Wer autark sein will, stellt sich die Frage, woher der Stromnachschub kommt. Eine Solaranlage ist erste Wahl, um von der Steckdose unabhängiger zu werden.
Ohne Strom geht im Reisemobil praktisch nichts. Selbst die gasbetriebene Heizung und der Absorberkühlschrank benötigen Strom für die Steuerung. Wer gerne auch mal ein paar Tage abseits der nächsten Steckdose steht, fürchtet darum nichts so sehr wie den Stromausfall. Um den Tagesstromverbrauch zumindest teilweise wieder aufzufüllen, ist die Nutzung der Sonnenenergie eine sehr elegante Lösung. Einmal installiert, liefert die Solaranlage auf dem Dach über Jahrzehnte hinweg kostenlos Erträge, ohne dass der Nutzer groß einen Finger krümmen müsste. Und das ohne Lärm, Gerüche oder Vibrationen. Einziger Nachteil gegenüber Generatoren oder Brennstoffzellen: Wenn die Sonne nicht scheint, gibt es keinen Stromertrag.
Die unterschiedlichen Solarzellen im Überblick
Es gibt vier unterschiedliche Arten von Zellen, die für Solaranlagen genutzt werden können. Jede Zelle hat dabei ganz spezielle Vor-und Nachteile.
Solara
Solarmodule gibt es in vielen Formaten und Leistungsklassen, je nach Dachgröße und Anspruch.
Amorphe Zellen
Die dunkelbraune Oberfläche ist typisch für amorphe Zellen. Bei der Herstellung wird das amorphe Silizium als hauchdünne Schicht meist auf eine flexible Trägerfolie aufgetragen. Typische Anwendungen sind Taschenrechner und andere Kleinverbraucher.
Einfache und relativ günstige Herstellung.
Module sind biegsam.
Niedriger Wirkungsgrad (< 10 %)
Geringere Langzeitstabilität.
Polykristalline Zellen
An den polygonalen Flächen, die in unterschiedlichen Blautönen schimmern und teils an Eisblumen erinnern, sind polykristalline Zellen zu erkennen. Sie bestehen aus mehreren Silizium-Kristallen, die zu einem Block verwachsen sind und dann in Scheiben (Wafer) geschnitten werden.
Mittlerer Wirkungsgrad (ca. 15 %).
Mittlere Kosten.
Lange Lebensdauer.
Weniger effizient bei Schwachlicht.
Monokristalline Zellen
Einheitlich dunkelblau bis schwarz erscheinen die monokristallinen Zellen. Sie bestehen aus einem einzigen, in dünne Scheiben geschnittenen Silizium-Kristall. Die einzelnen Zellen sind dabei, wie bei den polykristallinen Zellen, mehr oder weniger quadratisch.
Höchster Wirkungsgrad (> 20 %).
Auch bei Schwachlicht effektiv.
Lange Lebensdauer.
Höhere Herstellungskosten.
CIS-Typ-Zellen
Dünne schwarze Längsstreifen sind charakteristisch für Module mit CIS-Zellen. Sie bestehen aus Kobalt-Indium-Diselenid, das als hauchdünne Schicht auf eine Trägerfolie aufgedampft wird. Eine Glasplatte schützt die Zellen auf beiden Seiten.
Unempfindlich gegenüber Teilabschattung.
Relativ hoher Wirkungsgrad (ca. 20 %).
Effizient bei Schwachlicht.
Höheres Modulgewicht.
Höhere Herstellungskosten.
Erste Entscheidung: Portable oder festmontierte Solaranlage?
Solara
Praktische Kombination für den Winter: Die Dämmmatte für die Frontscheibe ist zugleich Halterung für ein portables Solarmodul.
