Ein tragbares Solarmodul erzeugt bei direkter Sonneneinstrahlung etwa 5-6 Ampere Strom. Die meisten tragbaren Solarmodule haben eine Leistung von etwa 100 W, was einer „maximalen Stromstärke“ von 5,5-6 A und einer „maximalen Spannung“ von 17-18 V entspricht. Wie das Wort „Maximum“ schon andeutet, handelt es sich dabei um Ausgangswerte unter perfekten oder Laborbedingungen.
Unter realen Bedingungen kann die Stromstärke, die ein tragbares Solarmodul erzeugt, zwischen 50 und 100 % der oben genannten Werte schwanken. Die Anzahl der Ampere hängt von Faktoren wie der Sonneneinstrahlung, dem Winkel der Sonnenstrahlen und der Sauberkeit der Module ab. Tragbare Solarmodule sind eine hervorragende Möglichkeit, Ihre Geräte teilweise oder vollständig mit Strom zu versorgen. Viele Besitzer von Wohnmobilen oder Wohnwagen oder Solaranwender verwenden tragbare Module mit einem Laderegler, um Batterien zu laden, die dann mehrere Geräte mit Strom versorgen.
Die Leistungsabgabe von tragbaren Modulen verstehen
Die von Solarmodulen erzeugte Stromstärke ist zwar eine wichtige Information, aber sie ist Teil einer größeren Gleichung. Das Verständnis der Grundlagen der Solarstromleistung ist unerlässlich, um ein solides System einrichten zu können. Im Folgenden werden einige Begriffe und ihre Bedeutung bei der Auswahl eines tragbaren Solarmoduls erläutert:
Watt (Leistung):
Das grundlegende Maß für die Leistung eines Solarmoduls ist „Watt“. Es handelt sich um eine Leistungseinheit, die sich aus der Spannung und der Stromstärke des Moduls ergibt.
Watt (Leistung) = Volt (Spannung) × Ampere (Stromstärke)
Jedes tausend Watt wird auch als Kilowatt (kW) bezeichnet. Am Beispiel eines 100-Watt-Solarmoduls ergibt sich aus den Spannungen und Ampere der Wert von hundert Watt:
100W = 18V × 5,56A
Ampere (Strom):
Strom ist die Übertragung von elektrischer Ladung, genauer gesagt von Elektronen, von einem Punkt zu einem anderen, was zu dem führt, was wir Elektrizität nennen. Die Einheit für die Messung von Strom ist Ampere, umgangssprachlich auch Ampere genannt.
Volt (Spannung):
Spannung kann grob als die Kraft beschrieben werden, mit der Strom von einem Punkt zum anderen fließt. Diese Kraft ergibt sich aus einer Differenz des elektrischen Potentials (Unterschied im Ladungszustand) in zwei Punkten.
Ampere-Stunden/Ampere-Stunden (Batteriekapazität):
Wie aus dem Namen ersichtlich, sind Ampere-Stunden die Kapazität der Batterie, die sich aus der Multiplikation von Ampere und Stunden ergibt. Sie gibt an, wie viele Ampere in den gegebenen Stunden pro Tag abgegeben werden können. Dies lässt sich am besten anhand eines Beispiels verstehen:
Eine 100Ah-Batterie bedeutet, dass 10 Ampere Strom für 10 Stunden oder 5 Ampere für 20 Stunden aus ihr entnommen werden können.
10A × 10 Stunden = 100Ah
5A ×20 Stunden = 100Ah
Dies gilt nicht nur für die Energie, die der Batterie entnommen wird (Entladung), sondern auch für die Energie, die zum Laden der Batterie zugeführt wird. Das 100-W-Panel, das wir zuvor besprochen haben, hat einen maximalen Strom von 5,56 Ampere. Unter der Annahme, dass das Panel unter idealen Bedingungen arbeitet (Spitzenkapazität), können wir die Anzahl der Stunden ermitteln, die erforderlich sind, um die Batterie (100Ah) vollständig zu laden.
