Solarstrom für dein Dachzelt

Wäre es nicht großartig, wenn du für deinen Strom nichts mehr bezahlen müsstest? Einfach so ganz kostenlos das Licht brennen lassen oder die Kühlbox betreiben? Genial, oder? Die Lösung dafür ist ganz einfach und unendlich verfügbar: die Sonne!  Vielleicht hast du bis jetzt auch immer nur den Urlaub in der Sonne verbracht und dich bräunen lassen. Ab jetzt lässt du die Sonne einfach für dich arbeiten: Sie kühlt dein Bier und lässt deine Beleuchtung leuchten. Was du brauchst ist eine Solaranlage! Keine Lust zu lesen? Dann schau dir das DZN Live zum Thema Solarstrom auf Youtube an! Stephan, Rebecca und Thilo erklären dir alles, was du zum Thema Solarstrom und Anlagenkonzepte für deinen Camper mit oder ohne Dachzelt wissen musst! Es ist noch gar nicht so lange her, da waren Solarzellen für den Normalbürger (fast) nur in Taschenrechnern und Uhren anzutreffen. Der Grund dafür war, dass die Produktion und die Effizienz dieser kleinen Sonnenkraftwerke einfach zu teuer bzw. zu schlecht war. Mit dem Einzug in die Raumfahrt wurden Solarzellen dann immer effizienter. Im Laufe der Jahre hielt die Solarzellen immer mehr Einzug in den privaten Bereich. Zunächste wurden die Dächer ganzer Häuserzeilen mit Solarpanels ausgestattet. Heute spielt das Thema Solar gerade im Bereich Camping eine sehr wichtige Rolle.  Was bringt dir eine Solaranlage? Diese Frage kann man ganz kurz und knapp beantworten: Eine Solaranlage macht dich unabhängiger – so viel zu der Kurzversion. Ausführlich gesagt verschafft dir eine Solaranlage eine gewisse Autarkie in Sachen Stromversorgung. Zusammen mit den beiden Lademöglichkeiten Landstrom und Lichtmaschine macht sie dich noch unabhängiger. Sie schließt sozusagen deine (Strom-) Versorgungslücke und ist gerade dann sehr interessant für dich, wenn du oft und lange frei stehst. Wenn du mehr über die anderen Lademöglichkeiten erfahren möchtest, dann lies dir doch meinen dreiteiligen Artikel über die Grundlagen der Elektrotechnik durch. Wie laden die anderen Dachzeltnomaden ihre Akkus? Im Vorfeld dieses Artikels haben wir in der Facebook Gruppe der Dachzeltnomaden eine Umfrage gestartet. Darin wollten wir von den Gruppenmitgliedern wissen, wie sie unterwegs ihren Akku laden – und ob sie überhaupt “Strom to go” brauchen. Wie sich herausgestellt hat, mag es so manch einer ganz rustikal ohne Strom. Eine große Mehrheit hat sich ganz klar auf die Seite des Solarstroms geschlagen (fest oder Solartasche). Das zeigt eindeutig die Beliebtheit einer Solaranlage. Einfach zu installieren und sehr unkompliziert in der Handhabung. Dicht gefolgt vom Aufladen über die Lichtmaschine, was wiederum zeigt, das vielen der Solarstrom alleine nicht ausreicht. Seltener greifen die Befragten auf den Landstromanschluss zurück. Das deutet darauf hin, dass viele Teilnehmer der Umfrage gerne frei stehen – also fernab von Zivilisation oder Campingplatz. Vor – und Nachteile einer Solaranlage Eine goldene Regel sollte dir von vornherein klar sein: Keine Sonne, kein Strom! Deswegen wird ein ausreichend großer Speicher (Akku) umso wichtiger. Wenn du also bis jetzt immer Schattenparker warst, dann solltest du ab heute auf die Sonnenseite wechseln. Eine Solaranlage produziert 100% “grünen Strom” – das heißt, es werden dafür keine (fossilen) Brennstoffe verbrannt. Klar ist, dass für die Produktion einer Solarzelle eine gewisse Umweltbelastung verursacht wird, das ist jedoch leider bei fast allen elektronischen Geräten so. Daran ändern kannst du nichts, nur durch den Verzicht – aber Strom brauchst du trotzdem. Also ist Strom durch Solar zumindest eine grünere Energiequelle als Strom aus fossilen Brennstoffen.  