Wer sich Gedanken macht über eine Solaranlage, sollte zunächst zwei prinzipielle Fragen zur Art der Anlage für sich klären. Sollen die Solarmodule fest auf dem Fahrzeug installiert werden, oder ist eine portable Anlage eventuell besser geeignet. Der Vorteil der tragbaren Lösung ist, dass sie sehr flexibel einsetzbar ist. Man nimmt sie etwa nur mit, wenn man sie wirklich braucht, kann sie von einem Fahrzeug zum nächsten wechseln oder auch fürs Gartenhaus nutzen.
Außerdem lässt sich das Modul in die Sonne stellen, während das Reisemobil im Schatten parkt. Die festinstallierte Variante besticht dagegen durch höhere Stromerträge und ist vor allem ohne Aufwand stets einsatzbereit.
Portable Solaranlagen im Überblick
Hier finden Sie Informationen und Fakten zu sechs portablen Solaranlagen.
Büttner Elektronik BT SM 120
Büttner
Nennleistung: 120 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Packmaß (LxBxH): 430 x 560 mm
Gewicht: 3 kg
weitere Leistungsstufen: keine
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 698 Euro
Büttner Elektronik MT SM 110 TL
Büttner
Nennleistung: 110 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Packmaß (LxBxH): 1106 x 420 mm
Gewicht: k.A.
weitere Leistungsstufen: 50 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 1189 Euro
Carbest Faltbares Solarmodul
Carbest
Nennleistung: 120 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Packmaß (LxBxH): 440 x 560 mm
Gewicht: 2,3 kg
weitere Leistungsstufen: keine
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 399 Euro
Goal Zero Nomad 100 Solar Panel
Goalzero
Nennleistung: 100 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 32
Packmaß (LxBxH): 520 x 394 mm
Gewicht: 4,6 kg
weitere Leistungsstufen: keine
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 599 Euro
Solara S409M32 Mobil plus
Solara
Nennleistung: 102 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 32
Packmaß (LxBxH): 612 x 674 mm
Gewicht: 3,5 kg
weitere Leistungsstufen: 110 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 1049 Euro
Solar Swiss KVM-110 faltbar
Solar Swiss
Nennleistung: 110 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Packmaß (LxBxH): 460 x 550 mm
Gewicht: 5 kg
weitere Leistungsstufen: 180 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 474 Euro
Portable Solaranlagen im Überblick
Viele Möglichkeiten bei festmontierten Solaranlagen
Geht die Tendenz zur festmontierten Anlage, lautet die nächste Frage, ob klassische Rahmenmodule mit Haltern auf dem Dach befestigt werden sollen oder ob flache, biegsame Paneele besser geeignet sind, die direkt aufgeklebt werden. Letztere Montageart kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn jeder Zentimeter Fahrzeughöhe eine Rolle spielt oder das Dach leicht gebogen ist, wie oft bei Campingbussen. Ein weiteres Argument für diese Paneele ist die Begehbarkeit.
Rahmenmodule, die mit Abstandshaltern auf dem Dach installiert werden – ähnlich wie auf Häusern – liefern dagegen in der Regel den höchsten Stromertrag bezogen auf Fläche und Anschaffungskosten. Insbesondere bei hohen Außentemperaturen haben hinterlüftet montierte Module Vorteile, weil sie sich nicht so stark aufheizen wie Panele, die direkt auf die Dachfläche geklebt werden. Heizt sich beispielsweise ein Modul von 20 auf 60 Grad auf, sinkt die Leistung um rund 20 Prozent.
Christian Haasz
Für die Montage von Solarmodulen auf dem Dach hat sich die Klebetechnik durchgesetzt, die mit etwas Sorgfalt auch von Laien durchführbar ist.
Wie viel Modulleistung auf dem Reisemobildach installiert werden sollte, lässt sich am besten mit einer Strombedarfsanalyse ermitteln. Wichtig für die Auslegung ist dabei die Überlegung, ob die Solaranlage den Strombedarf tatsächlich komplett und möglichst zu allen Jahreszeiten nachliefern soll oder ob eine Teilabdeckung genügt. Eine kleinere Solaranlage kann ein Stück weit durch eine höhere Batteriekapazität ausgeglichen werden. Die Berechnung liefert einen Wert für die benötigte Modulleistung in Wattpeak (Wp). Damit kann man dann an die Auswahl geeigneter Solarpaneele gehen.