5,56A × x Stunden = 100 Ah
Stunden = 100 ÷ 5,56 = 17.98
Wattstunde (Energie):
Das Watt ist zwar die Einheit für die Leistung, bezeichnet aber nur die pro Stunde erzeugte oder verbrauchte Elektrizität, so dass eine andere Einheit erforderlich ist, die auch die Zeit berücksichtigt, in der die Leistung verbraucht oder erzeugt wurde. So ergibt die Multiplikation von Watt und Stunde die Wattstunde (Wh). Jede 1000 Wh wird auch als Kilowattstunde (kWh) bezeichnet. Ein Beispiel: Ein 100-Watt-Panel, das 4 Stunden lang Spitzenstrom erzeugt, ergibt:
100W × 4h = 400Wh oder 0,4kWh
Kopplung eines tragbaren Solarpanels mit einer Batterie
Solarpanels sind hilfreiche Geräte, um kostenlose, saubere und allgegenwärtige Energie zu nutzen. Allerdings ist es nachts und an bewölkten Tagen schwierig, sich ganz auf die Sonnenenergie zu verlassen. Es kann vorkommen, dass tagsüber mehr Sonnenlicht vorhanden ist, als für die Stromerzeugung benötigt wird, und manchmal gibt es weniger, als benötigt wird.
Es ist unmöglich, Sonnenlicht zu speichern, aber Batterien ermöglichen es, die von der Sonne erzeugte Energie zu speichern und später zu nutzen, wenn kein direktes Sonnenlicht vorhanden ist, wie z. B. am Abend oder in der Nacht. Die Kopplung eines tragbaren Solarmoduls mit einer Batterie ist relativ einfach, unabhängig davon, ob es sich um eine Bleisäurebatterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie handelt.
Bei einer direkten Kopplung müssen zwei einfache elektrische Verbindungen hergestellt werden – der Pluspol des Moduls wird mit dem Pluspol der Batterie verbunden und das Gleiche gilt für die Minuspole.
Wie bereits erwähnt, haben Solarmodule eine Nennspannung von 17-18 V. Batterien hingegen sind fast immer auf 12 V ausgelegt. Die Kopplung eines 18-V-Panels mit einer 12-V-Batterie ist ideal, um sicherzustellen, dass der Strom immer von einem höheren Potenzial (Solarpanel) zu einem niedrigeren (Batterie) fließt und nicht andersherum. Allerdings werden Paneele, die mit 12-V-Batterien kompatibel sind, oft als 12-V-Solarpaneele bezeichnet.
Bevor Sie Ihre Solarmodule mit Ihren Batterien koppeln, stellen Sie sicher, dass Sie einen guten Einrichtungsleitfaden für tragbare Solarmodulsysteme durchgehen.
Laderegler
Während Solarmodule direkt mit Batterien gekoppelt werden können, wird empfohlen, einen Laderegler zwischen den beiden zu installieren. Ein Laderegler hilft, die Batterie energieeffizienter und optimaler zu laden. Je nach Sonneneinstrahlung während des Tages können die Spannung und die Stromstärke, die ein tragbares Solarmodul erzeugt, schwanken und manchmal sogar bei Null liegen. Ein Laderegler sorgt dafür, dass diese Schwankungen geglättet werden, während die Energie an die Batterie weitergeleitet wird.
Typischerweise erfüllt ein Laderegler die folgenden Zwecke:
- Steuerung der Stromentnahme aus der Batterie
- Verhindern von Überladung der Batterie
- Verhindern von Rückstrom von der Batterie zum Panel
- Ableiten von überschüssigem Strom (Shunt-Laderegler) zu einer anderen Last
- Überwachung der Batterietemperatur
Es gibt zwei Haupttypen von Ladereglern – PWM (Pulse Width Modulator) und MPPT (Maximum Power Point Tracking). Ohne auf die technischen Details einzugehen, sind MPPT-Laderegler effizienter und leistungsfähiger, da sie die maximale Leistung selbst verfolgen können, um das Spannungs- und Stromniveau anzupassen. Sie sind zwar etwas teurer, aber die Kosten sind es wert, und daher werden sie heutzutage immer häufiger eingesetzt.
Für komplexere Systeme kann ein Batteriemanagementsystem eingesetzt werden, das auch die Aufgabe hat, den Status des Systems zu melden. Einmal installiert, kann es auch dabei helfen, die Effizienz von tragbaren Solarmodulen zu messen.
Wie viel Ampere erzeugt ein 100-Watt-Solarmodul?
