 60er Jahre. Zu erkennen ist die Solarzelle an einer viereckigen Form auf der Panele. Seit ihrer Entwicklung hat sich jedoch an dieser Technik nicht viel verbessert und ist somit noch auf dem alten Stand.

Vorteile:

  • Günstiger als Monokristalline Panele, jedoch ist der Preisunterschied nicht gravierend.
  • Der Temperaturkoeffizient ist deutlich besser als bei den Monokristallinen Panelen. Diese Panele arbeiten am besten je weiter man in Richtung Äquator kommt. Das heißt, je wärmer das Solarpanel wird, desto größer ist die Energieausbeute.

Nachteile:

  • Das Diffuslichtverhalten ist deutlich schlechter.
  • Bei schlechten Lichtverhältnissen oder Bewölkung arbeitet die Solarpanele nicht mehr optimal.
  • Der Wirkungsgrad der Solarzelle ist im Allgemeinen schlechter. Das heißt, dass weniger Licht in Elektrizität umgewandelt wird.

Dünnschicht Technik

Diese Technik gibt es seit Anfang der 70er Jahre und kommt aus Japan. Sie unterscheidet sich grundlegend von den beiden oberen Techniken, da hier eine Glasplatte mit einer dünnen Schicht photosensibler Partikel zur Energiegewinnung beschichtet wird.

Vorteile:

  • Diese Technik ist extrem kostengünstig, da die Produktions- und Materialkosten sehr gering gehalten werden können.
  • Dünnschicht Panele zeigen relativ gutes Verhalten bei diffusem Licht.
  • Auch hier ist der Temperaturkoeffizient sehr gering, sogar kleiner als der, der Polykristallin Technik.

Nachteile:

  • In unseren Breitengraden ist der Wirkungsgrad relativ schlecht. Besser jedoch in Richtung Äquator.
  • Kleinerer Wirkungsgrad als bei Monokristallinen Panelen.
  • Eine sehr hohe Energierücklaufzeit, da die Panele meistens in Japan produziert werden.

Unsere Ausstattung

Für die Solaranlage im Wohnmobil haben wir uns nach reichlicher Überlegung und viel Recherche für eine Monokristalline Variante der Solaranlage entschieden. Wichtig für uns war, dass, auch wenn wir mal im Schatten eines Baumes stehen wir immer noch eine relativ gute Ausbeute haben. Zudem reisen wir nicht nur durch Südeuropa. Unsere komplette Anlage hat 300 Watt. Hier unsere Panele. Wir kommen ausreichend mit 300 Watt aus, um paar Tage auch ohne viel Sonnenlicht zu stehen. Hierzu wird es aber noch einen separaten Beitrag geben.

2. Verkabelung für die Solaranlage

Um die Solarpanele mit dem Solarladeregler und schließlich mit der Batterie zu verbinden, benötigt man die richtigen Kabel. Hier sollte man nicht am falschen Ende sparen.

Bei der Auswahl der Kabel ist auf Folgendes zu achten:

  • doppelt isoliert
  • witterungs- und UV-beständig
  • Spannungsfest bis 1.000 Volt
  • Säuren- und Laugenbeständig
  • Ozonbeständig
  • hoher Temperaturbereich -40° C bis 125° C
  • abriebfest
  • kurzschlussfest
  • Flammwidrigkeit
Kabel in verschiedenen Farben

Um hier die beste Leistung aus der Solaranlage im Wohnmobil herauszuholen, empfehle ich dringendst die Wege zwischen Modulen, Solarladeregler und Batterie so kurz wie nur möglich zu halten. Hier sollte auch noch auf den Durchmesser der Kabel geachtet werden. Die Entscheidung zur Auswahl liegt aber am verwendetem System. Somit fällt dies individuell aus.

Wir haben knapp 40 m Kabel verarbeitet. Der größte Anteil diente der Verkabelung der Solaranlage im Wohnmobil. Für unser System benötigten wir einen Kabeldurchmesser von 4 mm² doppelt isoliert.

3. Der Solarladeregler

Es gibt bei den Solarladereglern zwei verschiedene Techniken, auf die ich hier kurz eingehen möchte. Letztlich gehört zu der richtigen Auswahl der Solaranlage, auch ein ordentlicher Solarladeregler.

Zwischen der Solarpanele und der Batterie steckt der Solarladeregler. Dieser regelt den Ladestrom zur Batterie. Dadurch kann die Batterie schnell, aber auch schonend geladen werden. Zudem können meist über die Laderegler allerhand Informationen zur Batterieladung und Solarstromgewinnung abgerufen werden. Ein weiterer Vorteil ist die Kontrolle der Ladespannung. Dies ist auch einer der wichtigsten Punkte. Denn die teuren Batterien, auf die ich noch später zurückkomme, werden hierbei optimal geladen. Der Solarladeregler schützt somit die Batterie vor Überspannung, in dem er den Ladestrom reguliert.