Zuvor muss allerdings geklärt werden, welche Flächen auf dem Dach überhaupt noch frei sind für die Modulmontage. Dachhauben, -fenster oder Sat-Anlage nehmen oft schon einiges an Fläche ein, sodass unter Umständen gar nicht mehr so viel übrig bleibt. Ein Foto des Dachs oder eine Skizze, am besten mit Maßen versehen, erleichtert die weitere Planung ungemein. Solarmodule gibt es nicht nur im typischen Rechteckformat, sondern teils auch langgestreckt oder quadratisch. Bei Platzmangel empfehlen sich besonders hochwertige Paneele, die mit ihrem höheren Wirkungsgrad aus weniger Fläche mehr Leistung herausholen können. Der Vergleichswert ist dabei stets die Nennleistung (Wp), setzt man sie ins Verhältnis zur Modulfläche, lässt sich erkennen, welche Modelle besonders effizient arbeiten. Für solche Power-Module werden gezielt Einzelzellen mit besonders hohem Wirkungsgrad ausgesucht, für die Frontverglasung eine Scheibe mit höherer Lichtdurchlässigkeit verwendet oder mehr als die üblichen 36 Zellen eingesetzt, die im Zusammenspiel mit einem speziellen Solarladeregler eine höhere Stromausbeute versprechen.
Solaranlagen für die Dachmontage
Hier finden Sie Informationen und Fakten zu zehn Solaranlagen für die Dachmontage.
Büttner Elektronik Blackline MT 110 MC
Büttner
Solarmodul: MT SM 110 MC
Nennleistung: 110 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 72
Abmessungen (LxBxH): 1335 x 530 x 66 mm
Gewicht: 9 kg
weitere Leistungsstufen: 75/80/150/160/220/320 Wp
Solarladeregler: MT 150 PP
Typ: Serien-Regler
Max. Modulleistung: 150 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 699 Euro
Büttner Elektronik Power Line MT 120
Büttner
Solarmodul: Power Line MT 120
Nennleistung: 120 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 40
Abmessungen (LxBxH): 1449 x 530 x 66 mm
Gewicht: 9 kg
weitere Leistungsstufen: 190/240/380 Wp
Solarladeregler: MT MPP 170
Typ: MPP-Regler
Max. Modulleistung: 170 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 899 Euro
Büttner Elektronik CIS-Line MT 90 CIS
Büttner
Solarmodul: CIS-Line MT 90 CIS
Nennleistung: 90 Wp
Zellentyp: CIS-kristallin
Zellenzahl: 33
Abmessungen (LxBxH): 1325 x 605 x 66 mm
Gewicht: 12,8 kg
weitere Leistungsstufen: 65/130/180 Wp
Solarladeregler: MT-PP
Typ: Serien-Regler
Max. Modulleistung: 150 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 839 Euro
Büttner Elektronik Flat-Light 110
Büttner
Solarmodul: Flat-Light 110
Nennleistung: 110 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1120 x 540 x k.A. mm
Gewicht: 3 kg
weitere Leistungsstufen: 140/150/220/280 Wp
Solarladeregler: MT-PP
Typ: Serien-Regler
Max. Modulleistung: 150 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 949 Euro
Carbest CB-100
Carbest
Solarmodul: CB-100
Nennleistung: 100 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1200 x 550 x 35 mm
Gewicht: k.A.
weitere Leistungsstufen: 120 Wp
Solarladeregler: Carbest MPPT-Regler 12V/12A/165
Typ: MPP-Regler
Max. Modulleistung: 165 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 259 Euro
Emergoplus Power XS20 Solar
Emergoplus
Solarmodul: Power XS 100 W
Nennleistung: 100 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1200 x 540 x 30 mm
Gewicht: 8 kg
weitere Leistungsstufen: 130 Wp
Solarladeregler: XS20 Solar MPPT
Typ: MPP-Regler
Max. Modulleistung: 260 Wp
Batterietypen: k.A.
