Eine netzunabhängige Solarstromanlage (ein autarkes PV-System) ist eine betriebsunabhängige Energiequelle und eine Lösung für viele Anwendungen, die nicht mit dem Stromnetz (netzabhängig) verbunden sind bzw. sein sollen. Dieses System muss jedoch richtig dimensioniert sein, um den täglichen Energieverbrauch zu decken und in der Lage sein, die verbrauchte Energie mittels Batterie zu ersetzen.

SOS electronic-Produktmanager František Ďuríšek präsentiert eine umfassende Lösung für eine netzunabhängige Anwendung zur Stromversorgung von elektrischen Geräten mit geringer Leistung, die in der Industrie, im öffentlichen Raum, in Haushalten und im Freizeitbereich Anwendung finden können. 

Die am häufigsten verwendeten netzunabhängigen Anwendungen für Solarmodule mit geringem Stromverbrauch:

• Autonome Straßenbeleuchtung – Parks, Parkplätze, Bushaltestellen
• Stromversorgung von Kamerasystemen
• Sicherheitseinrichtung für Gebäude oder Garten
• Stromversorgung für Bewässerungssysteme
• Luftzuführung für Teichwasser
• Pegelmessung für Bäche und Flüsse
• Fernerkundung und Messung verschiedener Parameter – Telemetrie 

Was braucht es für eine netzunabhängige Anwendung?

„Ich habe unsere SOS electronic-Produktpalette um Photovoltaikmodule (PV-Module) von Solarfam erweitert. Und um das Erstellen unseres eigenen netzunabhängigen Systems wirklich einfach und schnell zu gestalten, habe ich auch alle anderen notwendigen Bauteile wie Stromanschlüsse, ein passendes Kabel, aber auch einen Regler und eine Batterie hinzugefügt“, sagt František Ďurišek.

Die Liste aller verfügbaren Produkte für eine kleine, betriebsunabhängige Solaranlage finden Sie in unserem Lagersortiment und auch direkt unter dem Artikel. 

Solarmodul von Solarfam für 20 W und 30 W

„Für den Betrieb von Geräten mit geringerer Leistung reicht es meiner Erfahrung nach aus, ein Solarmodul mit 20 bis 30 W zu verwenden. Ein zu großes Solarmodul nimmt viel Platz ein, und der Mast, an dem es platziert werden soll, muss bereits eine robustere Bauweise haben, sodass die Lösung zur Nutzung der Sonnenenergie von Anfang an unnötig teuer wird“, meint Produktspezialist František Ďurišek von SOS electronic. 

Wir haben daher 2 Arten von Solarmodulen in unser Angebot an alternativen Energiequellen aufgenommen:  

• Das monokristalline 20 W Solarmodul mit der Kennzeichnung SZ-20-32M, mit einem schwarz eloxierten Aluminiumrahmen und frei geführten Anschlüssen. In diesem Fall haben wir 2 Anschlussmöglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, Anschlüsse hinzuzufügen und ein längeres Kabel anzuschließen. Im zweiten Fall, wenn sich der Regler und die Batterie in der Box möglichst in der Nähe zum Solarmodul befinden sollen, führen wir die Kabel durch eine Tülle (z. B. M 12 x 1,5 ECO) direkt in die Box.
• Das 30 W Solarmodul Solarfam SZ-30-36M verfügt über vorinstallierte Anschlüsse, sodass nur noch die entsprechenden Gegenstücke gekauft werden müssen, die im nächsten Absatz thematisiert werden. 

Leistungssteckverbinder mit 2,5 mm² Kupferleiterquerschnitt

Wir haben zwei DC-Leistungssteckverbinder von STÄUBLI für kleine Solarmodule ausgewählt, namentlich PV-KST4/2.5 PV und PV-KBT4/2.5 PV.  

Wir haben uns auf Leistungssteckverbinder mit einem kleinem Querschnitt konzentriert, da Steckverbinder mit größeren Querschnitten, also 4 mm² oder 6 mm^2, marktüblich sind. Natürlich können auch größere Querschnitte verwendet werden, doch für unsere Anforderungen ist diese Lösung nicht erforderlich. Größere Querschnitte haben in unserem Fall keinen Vorteil und sind üblicherweise teurer.

Solarkabel

Ein wichtiger Bestandteil jedes Solarprojekts ist ein speziell für Photovoltaikanwendungen geeignetes Kabel für den Innen- und Außenbereich.  

Für ausgewählte Steckverbinder für Kabel mit einem Kupferquerschnitt von 2,5 mm² empfehlen wir die Verwendung des 1-adrigen Kabels FLEX-SOL-EVO-TX 2.5 1 m (62.7430-91021) von Stäubli, das angenehm flexibel und leichter ist als Kabel mit einem größeren Kupferquerschnitt. Die Isolierung hält UV-Strahlung und Witterungseinflüssen stand.