Wieviel Strom du (ver-) brauchst ist auch ein weiterer wichtiger Punkt. Eine Solaranlage kostet Geld und die Höhe deiner Investition ist von deinem Verbrauch abhängig. Wenn du nur wenige und eher kleine Verbraucher betreiben möchtest, und nicht planst wochenlang freizustehen, dann bleiben die Kosten überschaubar. Ebenfalls sollte dir klar sein, dass sich auch der Platzbedarf (Fläche für die Module) mit deinem Strombedarf erhöht. Hast du jedoch stromhungrige Verbraucher an Bord und möchtest diese über lange Zeit ausschließlich mit Solarstrom versorgen, kann dein Projekt schnell teuer werden. Die nächste Frage, die zu klären wäre, ist die Platzfrage. Ein Solarpanel benötigt Platz – mehrere Panels brauchen noch mehr Platz. Du verstehst, auf was ich hinaus möchte? Genau: Hast du überhaupt so viel Platz? Einmal installiert, ist eine Solaranlage nahezu wartungsfrei. Du solltest, falls sie fest auf deinem Wagendach montiert ist, ab und an dafür sorgen, daß sie sauber ist. Nur so kann sie ihre volle Leistung bringen. Vorsicht im Winter: Schnee lässt kein Sonnenlicht durch! Wenn du nun mehr Fragezeichen als vorher im Kopf hast, kann ich dich beruhigen. Ich werde all deine Fragen in den folgenden Abschnitten beantworten. Vom einzelnen Atomaufbau einer Solarzelle bis hin zur Dimensionierung deiner eigenen festen oder mobilen Solaranlage. Sonnenstrom für alle! Kaum ein Reisemobil fährt noch ohne Solarpanel auf dem Dach herum. Der Grund für diese Entwicklung ist ganz einfach: Durch steigende Verkaufszahlen ist im Laufe der Jahre der Preis gefallen, während die Solarzellen durch Forschung immer effizienter wurden. Gut für dich, denn ab jetzt kannst du auch in die Solarwelt aufsteigen! Ich zeige dir in diesem Artikel, wie du dir deine eigene Solaranlage aufbauen kannst. Dabei gehe ich auf folgende Themenbereiche ein: Technik Planung Montage Alles Solar, oder was? Den Begriff “Solar” oder “Solartechnik” nutzen wir umgangssprachlich für alles, was mit der Energieerzeugung durch Sonnenlicht zu tun hat. Streng genommen ist das falsch – denn die Solartechnik ist nur der Oberbegriff für zwei Bereiche: Solarthermie und Photovoltaik (PV) Bei der Solarthermie wird Wärmeenergie durch Sonnenlicht erzeugt. Das kennst du vielleicht von der Warmwassererzeugung im Eigenheim. Unser Thema ist die Photovoltaik: Hier geht es um die Erzeugung von elektrischem Strom durch Sonnenlicht. Da aber der Begriff Solar viel geläufiger ist, und umgangssprachlich gerne verwendet wird, habe ich mich entschieden, ihn in diesem Artikel quasi als Platzhalter für das Wort Photovoltaikanlage, oder PV-Anlage einzusetzen. Technik – Wie funktioniert eine Solarzelle? Kleine Chemiestunde gefällig? Das Innenleben einer handelsüblichen Solarzelle besteht aus Silizium. Dieses Silizium wird aus Quarzsand hergestellt und bildet das sogenannte Halbleitermaterial in der Solarzelle. Das Silizium wird nun in zwei Schichten aufgeteilt: In der n-Schicht werden dem Silizium Phosphoratome zugegeben. Ein Phosphoratom ist fünfwertig, das heißt: Es hat fünf Elektronen. Das Besondere daran ist, dass es eigentlich nur vier Elektronen braucht. Das fünfte ist zu viel und kann sich mehr oder weniger frei bewegen. Ganz anders sieht es in der p-Schicht aus. Hier werden dem Silizium Boratome zugegeben. Ein Boratom ist dreiwertig: Es hat nur drei Elektronen, aber es gibt einen freien Platz. Diesen Platz kannst du dir als Loch vorstellen.  