Sie sind hier: Global-Wanderer > Wanderer > Innenausbau > Elektrik > Stromversorgung > Solaranlage Die Solaranlage im WandererDie PV- (Photo-Voltaik) oder Solaranlage ist nach der LichtMaschine die 2. Quelle für Strom im Wanderer ... und gut geeignet, einen in den Wahnsinn zu treiben! Der Grund: Wer hat schon fundierte Kenntnisse zur Konfiguration und Auswahl einer solchen Anlage? Ich jedenfalls nicht, also mußte wieder einmal gründlich recherchiert werden. Wer erst einmal die Begrifflichkeiten rund um das Thema Solarstrom verstehen und einordnen will, dem kann ich folgende Links wärmstens empfehlen:
Wer also spätestens nach den Infos aus Reisemobilist.de begriffen hat, das er mit einem Komplettpaket aus dem Internet oder von einem WoMo-Händler schon nach kürzester Zeit mit grauem Himmel und tiefstehender Sonne am Ende seiner Stromkapaziäten angekommen ist, der muß tiefer ins Thema einsteigen. Die nächste Möglichkeit: Man verläßt sich auf ein (Komplett-) System wie z.B. von der Fa. Büttner angeboten. Die Firma genießt tatsächlich einen außergewöhnlich guten Ruf und wird sicherlich auch exzellent beraten. Wer dann aber mit dem Preis für seine Anlage konfrontiert wird, dem knicken spätestens jetzt die Beine unter dem Leib weg ... Da war doch noch was ...? Stimmt, Amazon, eBay & Co. und auf einmal findet man zu einem Bruchteil des Geldes jede Menge Wp`s (WattPeak, übliche Leistungsgröße für Solarmodule). Doch hier steckt der Teufel im Detail! Zum einen sind die Angaben billiger Massenprodukte aus China mit äußerster Vorsicht zu genießen -genauso wie die Zuverlässigkeit- zum anderen ist es spätestens jetzt angebracht, aus den Angaben über Vmpp, Voc, UOC, Isc, PNOCT, 36 oder 72 Zellen und zig anderen Parametern tatsächlich das heraus zu lesen, was für die eigenen Bedürfnisse entscheidend und richtig ist! Vor der Produktentscheidung sind jedoch noch 2 weitere Schritte zu erledigen: 1. Berechnung des StrombedarfsReisemobilist.de (s.o.) hat z.B. eine kleine Tabelle und progrostiziert für WoMo`s einen durchschnittlichen Tagesbedarf von ~ 20 Ah/d im Sommer und > 40 Ah/d im Winter. Da ich kein TV und Sat-Receiver, wohl aber etliche andere Verbraucher installiert habe, habe ich mir die Mühe gemacht, meinen Strombedarf etwas genauer abzuschätzen. Was mir in der v.g. Tabelle fehlt, ist z.B. mein mit Abstand größter und richtig erschreckender Stromfresser: Ein Laptop mit 16" FullHD Bildschirm und einem prognostizierten Verbrauch von 14 Ah/d im Sommer und ~ 30 Ah/d im Winter! Zusätzlich (zur genannten Tabelle) habe ich auch noch Komponenten wie die Toilette, Radio, anteilig Werkzeuge und Fön, sowie sonstige Pumpen und Lüfter und USB Steckdosen u.a. abgeschätzt - erschreckendes Ergebnis bei "pessimistischer" Betrachtung: 60 Ah/d im Sommer und 110 Ah/d im Winter! Das Ergebnis schockiert erst einmal und ich habe es mittlerweile 3 x nachgerechnet - es bleibt dabei! An einem verregneten, nebeligen, kalten Tag laufen Heizung, Radio und Laptop nunmal einige Stunden und schlucken allein schon locker den gesamten Tagesbedarf eines Sommertages! 2. Berechnung der StromproduktionDer nächste Schritt vor der eigentlichen Produktentscheidung ist die
Auseinandersetzung damit, wie der zuvor genannten
Strombedarf gedeckt werden kann. Dazu kann ich nur dringend empfehlen,
sich mit den sehr sorgfältig recherchierten und genauso ordentlich
vermittelten Informationen aus Reisemobilist.de (s.o.) einmal