Setpreis: 299 Euro
Solara Profipack PP01
Solara
Solarmodul: S445M45
Nennleistung: 110 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1250 x 550 x 35 mm
Gewicht: 6,6 kg
weitere Leistungsstufen: 160/220 Wp
Solarladeregler: Solara SR 280 E
Typ: Serien-Regler
Max. Modulleistung: 280 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 399 Euro
Solara Power Pack P0P01
Solara
Solarmodul: S555M36Ultra
Nennleistung: 125 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1250 x 550 x 35 mm
Gewicht: 6,6 kg
weitere Leistungsstufen: 150/250/300 Wp
Solarladeregler: Victron 15 A
Typ: MPP-Regler
Max. Modulleistung: 440 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM/Lithium
Setpreis: 939 Euro
Solar Swiss 100 W
Solar Swiss
Solarmodul: KVM100-12
Nennleistung: 100 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1196 x 536 x 40 mm
Gewicht: 7,5 kg
weitere Leistungsstufen: 110/120/140/180/200/210 Wp
Solarladeregler: Steca Solsum 6.6F
Typ: Serien-Regler
Max. Modulleistung: 140 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 388 Euro
Solar Swiss 100 W superflach
Solar Swiss
Solarmodul: KVM100-12 superflach
Nennleistung: 100 Wp
Zellentyp: monokristallin
Zellenzahl: 36
Abmessungen (LxBxH): 1190 x 530 x 22 mm
Gewicht: 6,0 kg
weitere Leistungsstufen: 110/120/140/180/200 Wp
Solarladeregler: Steca Solsum 6.6F
Typ: Serien-Regler
Max. Modulleistung: 140 Wp
Batterietypen: Nass/Gel/AGM
Setpreis: 399 Euro
Festmontierte Solaranlagen im Überblick
Berechnung der nötigen Leistung
Und wie viel Modulleistung brauche ich, um autark stehen zu können? Das lässt sich mit einer Bedarfsrechnung zumindest grob abschätzen. Zunächst muss der persönliche Strombedarf analysiert werden, wie in folgendem Beispiel:
Tagesbedarf
- 10x LED-Lampen je 2 W für 4 Std. pro Tag = 80 Wh
- 1x Wasserpumpe mit 40 W für 0,5 Std. pro Tag = 20 Wh
- 1x Radio mit 20 W für 2 Std. pro Tag = 40 Wh
- 1x Fernsehgerät mit 20 W für 2 Std. pro Tag = 40 Wh
- 1x Haarfön (12 V) mit 150 W für 0,2 Std. pro Tag = 30 Wh
- 1x Kaffeemaschine über Wechselrichter mit 1200 W für 0,05 Std. pro Tag = 60 Wh
Summe = 270 Wh
+ 10% Speicherverlust 27Wh
Täglicher Strombedarf = ca. 300 Wh
Benötigte Solarmodulleistung
- Im Sommerbetrieb mit effektiver Sonnenscheindauer von vier Stunden: 300 Wh : 4 h = 75 W
- Im Dreijahreszeiten-Betrieb mit effektiver Sonnenscheindauer von einer Stunde: 300 Wh : 1 h = 300 W
Für den reinen Sommereinsatz würde damit ein Solarmodul mit 75 Wp genügen. Um von Frühjahr bis Herbst entsprechende Ladeleistung sicherzustellen, müssten es dagegen beispielsweise drei 100-Wp-Module sein.
Wie groß muss die Batterie sein?