Um nun genau zu verstehen, was im Inneren passiert, müssen wir noch näher ran: Bringst du die n-Schicht mit der p-Schicht zusammen, dann entsteht am Übergang eine sogenannte Grenzschicht. An dieser Schicht entsteht ein internes elektrisches Feld. Das passiert, weil in diesem Bereich die freien Elektronen der n-Schicht in die Löcher der Boratome der p-Schicht springen. Das passiert so lange, bis in der Grenzschicht alle Löcher “gestopft” sind. In dieser Grenzschicht sind zunächst also nur Boratome mit vier Atomen. Durch das Zusammenbringen ist noch etwas weiteres wichtiges passiert: Es wurde Ladung, in Form von Elektronen verschoben. Das heißt, es haben sich zwei elektrische Pole gebildet. Ein Pluspol an der Oberseite und ein Minuspol an der Unterseite des Schichtenpakets.  Was macht die Sonne mit der Solarzelle? Wenn Sonnenlicht auf die Grenzschicht fällt, dann lösen die im Licht enthaltenen Photonen die Elektronen aus der Boratomen in der Grenzschicht. Elektronen sind negativ geladen und deswegen werden die gelösten, freien Elektronen von der oberen n-Schicht angezogen, diese bildet ja den Pluspol, ist also positiv geladen.  Solange Sonnenlicht auf die Grenzschicht trifft, werden darin Elektronen aus den Boratomen gelöst und zum Pluspol “gedrückt”. Dort hat die Solarzelle einen Metallkontakt, an dem du deine Leitung anschließen kannst.  Wenn du jetzt das andere Ende deiner Leitung mit dem Metallkontakt des Minuspols verbindest, dann schließt du den Stromkreis. Dazwischen solltest du natürlich noch einen elektrischen Verbraucher einsetzen – sonst hast du einen Kurzschluss!  Jetzt können die Elektronen über die Leitung zum Minuspol fließen und so wieder durch die p-Schicht in die Grenzschicht. Dort stopfen sie wieder die Löcher und werden vom Sonnenlicht herausgelöst. Danach geht es wieder weiter durch die n-Schicht und der Kreislauf beginnt erneut. Welche Arten von Solarzellen gibt es? Hauptsächlich unterscheidet man in der Praxis zwischen drei verschiedenen Arten von Solarzellen. Sie funktionieren alle nach dem oben beschriebenen Prinzip, unterscheiden sich jedoch deutlich in ihren Wirkungsgraden – also ihrer Leistungsfähigkeit. Am häufigsten findest du polykristalline und monokristalline Zellen. Seltener auch noch die sogenannten Dünnschschichtmodule. Soviel schon vorab: Die monokristallinen Zellen haben den besten Wirkungsgrad. Monokristalline Zellen Monokristalline Solarzellen werden in einem besonders aufwändigen Produktionsverfahren hergestellt. In einem Schmelztiegel wird Quarzsand bei sehr hohen Temperaturen geschmolzen. Ein sogenannter Impfkristall aus reinem Silizium wird in das geschmolzene Material herabgelassen und anschließend wieder langsam herausgezogen. Bei diesem Vorgang lagert sich am Impfkristall reines Silizium ab – es “wächst” sozusagen. Vielleicht hast du schon einmal gesehen, wie man zu Hause Kristalle “züchten” kann. Die Herstellung der Siliziumstange kannst du dir in etwa genauso vorstellen. Das Endprodukt dieses Schmelzvorgangs ist eine einkristaline Siliziumstange. Die einkristalline Siliziumstange wird in hauchdünne Scheiben geschnitten. Diese dünnen Scheiben nennt man Wafer – sie sind das Ausgangsmaterial