intensiver zu beschäftigen! An dieser Stelle muß man sich darüber im klaren werden, ob man seinen Strombedarf im Sommer bei blauem Himmel locker generieren kann, oder auch in Schottland, Lappland oder Alaska im Herbst bei grauem Himmel ... und/oder, wie groß die Reichweite bei geringer Einspeisung und vorgegebener Batteriekapazität ist! Unter Zugrundelegung einer "mittleren Globalstrahlung in mittleren Breiten" will ich zu allen Jahreszeiten weitgehende Autarkie durch die Solarkapazität erreichen! Ergebnis dieser Überlegungen und Entscheidungen: Schweren Herzens verzichte ich auf das Konzept, die "Big Four" in einem afrikanischen Nationalpark bequem und sicher in einem Campingstuhl auf dem Dach des Wanderer genießen zu können! Die gesamte, freie Dachfläche muß mit Solarkapazität belegt werden! Es stehen viele "normale" Tage gegen den einen Tag aus meinen Träumen ... Entscheidung SolarkomponentenNach endlos lang erscheinender Recherche und Lernen habe ich meine Wahl getroffen:
Das ist eine Entscheidung gegen den mainsteam und bedarf einer Erläuterung: Aktuell werden von vielen Selbstausbauern von Expeditionsmobilen die modernen Powermodule aus dem Hausbedarf mit je ca. 300 Wp verbaut. Das ist eine verlockende Möglichkeit, liegt doch der Preis pro installierten Watt oftmals schon unter 1 € und das bei etwa 50% geringerem Flächenbedarf bei etwa gleicher Gesamtleistung! Ich habe mich gegen dieses Konzept entschieden - das sind die Gründe:
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Sie sind hier: Global-Wanderer > Wanderer > Innenausbau > Elektrik > Stromversorgung > Solaranlage > Aufbau der Module Aufbau der Module im WandererDie Anordnung und Schaltung der Photo-Voltaik-Module auf dem Dach des Wanderer zeigt die folgende Grafik: Jedes PVM (PV-Modul) hat dabei folgende Kennzahlen:
Aus der Arbeitsspannung der PVMs ist zu erkennen, daß ich die Module über einen Regler direkt in mein 24-V-Bord-System einspeisen könnte. Dennoch zeigt der obige Schaltplan, daß jeweils 2 Module zu einem Block in Reihe geschaltet sind. Das verletzt eine grundsätzliche Vorgabe für mobile Offgrid-PVAs: Module sollten nicht in Reihe geschaltet werden! Der Grund: Unterliegt ein Modul einer Teilabschattung, sinkt damit gleichzeitig die Leistung der gesamten jeweiligen Reihe! Die Reihenschaltung jeweils 2-er Module hat daher selbstverständlich einen wichtigen Grund: Die gesamte PVA ist nicht für den Idealfall = "Sommer und Sonne ohne Ende" konzipiert. Hier ist der Strombedarf sowieso gering und die Anlage generiert deutlich mehr Strom als abgenommen wird. Wichtig für mich ist dieses Szenario: Graue Tage mit tiefhängenden Wolken in Schottland, Lappland oder Alaska - an diesen Tagen steigt der Strombedarf gewaltig: Man verläßt u.U. das Fahrzeug wg. des Wetters nicht, die Heizung läuft, der Kaffeekonsum steigt, die Toilette wird 3 x so oft benutzt und der Laptop läuft den ganzen Tag um die Hausaufgaben zu erledigen ... Kommen hier ein paar solcher Tage hintereinander, sind die Reserven nach 2-3 Tagen aufgezehrt ... dann muß ein 220 PS starker Dieselmotor angeschmissen werden um einen kleinen Laptop zu betreiben! Um in einem solchen -nicht gerade seltenen Fall- die Reichweite, also die Autarkie-Zeit bis zur Erschöpfung der Batterie-Ressourcen so weit wie möglich zu strecken, habe ich für mich dieses Konzept entschieden:
Der symbolische Schaltplan weiter oben ist eine Sache, etwas ganz anderes ist es, wenn dann 22 Stecker, Männchen, Weibchen und Y-Stecker auf dem Tisch liegen und dazu noch 20 Stecker aus den Panels kommen! Es ist ein nicht gerade triviales Puzzle, das erst einmal entwirrt werden muß. Um bei der Montage auf dem Dach nicht die Übersicht zu verlieren und auch bei späteren Wartungsarbeiten eine zuverlässige Dokumentation zu haben, braucht`s einen separaten Verlegeplan für die Solar Panels: |