MPPT Maximum Power Point Tracking Solarregler

MPPT Maximum Power Point Tracking Solarregler heißt auf Deutsch Maximale Leistungspunkt Suche. Genauso ist auch die Arbeitsweise.

Je nach Bestrahlungsstärke der Sonne und Temperatur der Solarmodule wird durch den MPPT Solarregler der optimale Betriebspunkt ermittelt. Ziel ist es, den Solarzellen die größte mögliche Leistung zu entnehmen. Dabei berechnet der MPPT Solarregler eben genau diese Werte und gibt den optimalen Ladestrom an die Batterie weiter. Weitere Informationen und Details könnt ihr Wikipedia ¹ entnehmen. Das würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen.

PWM (Pulsweitenmodulation) Solarregler

Der PWM Solarladeregler leitet den Strom an die Batterie weiter und trennt diesen bei erreichter Batteriespannung ab. Sobald die Spannung etwas abfällt, schaltet der Regler den Stromfluss wieder dazu.
Dieser Prozess erfolgt mehrmals die Minute. ²

Unsere Ausstattung

Wie bereits in den Unterschieden der beiden Solarladeregler beschrieben, haben wir uns für die umfangreichere Variante entschieden. Da MPPT nicht nur den optimalen Ladezyklus herausfindet, sondern auch die Lebensdauer der Batterie erhöht, war die Wahl sogar relativ einfach. Da es unterschiedliche Hersteller gibt, haben wir uns hier auf die Erfahrungsberichte anderer Solaranlagennutzer in Wohnmobilen verlassen und wurden nicht enttäuscht. So haben wir uns für unsere Solaranlage im Wohnmobil für einen MPPT Solarladeregler von Victron Energie MPPT 100/20 entschieden. Bei Amazon ist dieser für 162,- € erhältlich.

Der Solarladeregler von Victron hat eine Schnittstelle über Bluetooth zum Smartphone. So lassen sich alle möglichen Daten schnell abrufen.

4. Batterien für die Solaranlage im Wohnmobil

Bei Batterien unterscheiden wir im Allgemeinen unter 4 verschiedenen Technologien. Jede davon hat auch hier wieder ihre Vor- und Nachteile. Was genau zu euch passt, ist dann ganz von den Vorhaben, dem Verbrauch und natürlich der finanziellen Ressourcen abhängig.

Die Batterie ist der Platz, an dem eure von der Solaranlage im Wohnmobil erzeugte Energie gespeichert wird. Aber egal für welche Technik ihr euch entscheidet, jede Batterie benötigt mehr oder weniger Pflege und hat ein paar Punkte, auf die es zu achten gilt. Generell gibt es zum aktuellen Stand der Technik folgende Varianten. ³

  • Nassbatterien
  • Gelbatterien
  • AGM-Batterien
  • Lithium-Ionen Batterien

Nassbatterie

Hierbei handelt es sich natürlich um die “Standard Batterie” oder besser gesagt den Klassiker unter den Batterien. Diese Batterie verlangt immer mal wieder eine Auffüllung mit destilliertem Wasser, und ist daher etwas Pflegeintensiver als die restlichen Typen. Sie gast sehr stark aus und dabei ist auch Vorsicht geboten, denn ihre Gase sind hochexplosiv.

Vorteile:

  • Niedriger Preis
  • Sie ist einfach zu laden und kann auch mit älteren Ladereglern geladen werden.
  • Die Relation zwischen ihrer Leistung und dem Gewicht sind gut.

Nachteile:

  • Sie entlädt sich selber (Selbstendladung).
  • Niedrige Lebensdauer
  • Gefahr durch das Ausgasen
  • Zusätzliche geringe Kosten da destilliertes Wasser benötigt wird.
  • Sie muss in einer säurefesten Wanne eingebaut werden da sie nicht auslaufsicher ist.

Gelbatterie

Bei dieser Art der Batterie ist das im inneren vorkommende Elektrolyt nicht flüssig, sondern in Gel gebunden. Das macht sie um einiges sicherer und zudem auch wartungsfrei. Sie ist der typische Begleiter im Wohnmobil und hat sich natürlich auch stets bewährt.

Vorteile:

  • Sehr hohe Tiefenendladung möglich
  • Auslaufsicher
  • Zyklenfest
  • Wartungsfrei
  • Geeignet für eine geringe Stromentnahme über einen gewissen Zeitraum.

Nachteile:

  • Höherer Preis
  • Begrenzte Stromentnahme bei geringeren Temperaturen
  • Hohes Gewicht zu Leistungs-Verhältniss
  • Längere Ladezeiten

AGM-Batterien

In AGM-Batterien sind die Elektrolyte in einem Glasvlies gebunden. Man kann sie auch unter dem Namen Vlies-Batterien finden. Diese Art der Batterien findet man immer häufiger in Wohnmobilen.

