Solaranlagen auf dem Camper richtig auslegen und montieren

Grundlagen einer PV Solaranlage im Camper

Eine Solaranlage bei einem Camper, Wohnwagen oder Wohnmobil besteht immer aus den Solarmodulen und einem oder mehreren Ladereglern.

Solarmodule

Die Solarmodule für mobile Anwendungen gibt es in verschiedenen Bauformen.

  • Flexibel/ Semiflexibel für die feste Montage auf dem Fahrzeugdach
  • Solarmodule mit Aluminiumrahmen und Glasscheibe zur festen Montage
  • Mobile, faltbare Solarmodule und Solartaschen für nicht ortsfeste Montage
  • Gerahmte semiflexible Module (vereint die Vorteile von gerahmten und semiflexiblen Modulen)

Neue schattentolerante Module von AE Solar

Die Modulentwicklung schreitet fort und es gibt jetzt PV Module, die nicht sofort den Großteil ihrer Leistung verlieren, wenn sie z.B. durch SAT Antenne oder andere Aufbauten auf dem Dach teilverschattet sind:

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Flexible/ Semiflexible Solarmodule

Flexible Module sind dünner, leichter und passen sich der Dachform besser an. Es gibt allerdings einen entscheidenden Nachteil. Sie bringen oft nicht so viel Leistung, weil sie wegen der fehlenden Belüftung von hinten sehr heiß werden können, besonders dann, wenn sie auf gedämmten Flächen vollflächig verklebt werden. Mit jedem Grad höherer Temperatur nimmt die Leistung der Module ab.

Deshalb sollte dieser Modul-Typ stets mit etwas Abstand „schwebend“ auf den Untergrund, den Kleber in Linien und nicht flächig, geklebt werden. Hier ein YouTube Video welches dies erklärt:


Gerahmte Solarmodule

Solarmodule mit Aluminiumrahmen können ohne Spoiler und zusätzliche Halterung direkt auf das Dach geklebt werden, wenn für mindestens 2 mm Kleberstärke durch Abstandshalter gesorgt ist.

Eine Klebung mit modernen, flexiblen Klebern, wie Sikaflex oder Dekasil, hat eine weit höhere Haltekraft als jede Art von geschraubter Befestigung. Ein einziger Klebepunkt von 1 cm² Fläche hat eine Zugkraft von ca. 30 kg. Eine einzige ca. 1 m lange und 1 cm breite Klebelinie, entlang des Seitenrahmens eines Moduls, hält also 100×30 kg was 3 Tonnen Zugkraft entspricht.

Wichtig dabei ist, dass die Schichtstärke des Klebers mindestens 2 mm dick ist, da es sonst zu unterschiedlicher Wärmeausdehnung zwischen Dach und Solarmodul kommen kann.

Solarladeregler

Der Laderegler hat die Aufgabe die Modulspannung in Ladespannung umzuwandeln, die Batterie mit der richtigen Kennlinie zu laden und bei vollen Batterien die Stromzufuhr zu unterbrechen. Damit AGM-, Gel- oder Lithium-Batterien richtig geladen werden, muss der Laderegler die jeweiligen Ladekennlinien beherrschen. Hier haben MPPT Regler die einfachen PWM Regler weitestgehend verdrängt.

Die MPPT Regler bringen gut 20-30% mehr Leistung. Beim Einkauf eines extrem preiswerten MPPT Reglern bitte misstrauisch werden. Ein Satz neuer Batterien kann die Folge eines solchen billigen Einkaufs sein. Empfehlenswert sind die Markenprodukte von z.B. Victron, Votronic oder Toyo. Mittlerweile haben diese Hersteller auch Modelle mit Bluetooth Überwachung im Sortiment.

Die Bluetooth Überwachung zeigt den aktuellen Solarertrag in Echtzeit an. Wodurch schon während der Wahl des Standortes, mit einem Blick auf das Smartphone erkannt werden kann, ob eine Verschattung vorliegt.

Parallel oder Reihenschaltung

Parallelschaltung

Von jedem Panel gehen die Plus- und Minusleitung jeweils parallel zum Solarladeregler und von dort aus zur Batterie.