Deckt die Solaranlage den Tagesbedarf ab, genügt es theoretisch, wenn die Batterie gerade diese Energiemenge speichern kann. Um auch für Regentage gerüstet zu sein und um schädliche Tiefentladungen des Akkus zu vermeiden, sollte man aber mindestens die drei-, besser vierfache Kapazität verfügbar haben. Es kommt hinzu, dass bei den gängigen Blei-Akkutypen nur rund 60 Prozent der Nennkapazität tatsächlich entnommen werden kann.
Das bedeutet für unser Beispiel:
- 300 Wh Tagesbedarf : 12 V Netzspannung = 25 Ah theoretische Mindestkapazität.
- Mal 3- bis 4-fache Sicherheit = 75–100 Ah nutzbare Kapazität.
- Mal Realentnahmefaktor 1,6 = 120–160 Ah Nennkapazität der Batterie.
Das Problem der Abschattung lösen
Büttner
Solaranlagen-Komplettset: Neben Modul und Laderegler finden sich darin Modulhalter, Dachdurchführung, Kabel und Klebematerial.
Ein Problem, das die Solarernte nicht selten beeinträchtigt, ist die Abschattung. Schon ein paar Blätter auf dem Modul oder der Schatten eines dicken Astes kann genügen, um die Ladeleistung deutlich zu schmälern. Sind mehrere der in Reihe geschalteten Zellen betroffen, sinkt die Modulspannung so weit ab, dass sie nicht mehr für die Batterieladung ausreicht – pro Zelle circa 0,5 Volt. Zwei kleinere Paneele sind darum oft effektiver als ein großes. Wenn dann nur das eine Modul von der Abschattung betroffen ist, liefert das zweite wenigstens noch die volle Spannung. Module mit 72 statt 36 Zellen arbeiten so ähnlich; sie sind praktisch zwei Module in einem Gehäuse.
Noch eleganter und effektiver umgehen die sogenannten CIS-Module dieses Problem. Ihre Zellen aus Kobalt-Indium-Diselenid sind als langgestreckte Streifen ausgeführt, die von Schattenflecken praktisch nie komplett verdunkelt werden. Damit sinkt lediglich der Ladestrom etwas ab, aber die Spannung bleibt erhalten. Insbesondere bei Montagesituationen, bei denen eine Teilverschattung, etwa durch eine benachbarte Sat-Antenne, praktisch regelmäßig im Tagesverlauf vorkommt, kann der Einsatz eines CIS-Moduls den Stromertrag merklich erhöhen. Nachteil der CIS-Module: Bei gleicher Watt-Leistung fallen sie größer und schwerer aus als klassische Silizium-Module.
Regler sorgen für aufbereiteten Strom
Im Prinzip könnte man das Solarmodul direkt an die Batterie anschließen, die effektive Ladeleistung wäre aber wenig zufriedenstellend. Darum sind die meisten Solaranlagen mit einem sogenannten Shunt- oder Serienladeregler ausgestattet, der den Ladestrom für die Batterie aufbereitet. Wichtig dabei: Der Regler sollte auf den Batterietyp einstellbar sein – neueste Geräte berücksichtigen bereits Lithium-Akkus und sehen auch einen Temperaturfühler für die Batterie vor. Außerdem muss der Regler zur Modulleistungpassen, besser noch leistungsstärker sein, um später eventuell ein weiteres Panel nachrüsten zu können. Manche Regler sind obendrein mit einem zweiten Ladeanschluss für die Starterbatterie ausgestattet.
Büttner
Für höchste Erträge sind MPP-Regler (Maximum Power Point) ideal.
Für Solaranlagen, die das letzte Quäntchen Ladeleistung herausholen sollen, gibt es zudem sogenannte MPP-Laderegler. Diese arbeiten nach dem Maximum-Power-Point-Tracking-Verfahren und liefern insbesondere dann mehr Ertrag, wenn Modul- und Batteriespannung weit auseinander liegen, also besonders bei kaltem Modul und leerer Batterie. In der Praxis ist ein spürbarer Mehrertrag aber nur dann zu erwarten, wenn man meist in kühleren Gefilden unterwegs ist und am besten Solarmodule mit 40 Zellen und damit höherer Spannung betreibt.
