Sinn und Zweck dieses HowToDo ist es einen Leitfaden zu erstellen was man bei der Planung als Anfänger beachten sollte. Das ganze wird anhand eines Beispiels einer Gartenhüttenanlage und den Anforderung von Herrn Max Musterman als Beispiel durch gerechnet.

Zu aller erst bestimmt man seinen Verbrauch. Im Pv Forum fragen wir fast immer nach Wh (Wattstunden am Tag)

Dies ist sehr einfach. Zuallererst erstellt man eine Liste mit allen notwendigen Geräten

Macht in Summe 510Wh pro Tag

Nun wisssen wir was pro Tag verbraucht wird, damit aber nicht genug, jetzt muss noch abgeklärt werden wie oft pro Woche und zu welcher Jahreszeit der Bedarf besteht.

Zum Beispiel macht es einen Unterschied ob diese eine kleine Inselanlage nur am Wochenende bzw. 1-2 Tage pro Woche, oder ob sie jeden Tag benötigt wird. Weiteres ist es auch von Relevanz zu welcher Jahreszeit sie verwendet wird. Generell kann man empfehlen eine Inselanlage nicht für den Winter zu planen, da die Kosten explodieren, wenn man die schlechte Einstrahlung im Winter kompensieren möchte. Mehr dazu aber dann bei der Wahl der Module.

Ich möchte hier nicht zu sehr ins Detail gehen, denn das verwirrt den Anfänger meist mehr als es nützt. Prinzipiell gibt es 2 Arten/Typen von relevanten Modulen

• Monocrystaline (Schwarz)
• Polycristaline (Blau)

Prinzipiell ist es vollkommen egal ob man Mono oder Poly nimmt, auch wenn hier viele sagen Mono ist besser bezüglich Schwachlichtverhalten usw. Die Auswirkungen für eine kleine Insel sind so minimalistisch, dass es gesamt gesehen absolut keinen Rolle spielt. Vergleichbar mit mit dem Angebot an unterschiedlichen Wassersorten für einen Durstigen. Ein 100Wp Poly-Modul liefert genauso 100Wp wie ein monocrystallines Modul. Der einzige praktisch relevante Unterschied - bis auf die Farbe - ist, dass Polymodule minimalst größer als Monocrystaline Module selber Leistung sind, denn wird reden hier von einem niedrigen einstelligen Bereich mit Zentimeterabweichung. Polymodule sind auch günstiger. Im Endeffekt kann man frei eintscheiden was einem besser gefällt, technisch gesehen spielt es keine Rolle

Auf die dritte Variante „Dünnschicht“ Module möchte ich hier nicht eingehen, da bei einer Neuanschaffung davon abzuraten ist, speziell bei bei kleinen Inseln. Kurz zusammengefasst: Billig, aber mehr als der doppelte Flächenbedarf nötig. Schwer und durch hohe Spannung teurer Laderegler erforderlich.

Zum grundlegenden Verständnis für die Menge muss man wissen, dass ein 100Wp Module eine maximale Leistung von 100W unter idealen Bedingungen erreichen kann, jedoch nicht den ganzen Tag durchgängig 100W bereitstellen kann.

Die folgenden Werte gelten für den Standort München. Wie diese Werte zu interpretieren sind steht anschließend.

Wertherkunft Quelle: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

Diese Werte stehen für einen Multipliaktionsfaktor im jeweiligen Monat nach Modulaufstellung und Ausrichung.

Beispiel: Monat Juli(7) bei 20° Neigung und SÜD Ausrichtung hat den Wert 4,06. Dies Bedeutet, dass man durchschnittlich mit einem 100Wp-Modul mit 100W mal 4.06 rechnen kann. Das heißt ein 100Wp-Modul liefert im Juli ca. 406Wh an „durchschnittlicher“ Energie pro Tag. Man bachte den Punkt durchschnittlich. Es gibt immer Schönwetter- und Schlechtwetterphasen.

Wie man der Tabelle entnehmen kann, ändern sich diese Werte je nach Monat, Ausrichtung O/W oder Anstellwinkel.

Grob zusammenfassend wird als Faustregel folgendes angenommen: Winter 1 Frühling 2-3 Sommer 4 Herbst 1,5-2,5

Unsere Garteninsel von Herrn Mustermann hat wie oben berechnet einen Verbrauch von 490Wh pro Tag. Herr Musterman will vorrangig jeden Tag/Woche im Sommer dort sein aber auch 1-2 Tage im Früjahr und Herbst.

Für den Sommer betrachtet, wo Herr Musterman jeden Tag anwesend ist, ergibt sich somit ein täglicher Bedarf von 490Wh. Durch Faktor 4 im Sommer würde das theoretisch

490Wh/4 ⇒ 122Wp Modulleistung entsprechen.