Vorteile:

  • Wartungsfrei
  • Auslaufsicher
  • Schnell zu laden
  • Für hohe Stromabgaben geeignet.
  • Unempfindlich bei niedrigeren Temperaturen.

Nachteile:

  • Vertragen hohe Temperaturen nicht so gut.
  • Nicht geeignet für eine Tiefenendladung.

Lithium-Ionen-Batterien

Bei dieser Batterie handelt es sich um den aktuellen Stand der Technik. Sie ist enorm teuer, jedoch tauschen immer mehr Camper ihre alten Batterien gegen dieses neuere Modell aus. Die hier als Bild verlinkte “>Lifepo4 200 Ah Lithium-Ionen-Akku Batterie für Solarsysteme können wir aus Erfahrungsberichten anderer Langzeitreisender empfehlen.

Vorteile:

  • Schnell zu laden
  • langlebig
  • Wartungsfrei
  • Auslaufsicher
  • Tiefenentladung möglich
  • Sehr gutes Verhältnis von Gewicht zu Leistung.

Nachteile:

  • Sehr hohe Anschaffungskosten.
  • Zum Laden werden modernste Laderegler (MPPT) benötigt

Unsere Ausstattung

Nach langer Überlegung und Kalkulation unserer Ressourcen haben wir uns letztendlich für eine 220 Ah AGM Victron Deep Cycle Akku Batterie entschieden. Die Batterie ist wie oben beschrieben auch bei kälteren Temperaturen sehr leistungsfähig und wir sind keine Schönwettercamper :-). Zudem ist ein komplettes System, d.h. Victron Laderegler + Victron Batterie feiner aufeinander abgestimmt. Wir sind sehr zufrieden mit unserer Systemauswahl, auch wenn die Batterie nicht gerade günstig war.

Victron ist eine der größeren Unternehmen auf dem Markt und seit Jahren ein zuverlässiger Ausstatter von elektronischen Bauteilen. Die Qualität und Leistungsfähigkeit können wir nur bestätigen. Viele Ausstatter für Solaranlagen im Wohnmobil vertreiben Victron.

5. Wechselrichter für die Solaranlage im Wohnmobil

Wechselrichter sind dafür da, um aus der Gleichspannung, eine Wechselspannung zu machen. Sie machen aus den 12V oder 24V, die aus der Batterie kommen, unseren gewohnten “Steckdosen-Strom” 230V. Immer mehr Wohnmobil Reisende können nicht auf ihre Geräte aus der Wohnung verzichten. Hier hilft der Wechselrichter das Problem zu beheben. Beim Kauf sollte dringend darauf geachtet werden, dass das Gerät eine reine Sinuswelle wiedergibt. So schont man die empfindliche Technik der Geräte. Es ist darauf zu achten, dass man ein Gerät wählt, welches der eigenen Gebrauchsform entspricht. Es sollte nicht unterproportioniert sein, und auch nicht zu viel Watt ausgeben können. Da sonst zu viel Strom ungenutzt verbraucht wird.

Hat man einen Wechselrichter der 2000 Watt leistet, aber nur ein Gerät mit einer Leistung von maximal 300 Watt zum Beispiel, verbraucht der Wechselrichter alleine für die Umspannung viel mehr Strom, als ein Wechselrichter welcher nur 1000 Watt leistet. Hat man jedoch Geräte, die 1000 Watt Leistung brauchen, und verwendet hier nur einen Wechselrichter, der auch nur 1000 Watt bereitstellt, so ist ein Sicherungsausfall schon vorprogrammiert. Die Ausgabe des Wechselrichters sollte trotzdem ein bisschen über dem Verbrauch liegen, da der Wechselrichter selber auch noch Strom verbraucht. Hierbei ist zu beachten, dass man die Wattzahlen der einzelnen Entnehmer addiert, um so seinen passenden Wechselrichter zu wählen. Des Weiteren muss man auch auf die Volt Angaben auf seiner Batterie achten, um diese mit dem Wechselrichter in Einklang zu bekommen (12V oder 24V). In den meisten Fällen reicht ein 1500 Watt Wechselrichter. Aber das kommt wie oben beschrieben, auf die persönlichen Bedürfnisse an.


Wenn ihr euch auch dafür interessiert was wir für eine Ausstattung im Wohnmobil verwenden, und was man noch so alles braucht, dann schaut mal hier in unseren letzten Beitrag: 7 Tipps zur Ausstattung im Wohnmobil.


Quellen:

¹ https://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point_Tracking
² http://wiki.polz.info/doku.php?id=welcher_laderegler_mppt_oder_pwm
³ https://www.promobil.de/zubehoer/basiswissen-bordbatterie-wohnmobil/

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