Wie bereits erwähnt, erzeugt ein 100-Watt-Solarmodul etwa 5,56 A Strom. Je nach Intensität und Anzahl der Stunden direkter Sonneneinstrahlung während des Tages erzeugt das Modul zwischen 20 und 30 Amperestunden (Ah) während des Tages. Das bedeutet aber nicht, dass eine 30-Ah- und eine 12-V-Batterie ausreichen sollten. Warum?
Batterien dürfen nicht vollständig entladen werden, da dies zu Schäden an der Batterie führen kann. Batterien dürfen nur bis zu 60 % ihrer Kapazität entladen werden, bei Tiefzyklusbatterien bis zu 80 %. Daher ist in unserem Fall eines 100-Watt-Panels eine 50-Ah-, 12-V-Batterie besser geeignet.
Wie viel Ampere erzeugt ein 200-Watt-Solarmodul?
200W ist jetzt eine übliche Größe für tragbare Module, dank besserer Wirkungsgrade, die zu kleiner werdenden Modulen führen. Ein 200W-Panel kann im Gegensatz zu einem 100W-Panel zwei verschiedene Arten von Spannungsausgängen haben:
- 28V (geeignet für ein 24V-System)
- 18V (geeignet für ein 12V-System)
Das Folgende ist die aktuelle Generation von 200W-Panels:
- Für 28V-Paneele – 7 Ampere
- Für 18V-Paneele – 11 Ampere
Natürlich hängen die oben genannten Werte und damit die erzeugte Strommenge von den zuvor genannten Faktoren ab. Wenn wir eine 12-V-Batterie mit einem kompatiblen 200-W-Panel (18 V) aufladen, können wir täglich bis zu 50 Amperestunden Solarstrom erzeugen, vorausgesetzt, es gibt direktes Sonnenlicht. Eine 60Ah Tiefzyklusbatterie oder eine 75Ah Normalbatterie sollte in diesem Fall ausreichen.
Was kann ein tragbares Solarmodul leisten?
Solarenergie ist eine ungeheuer flexible Technologie. Sie kann für alles verwendet werden, von Taschenrechnern und Armbanduhren bis hin zu Städten und Gemeinden. Tragbare Solarmodule können für fast alles verwendet werden. Mit einer Reihe von 100- oder 200-Watt-Panels kann man ein Wohnmobil oder einen Wohnwagen und sogar ein richtiges Haus mit Strom versorgen, wenn man genügend Panels hat.
Die Frage ist jedoch, wofür sind tragbare Panels am besten geeignet? Wenn es um Solarmodule geht, gibt es keine Einheitsgröße.
Die Anwendung eines Moduls hängt hauptsächlich von seiner Größe und Leistung ab. Tragbare Paneele sind daher eine ausgezeichnete Wahl für Wohnwagen mit einer Doppelbatterie oder einfache netzunabhängige Campinganlagen, aber nicht so sehr für Solaranlagen zu Hause.
Für eine durchschnittliche Systemgröße von 6 kW würden Sie 60 Paneele mit einer Leistung von 100 W benötigen, im Vergleich zu nur 17 Paneele mit einer Leistung von 350 W. Zweifellos würde dies Ihr Haus energieeffizienter machen, aber zu höheren Kosten.
Dies ist finanziell nicht sehr sinnvoll, da die Paarung vieler 12-V-Solarmodule die Komplexität Ihres Systems erhöht und die Kosten für die Solarmodule erheblich steigen. Der damit verbundene höhere Verdrahtungsaufwand verstößt auch gegen elektrotechnische Empfehlungen. Größere Paneele sind daher die bessere Wahl für Ihre Heimverbesserungen.
Tragbare Paneele sind jedoch die perfekte Wahl für Solarpaneel-Kits für die Stadt, wie z. B. netzunabhängige Kits für mobile Hütten, die ein paar LED-Leuchten, einen kleinen Ventilator und ein mobiles Gerät betreiben können. Die meisten Menschen verwenden tragbare Solarmodule, um eine 12-V-Batterie aufzuladen und sie dann für einen bestimmten Zeitraum als Energiequelle zu nutzen.
Die meisten erstklassigen tragbaren Solarmodule halten sogar mehr als 20 Jahre, was sie zu einer guten Investition macht. Tragbare Solarmodule ersetzen oft die sperrigen und Rauch erzeugenden Dieselgeneratoren. Zusammen mit der Verbesserung Ihrer Energieeffizienz trägt dies einen winzigen Teil zur Verlangsamung des Klimawandels bei.