Im Herbst und Früjahr, wo her Mustermann nur jeden dritten Tag anwesend ist, würde dies ebenfalls ausreichen.

Da dies aber eine theoretisch Rechnung ist, muss man für die Praxis wesentlich großzügiger rechnen. Mit Modulleistung steht und fällt die Insel. Deshalb wäre es bei täglichem Bedarf auch anzuraten „mindestens“ Faktor 2 für einen Sommerbetrieb zu installieren, da man ansonsten eine sehr große Batterie benötigt um die Schlechtwetterphasen überbrücken zu können ohne im wortwörtlich Dunklen sitzen zu müssen.

490Wh/2 ⇒ 245Wh

Somit könnte man 2x130Wp oder 3x100Wp installieren. Meine persönliche Empfehlung sind eher 300Wp. Damit wird der Gesamtbetrieb einfach problemloser.

Herr Mustermann hat nur 12V Geräte deshalb entscheidet er sich für ein 12V Batteriesystem

Über Module und die Wahl des Ladereglers hat er sich HIER PWM oder MPPT Ladereglerinformiert und sich auf Grund dessen für einen PWM Regler entschieden, der perfekt zu den 3 gekauften 100Wp Modulen passt. Diese 3 Module müssen nun parallel verschalten werden (NICHT SERIELL). Damit addiert sich der Modulstrom, denn ein Modul hat 5,5A Leistung

5,5*3 = 16,5A

Somit weiß man, dass man mindestens einen 20A Laderegler benötigt. Als Beispiel wäre dafür z.B eine Steca Pr2020 anzuführen.

Die Module selbst haben meist alle MC4 Stecker. Dafür bietet es sich an MC4 Y Adapter zu kaufen damit ist das schnell erledigt

Als Batterie sollte man von der Größe ca 3-4 Tage Puffer einrechnen

Das heißt bei einem Tagesbedarf von

490wh \ 12V System * 3 tAGE ⇒ 490\12*3 ⇒ 122Ah Batteriekapazitätsbedarf

Da man eine Batterie aber niemals zu 100% entleeren darf muß man hier die Batteriekapazität verdoppeln. Somit ergibt sich ein Batteriebedarf von 244Ah. Daraus kann man ableiten, dass man hier eine 230Ah Batterie als passend nehmen kann.

Welche Batterie dann zu einem am besten passt kann man hier nachlesen Bleibatteriearten

Empfehlung geht im Falle einer Garteninsel mit Batterielagerraum im offenen Geräteschuppen zu einer normalen zyklenfesten Flüssigsäurebatterie wie z.B Banner Energybull, oder etwas robusteres Trojan T105

Wichtig auch hier anzumerken eine offene Batterie produziert bei Ladung ein Wasserstoff/Sauerstoffgemisch. Dies ist auch als Knallgas bekannt, welches ab einer Konzentration von 5% eine zündfähig explosive Mischung bildet. Die offene Flüssigsäurebatterie darf deshab nicht im geschlossenen Innenraum gelagert werden.

Die Wahl der richtigen PV Kabel hängt von der jeweiligen Stromstärke ab. Im Gegensatz zu einen 220V Hausverkabelung wo durch hohen Spannung viel dünnere Kabel verwendet werden können, gelten in der PV ganz andere Richtlinien. Der Spannungsabfall an zu dünnen Kabel durch die viel niedrigere Spannung stellt hier schon lange zuvor ein viel größeres Problem dar, bevor ein Problem durch Überbelastung auftritt.

Prinzipiell gilt es hier einen maximalen Spannungsabfall wie in der Tabelle anzustreben

Das gilt für PVleitungen von den Modulen bis zum Laderegler. Um dies zu erleichtern gibt es auch viele online Rechner wo man einfach die Längen des Kabels, die Spannung und den Strom eingibt.

Hier gibt es den Link zu dem Wikieigenen Leitungsrechner

Sicherungen sind bei kleinen PV Insel nur nach dem Laderegler erforderlich. PV Leitungen zuleitung von den Modulen bis zum Laderegler selbst benötigen keine Sicherungen, da die Leitungen bezugnehmend auf Spannungsabfall bereits viel dicker gewählt werden, sodass sie durch den Modulstrom nicht überlastet werden können. Die gilt auch für den Fall eines Kurzschlusses der Leitungen.

Batterieseitig muß eine entsprechende Sicherung, am besten bereits knapp am Batteriepol vorhanden sein sodass im Falle eines Kurzschlusses an keiner der beiden Batterieleitungen weiteren Schäden enstehen. Ebenfalls müssen im Falle von 12V DC Versorgungsleitungen diese gegen Kurzschluss und maximale Leitungsbelastbarkeit abgesichert werden.