Zum sicheren Crimpen der Steckerkontakte an das Solarkabel empfehlen wir die Crimpzange PV-CZM-BS (32.6025), ebenfalls von Stäubli.

MPPT-Solarregler. Mit oder ohne Display?

Ein weiterer wichtiger Bestandteil des netzunabhängigen Solarstromsystems ist der Regler. Es gibt 2 Arten marktüblicher Regler. Dies sind PWM- und MPPT-Regler. Wenn wir ein Solarmodul mit einem Regler der Art MPPT verbinden, erzielen wir etwa 20 % mehr Energie im Vergleich zu einem PWM-Regler.

Wir haben 2 Arten von MPPT-Solarreglern von Solarfam ausgewählt: 

• MPL15 (12/24 V, 15 A), an den wir nur einen Bleibatterie anschließen können, und
• SX1045 (12 V, 10 A), bei dem wir den Batterietyp auswählen können – entweder Blei- oder LiFePO₄-Batterie. Darüber hinaus verfügt dieser Regler über ein LCD-Display, an dem wir den oben genannten Akkutyp sowie die Trennpunkte der Geräte vom Akku einstellen können. Somit können auch die Spannung im System und der Batteriestatus angezeigt werden und der Ladezustand über den Tag überwacht werden. Dieser Solarregler hat einen Anschluss für einen Temperatursensor und bietet IP32-Schutz.

Beide Solarregler verfügen außerdem über einen 5 V Ausgang für den Anschluss von Geräten. Beide Regler sind zwar etwas überdimensioniert, passen aber mit ihren Parametern dennoch voll und ganz zu unseren kleinen betriebsunabhängigen Solaranlagen.

Batterien

Der letzte und wichtigste Teil unserer netzunabhängigen Solaranlage ist die Batterie. Wir wählen diese nach der Art der Anwendung und Nutzung unserer Solaranlage aus. 

„Allerdings gilt es hinsichtlich der Batterien zu bedenken, dass selbst bei Photovoltaikmodulen mit kleiner Ausgangsleistung der Akku nicht unterdimensioniert sein darf, damit sich beispielsweise lange Regentage nicht als unangenehme Überraschung entpuppen“, so František Ďurišek weiter. 

Als erste Wahl empfehlen wir diese beiden Bleibatterien:  

• NP12-12 – eine Bleibatterie mit 12V, 12 Ah von Yuasa als minimale Batteriekapazität für ein kleines Solargerät.
• Falls wir beim Gerätetest jedoch feststellen, dass die Leistung nicht ausreicht, empfiehlt es sich, eine Batterie mit größerer Kapazität zu verwenden. Zum Beispiel SWL780V mit einer Kapazität von bis zu 28 Ah in einem Set mit 2 Modulen, die in verschiedene Winkel gedreht werden können, um die Sonnenenergie länger nutzen zu können. 

Der Solarregler SX1045 kann jedoch auch an LiFePO₄-Batterien wie z. B. XCell 12.8-6 (LFP126) oder CE-12/20 angeschlossen werden, was sich auf Dauer als kostengünstiger erweisen kann. 

Tipp zur Erweiterung der netzunabhängigen Solaranlage 

Wenn wir während der Nutzung unserer Photovoltaikanlage feststellen, dass uns noch Energie fehlt, können wir problemlos ein weiteres Solarmodul in Reihe oder parallel dazu schalten. Wenn wir es außerdem in einem anderen Winkel anschließen, können wir das Sonnenlicht den ganzen Tag über effizienter nutzen.

Die von uns für dieses netzunabhängige System ausgewählten Solarregler ermöglichen eine solche Konfiguration. Wir können den Regler MPL15 problemlos an 2 in Reihe geschaltete Solarmodule anschließen, da die maximale Eingangsspannung von den Modulen zum Regler 75 V beträgt.

Wenn wir den Regler SX1045 und in Reihe geschaltete Solarmodule verwenden, beträgt die maximale Eingangsspannung des Reglers 45 V, womit bereits die Grenze der zulässigen Spannung erreicht ist. Wir können die Eingänge mit einem Varistor schützen oder die Solarmodule einfach parallel schalten.

Wir sind davon überzeugt, dass Sie dieser Artikel dazu inspiriert hat, Ihr netzunabhängiges Solarstromsystem für eine Vielzahl von Anwendungen zu erstellen. 

Sind Sie an weiteren Informationen zu Produkten von Solarfam oder an einer technischen Beratung für die Auswahl einer geeigneten Lösung interessiert? Oder haben Sie sonstige Fragen oder Anliegen? Bitte füllen Sie einfach das folgende Formular aus und wir helfen Ihnen gerne weiter.