Reihenschaltung

Vom Plusanschluss des Solarladeregler geht es zum Plus des 1. Panels, von dessen Minuspol zum Pluspol des 2. Panels und so weiter, beim letzten Panel geht es von dessen Minuspol zum Minusanschluss des Solarladeregler.

Grundsätze der PV Modulverschaltung

Module mit ungleicher Leistung und gleicher Leerlaufspannung müssen parallel verschaltet werden. Module mit gleicher Leistung und gleicher Leerlaufspannung können in Reihe verschaltet werden. Module mit ungleicher Leistung und ungleicher Leerlaufspannung können nicht zusammen verschaltet werden und diese brauchen jeweils einen eigenen Laderegler.

Module die in gleicher Richtung montiert sind, sollten nicht gemeinsam mit Modulen anderer Ausrichtung an einen Laderegler angeschlossen werden. Beispiel Schaltplan GreenAkku Autarker Wohnwagen:

Parallel Verschaltungen sind etwas toleranter gegen Teilverschattung, dagegen ist der Verlust im Kabel durch niedrige Spannung und höheren Strom größer.

Reihenschaltung ist einfacher zu verkabeln, da Modul in Modul gesteckt wird und am Ende nur 1x Plus und 1x Minus bleiben. Der Verlust im Kabel zum Laderegler ist niedriger, da die Spannung höher ist.

Reihenschaltungen verlieren an Leistung, wenn ein Modul in der Reihe verschattet ist. MPPT Laderegler mit Schattenmanagement, wie die Victron Laderegler, gleichen diesen Nachteil aus.Die Leerlaufspannung der in Reihe geschalteten Module addiert sich mit jedem Modul und darf die Maximalspannung des Ladereglers nicht überschreiten.

Die Leerlaufspannung des PV Moduls bezieht sich auf 25°C Modultemperatur. Sinkt die Temperatur, steigt die Leerlaufspannung um ca. 10% bei -10°C Modultemperatur.

Beispiel:

Ein Victron MPPT 75/30 Solarladeregler mit einem Nennladestrom von 30A und einer maximalen PV-Eingangsspannung von 75V kann beispielsweise mit drei in Reihe geschalteten Solarmodulen, von je 21V Leerlaufspannung bestückt werden. So ergibt sich eine Gesamteingangsspannung von 63V. Die maximale Eingangsspannung des Solarladeregler wird somit selbst bei tiefsten Temperaturen nicht überschritten. Wer vier dieser Module in Reihe schalten möchte, muss auf ein Solarladeregler-Modell mit 100V ausweichen.

Der Strom in Ampere addiert sich bei Parallel Verschaltungen und die Spannung bleibt gleich.

Die maximale Stromstärke für einen Standard MC4 Stecker beträgt 30A.Die Modulspannung am Eingang des Ladereglers muss immer mind. 5V höher als die Ladeschlussspannung der Batterie sein.

Da Victron Laderegler miteinander kommunizieren, können gleichzeitig bis zu 10 Laderegler unterschiedlicher Leistung und Voltstärke auf eine einzige Batterie laden.

Faust Formel zur Bestimmung der Leistung des Ladereglers in Ampere:

12V Batterie:

Summe Modulleistung in Watt/Wp : 15 = Leistung des Ladereglers in Ampere

24V Batterie:

Summe Modulspannung in Watt/Wp30 : 30 = Leistung des Ladereglers in Ampere

Beispiel: Drei Module mit 100Wp an einer 12V Batterie angeschlossen ergibt 300Wp. Geteilt durch 15, wird ein Laderegler mit 20A benötigt.

Zusammenfassung:

Die Montage einer Solaranlage auf dem Camperdach ist kein Hexenwerk und kann von jedem handwerklich Begabten bewerkstelligt werden. Im Internet gibt es dazu viele gute Videoanleitungen.

Die Kosten für eine solche Anlage sind in den letzten Jahren stetig gesunken, bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität von Modulen und elektronischen Komponenten.

Prinzipiell können nie genug Solarmodule auf dem Dach sein, da in hiesigen Breitengraden häufig wenig oder gar keine Sonne scheint. Da PV Module ohne Sonne nur ca. 10 % ihrer Nennleistung oder weniger erbringen, ist es ein gravierender Unterschied ob 100Wp oder 400Wp Module auf dem Dach des Campers montiert sind.