Der Wechselrichter/Spannungsumwandler kurz WR ist ein sehr umfangreiches Thema und deshalb wird an dieser Stelle hier nur sehr kurz darauf eingegangen. Der WR hat den Sinn und Zweck aus der Batterie 230V AC zu erzeugen. Wichtig anzumerken ein WR verbraucht immer Strom wenn er eingeschalten ist, egal ob ein Gerät daran angeschlossen ist oder nicht. Dieser Umstand wird bei kleinen Anlagen sehr oft verkannt und hat zur Folge das die Batterie permanent belastet wird und die Leistung oftmals nicht ausreicht. Diesen permanenten Verbrauch muss man dann zu seinem Gesamtverbrauch in 24h hinzurechnen. Weiters gilt die Regel „für Dauerbetrieb größer ist nicht gleich besser“. Ein großer WR mit 2000W der nur hin und wieder mit 300W belastet wird, hat oft den 2 oder 3fachen Eigenbedarf als ein kleiner 800W WR. Deswegen ist es unsinnig, abgesehen von den Kosten für den kleinen Bedarf einen sehr große WR sich anzuschaffen. Ein kleiner 600W WR hat z.B. ca nur ⇐ 0.6A Eigenbedarf pro Stunde, ein 2000W WR oft schon über 1.5A. Noch relevanter wird es dann in der Qualität besser einen kleinen qualitative WR kaufen als ein billige großen aus Billigproduktion. Die Regel wer billig kauft, kauft 2mal trifft aus vielfacher Praxiserfahrung gerade bei Wechselrichtern immer wieder voll zu.

Generell unterscheiden sich gute von schlechten Wechselrichter durch den Eigenverbrauch und die Robustheit, wie auch Möglichkeiten der automatischen Standbyabschaltung bei wenig Verbrauch. Die Sache mit der Robustheit ist kein Ammenmärchen, sondern dahinter steckt wirklich ein Bauartbedigter Unterschied. Günstige Insel WR werden fast Ausschließlich mit kleinen Trafos in Hochfreqenz Technologie hergestellt dies bedeutet eine sehr hohe Belastung von Komponenten bei Anlaufströmen wie sie Pumpen Kompressoren und vorallem für Inseln relevant Kühlschränke erzeugen. Hochwertige Geräte werden als Trafo Niederfrequenz ausgeführt mit große schweren Ringkerntrafos die vereinfacht gesagt wie einer Art von Puffer wirken für hohe Spitzenströme. Dies hat folglich eine wirklich sehr sehr hohe Steigerung der Robustheit und Langlebigkeit zur Folge. Durch das bessere „wegstecken“ von Spitzeströmen sind diese Geräte auch wesentlich überbelastbarer. Erkennt man auch oft an Dingen wie 1000w Dauerleistung 2000W Spitze für nur 25ms. Gute Geräte schaffen die doppelte bzw manchmal auch 3 fache Leistung für 5 Sekunden.

WR werden mit reine Sinus und modifizierten Sinus hergestellt. Die allgemeine Empfehlung gibt für den universelle Einsatz generell vor sich für einen reinen Sinus WR zu entscheiden, da einige Endgeräte mit modifiziertem Sinus Probleme haben, und darunter sowohl der WR wie auch die Endgeräte leiden,, auch wenn man es nicht immer sofort offensichtlich bemerkt. Hochwertige Geräte werden heute so gut wie garnicht als modifizierte Sinus WR hergestellt

Jeder Wechselrichter besitzt einen Tiefentladeschutz. Dieser ist aber generell bei alle Insel WR auch den teuren für den betrieb mit PV Anlagen nur als absolute Notabschaltung zu verstehen. Hier ist im unbeaufsichtigten Dauerbetrieb mit geeigneten Systemen, wie Batteriemonitoren und Remoteabschaltung entgegen zu wirken, welche den WR im Dauerbetrieb schon viel früher vom System trennt. Viele neigen dazu deswegen einen WR an eine Abstellbaren Lastausgang des Laderegler zu hänge. Bitte dies jetzt erstnehmen. DIES IST BIS auf Ausahmefälle generell verboten., und wird über kurz oder lang jeden Lastausgang zerstören der nicht explizit kurzschlussfest ist.

Gerade bei sehr kleinen Gartenhüttensystemen sollte man sich auf Grund des Eigenbedarfes und der dadurch erforderlichen Vergrößerung der Anlage deshalb zuvor unbedingt überlegen ob man wirklich 230V AC zwingend benötigt. Beleuchtungen sind im DC 12V Bereich sehr einfach zu bekommen. Bitte unbeding an LED Denken. Auch Radio kann am einfachsten ein Autoradio verwendet werden. Für Laptop/Tablets und Smartphones gibt heute ebenfalls aus dem KFZ Bereich die passenden 12V Adapter so das bei kleine Anlagen man sich einen WR sehr oft generell sparen kann.