Sie sind hier: Global-Wanderer > Wanderer > Innenausbau > Elektrik > Stromversorgung > Solaranlage > Schaltplan Schaltplan der SolaranlageWie oben bereits beschrieben, sind auf dem Dach jeweils 2 PV-Module zu einem Block in Reihe geschaltet. Die 5 Blöcke werden dann parallel durch über eine Kabeldurchführung an der Frontseite des Wohnkoffers ins Innere auf den MPPT-Laderegler geführt. Über die integrierte Bluetooth Schnittstelle können sowohl die aktuellen Leistungsdaten auf dem Laptop oder dem Smartphone angezeigt werden, als auch die vollständige Konfiguration des Reglers angezeigt oder geändert werden. Vom Regler führt die Masseleitung zum MeßShunt und den Batterie-Controller und den Hauptschalter zum Batterieblock. Die Plus-Leitung ist vor dem Batterieblock noch durch eine Hochlast-Sicherung von 50 A geschützt. Noch einmal zum nachrechnen: Die PVMs liefern über die Zuleitungen nur max. 15 A, das aber bei einer Spannung von ~ 90 V. Der Laderegler transformiert die Leistung von max. 1.000 W auf die Batteriespannung - bei angenommenen 24 V sind das immerhin mehr als 40 A! Die Anzeige der Solar-Daten wird im Bereich Controlling näher beschrieben Oktober
2018: Änderung im Schaltplan siehe Lasttrennschalter |
Sie sind hier: Global-Wanderer > Wanderer > Innenausbau > Elektrik > Stromversorgung > Solaranlage > Montage der Solaranlage Montage der SolaranlageWie ich weiter oben bereits erläutert und begründet habe, ist nahezu
die gesamte Dachfläche mit Solarpanels belegt. Nachteilig ist
natürlich, daß damit das Dach nicht mehr frei begehbar ist und der
Traum vom Klappstuhl auf dem Dach, von dem aus ich die Löwen am
nahegelegenen Wasserloch von meinem sicheren Platz aus beobachten kann,
ist damit gestorben. Aber `mal ganz ehrlich: Diese Vorstellung aus den
ersten Tagen der Überlegungen zum Bau des Wanderer ist sowieso
weitgehend naiv und romantisch verklärt. Die heutige Realität in
afrikanischen Nationalparks ist mittlerweile von einengenden
Vorschriften und exorbitanten Eintrittspreisen geprägt. Die Zahl der
seltenen Tage, an denen ich tatsächlich auf dem Dach sitzen könnte,
steht gegen die 99,9% der anderen Tage, an denen das nicht passiert. In
diesen Tagen jedoch kann ich mich über eine sichere und ausreichende
Energie-Eigenversorgung freuen! Die Panels sind dabei so angeordnet, daß sie untereinander ebenfalls noch einen Abstand zueinander haben. Der Grund dafür ist folgender: Wie jedes technische Gerät haben auch Solarpanels einen Wirkungsgrad von weit unter 100%. Das bedeutet, daß der größte Teil der einfallenden Sonnenstrahlen nicht in elektrischen Strom umgewandelt wird! Ein Teil wird also in Strom transformiert, ein weiterer, kleiner Teil wird reflektiert, ein größerer absorbiert. Absorbtion wiederum bedeutet, daß diese Energie in Wärme umgewandelt wird. Wärme wiederum erhöht den elektrischen Innenwiderstand der Panels und mindert damit die Stromproduktion - die Wärme muß also abgeleitet werden! Das geschieht über die Panelflächen nach oben -wo alles frei und offen ist- und nach unten. Nach unten ist daher auch der Grund, warum keine durchgehenden Profile, sondern nur kurze, 10 cm lange Winkel verwendet werden. So ist sichergestellt, daß es unter den Panels nicht zu einem Wärmestau kommt, sondern die Luft frei zirkulieren kann. Anordnung der Panels auf dem Dach: Das Bild oben zeigt die Panels und in gelb die Befestigungswinkel. Diese bietet der Handel natürlich als "Montagespoiler" bzw. "Befestigungsset" aus Kunststoff in allen möglichen Größen an. Alle jedoch haben den gleichen Nachteil: Sie sind unverschämt und unverhältnismäßig teuer! Durchschnittlich wären bei mir für ein Panel ca. 60 € zu veranschlagen ... das wären