Im Internet finden sich Solaranlagen mit gleicher Modulleistung zu ganz unterschiedlichen Preisen. Bei der Auswahl sollte man bedenken, dass günstige Paneele oft nicht für den mobilen Einsatz ausgelegt sind und es auch bei Laderegler und Montagematerial große Qualitätsunterschiede gibt. Darum besser ein paar Euro mehr investieren, damit gilt: Einmal installiert, lange profitiert.
Tipps für die Montage
Archiv
Beim Aufsetzen des Moduls sollte man zu zweit arbeiten oder ein Luftkissen als Montagehilfe nutzen.
Der erste und wichtigste Schritt ist, die genaue Position für die Montage des Solarmoduls und der Dachdurchführung festzulegen. Bei einem mit Abstandhalter montierten Modul lässt sich die Dachdurchführung auch elegant verdeckt unter dem Panel platzieren. Allerdings sollte an der entsprechenden Stelle innen im Ausbau natürlich ein Hänge- oder Kleiderschrank vorhanden sein, um das Kabel geschickt, am besten in einem Kabelkanal, weiter nach unten führen zu können. Am besten installiert man den Solarladeregler in der Nähe der Bordbatterie oder des Elektroblocks, falls dieser einen entsprechenden Eingang besitzt. Vor dem Verkleben des Moduls begrenzt man die Klebestellen am besten ringsum mit Kreppband, sodass eine saubere Klebefuge gezogen werden kann.
Die Zukunft der Solarzelle
Monokristalline Solarzellen auf Siliziumbasis erreichen Wirkungsgrade von bis zu 26 Prozent – und sind damit nicht mehr weit von ihrem theoretischen Maximum von 29 Prozent entfernt. Große Effizienzsprünge sind hier also nicht mehr zu erwarten. Forscher haben zwar sogenannte Konzentratorzellen entwickelt, die mittels einer optischen Linse das Licht bündeln und durch Stapelung von bis zu vier Solarzellen aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien sogar Wirkungsrade von bis zu 46 Prozent erreichen. Die sehr hohen Herstellungskosten lassen solche Zellen aber nur für Spezialanwendungen wie Satelliten in Frage kommen.
Darum wird an Solarzellen auf Grundlage anderer Materialien geforscht, wie etwa auf organischer Basis, also aus Kohlenwasserstoffen. Diese organischen Solarzellen sind nicht nur günstig herzustellen, sondern auch in ganz unterschiedlicher Form einsetzbar, etwa als transparente Folie auf Fensterscheiben oder zu Kleidung verarbeitet. Der geringe Wirkungsgrad von maximal elf Prozent und die mangelnde Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen bremsen noch die Verbreitung. Ähnliches gilt für die Farbstoff- oder Grätzel-Solarzellen. Wie bei Pflanzen mit dem Chlorophyll werden hier Farbstoffe wie etwa Titanoxid eingesetzt, um das Licht zu absorbieren. Auch hier locken günstige Herstellungskosten etwa durch Druckverfahren.
Das größte Potenzial wird zur Zeit aber den sogenannten Perowskit-Solarzellen zugeschrieben. Diese, 2009 erstmals als Solarzelle eingesetzte Stoffklasse hat innerhalb von 10 Jahren Forschung bereits eine Steigerung des Wirkungsgrads auf über 20 Prozent erfahren, weitere Fortschritte sind zu erwarten. Und dabei sind Perowskit-Zellen günstig in der Herstellung und flexibel einsetzbar. Das größte Manko ist noch die mangelnde Resistenz der Zellen gegenüber Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit. Besonders viel verspricht man sich auch aus Kombinationen aus Silizium- und Perowskit-Zellen.