für die gesamte Installation allein 600 € in Summe! .. für ein bischen Plastik ... Selbst mit allerbestem Willen sind derartige Preisvorstellungen nicht nachvollziehbar! Sucht man nur lange genug, wird man bei Amazon, eBay & Co. natürlich auch etwas, etwas günstigere Sets finden - nur findet man in keiner einzigen Produktbeschreibung dieser chinesischen Billigware irgendeinen Hinweis auf Weichmacher und andere Stoffe in diesen Plastikteilen, die schon nach 2 Jahren UV-Bestrahlung in der Tropensonne zerfallen sind und die Sets spröde machen ... die Vibrationen während der Fahrt werden dann den Rest "erledigen" ... Gefordert sind also sowohl verläßliche Stabilität und Standfestigkeit, als auch ein deutlich günstigerer Preis - die Lösung: Eigenbau! ... dafür aber auch mit etwas mehr Arbeit für Recherche, Planung, Bau und Installation. Bewährt haben sich bei etlichen Expeditionsmobilen und in Summe über hunderttausende von Kilometern einfache Alu-Winkel: 10 Winkel à 10 cm je Panel x 10 Panels gibt in Summe mehr als 10 m Alu-Winkel-Profil das gesägt, entgratet und gebohrt werden muß. Zusammen bringen allein die Befestigungswinkel ein Gewicht von rund 8 kg auf die Waage! Werden alle Komponenten der Solaranlage zusammen gezählt, kommt ein Gewicht von 120 kg zusammen! Erst wenn man sich zwischendurch immer wieder einmal vergegenwärtigt, was da eigentlich alles verbaut ist, wird einem klar, daß ein solches Expeditionsmobil wie der Wanderer in jeglicher Hinsicht ein komplettes Haus mit Eigenversorgung auf Rädern darstellt ... Wie das obige Bild der Befestigungswinkel für die Solarpanels zeigt, beträgt der Abstand zwischen Rahmenunterkante der Panels und Dachoberfläche deutlich mehr als 20 mm. Mit einer Gesamthöhe der installierten Panels von etwa 60 mm steigt die Gesamthöhe des Wanderer mittlerweile auf etwa 3,74 Meter! 100 Alu-Winkel die gesägt, entgratet, gekörnt, gebohrt und noch einmal entgratet werden müssen - Arbeit von mehreren Stunden:
Das Bild oben zeigt die Montage der Befestigungswinkel an den PVMs für den Wanderer: Je 3 Winkel an den Längs- und je 2 an den Schmalseiten der Panels. Auch hier noch zwei Hinweise:
Das nächste Bild zeigt die Montage der Panels auf dem Dach. Zwischen Panel und Dach ist ein Abstand von genau 25 mm, gerade genug, um die obigen Stecker nach der Verkabelung unter die PVMs schieben zu können! 23. April 2018, (fast) geschafft! Alle 10 Solarmodule sind auf dem Dach des Wanderer montiert und bis auf die 2 -im Bild vorderen- Module auch bereits verkabelt: Die letzten beiden Panels -im Bild hinten in Höhe der Dachluke- sind zusätzlich noch mit Folie abgedeckt: Da mein Stellplatz nach innen leider an Höhe verliert, kann ich den Wanderer nicht komplett unters Dach fahren ... das Heck ragt immer ein Stück nach außen und ist damit den Unbilden des Wetters ausgesetzt ... und das würde die "Sonnenschutzpappe" auf den Modulen nach dem ersten Regenschauer langsam auflösen! Die Folge wäre Spannungsaufbau bis zu 90 V am Solarkabel und das wäre beim Anschluß des Reglers bei Masse-Kurzschluß oder Berührung alles andere als ungefährlich!!! Juli 2018, die Solaranlage ist mittlerweile komplett verdrahtet und der MPPT liefert den gewünschten Strom ...
An den Längsseiten sind neben den Panels auch die Läufe der Dachreeling zu erkennen. Die Reeling hat die gleiche Höhe wie die Solarpanels, so wird bei tieferstehender Sonne kein Schatten auf die Panels geworfen. Gleichzeitig lenken die Läufe aber tiefhängende Äste -hoffentlich- so weit ab, daß diese nicht an den Kanten der Panels hängen bleiben. Die Frontseite der Panels wird später über den Dachträger über dem Fahrerhaus geschützt. |