für eine Solarzelle. Diese Art von Solarzellen haben den größten Wirkungsgrad. Du kannst sie an der dunklen, strukturlosen Farbe erkennen. Sie eignen sich perfekt, wenn du nur eine kleine Fläche zur Verfügung hast. Ihr aufwendiges Produktionsverfahren macht sie jedoch vergleichsweise teuer in der Anschaffung. Polykristalline Zellen Diese Zellen durchlaufen einen weitaus einfacheres Produktionsverfahren als ihre monokristallinen Kollegen. Das macht sie günstiger in der Produktion und Anschaffung, aber gleichzeitig verschlechtert sich auch der Wirkungsgrad.  Polykristalline Zellen bestehen aus gegossenen Siliziumblöcken. Die Blöcke sind nicht so rein wie die oben genannten Wafer. Die Blöcke werden nach dem Erstarren in feine Scheiben geschnitten. Diese Scheiben sind dann das Ausgangsprodukt für die Solarzelle. Optisch kannst du polykristalline Solarzellen an der Kristallstruktur der Oberfläche erkennen. Aufgrund ihres schlechten Wirkungsgrades benötigen polykristalline Zellen mehr Platz, um die gleiche Leistung zu erreichen. Wenn du also viel (Dach-) Fläche zur Verfügung hast und relativ wenig Leistung benötigst, dann kannst du auf diese Art von Zellen zurückgreifen. Dünnschicht Module Im Gegensatz zu kristallinen Zellen werden die Dünnschichtzellen nicht aus Wafern hergestellt. Das Halbleitermaterial wird auf ein sehr dünnes Trägermaterial aufgedampft. Das kannst du dir in etwa so wie Sprühlack aus der Dose vorstellen. Das Trägermaterial kann Kunststoff, Glas oder auch Metall sein. Als Halbleitermaterial wird amorphes Silizium, Cadmium-Tellurid oder Kupferindiumdiselenid eingesetzt.  Dünnschichtzellen sind, wie ihr Name schon vermuten lässt, sehr dünn und sehr leicht. Sie sind sehr günstig in der Herstellung, haben jedoch auch den schlechtesten Wirkungsgrad im Vergleich.  Du kannst diese Zellen zum Beispiel in deinem Taschenrechner finden. Für eine Solaranlage mit Dünnschichtmodulen brauchst du vergleichsweise viel Platz, um eine brauchbare Leistung zu erzeugen. Alle Technologien auf eine Blick Von der Zelle zum Modul – aus klein wird groß Das ist im Prinzip ganz schnell und einfach erklärt: Ein Solarmodul besteht aus mehreren Zellen. Diese Zellen sind auf dem Modul miteinander verschaltet.  Eine Parallelschaltung einzelner Zellen ist besonders wirksam, um auch bei Teilverschattung noch einen hohen Ertrag zu erzielen. Die Ströme (I) der einzelnen Zellen addieren sich. Bei einer Reihenschaltung addieren sich hingegen die einzelnen Spannungen (U) der Zellen. Um eine effektive Ausbeute zu erlangen, werden in den Modulen die beiden Schaltungsarten gemischt. Das Ganze sieht dann (vereinfacht) so aus: In der Praxis wirst du meistens auf Solarmodule mit 4×9 – also 36 Zellen – stoßen. Eine weitere gängige Zellenanzahl ist 72 – Diese Module bestehen im Grunde genommen aus zwei 36´er Modulen. Sie sind aber sehr groß und schwer. Ab in den Schatten – eine kurze Zusammenfassung Wenn du wenig Fläche zur Verfügung hast – was ja im mobilen Bereich durchaus vorkommt – dann nimmst du am Besten ein monokristallines Modul. Ab 80-100 Watt Modulleistung beginnt Solarenergie an zu “funktionieren” – das bedeutet, dass du brauchbare Leistungen entnehmen kannst. Klar: Wenn du nur dein Handy laden willst, dann reicht auch ein kleineres Modul. Module, die leistungsmäßig darunter liegen sind als Einzelmodul nicht lohnenswert, da du immer bedenken solltest, dass es auch mal einen Tag mit wenig Sonne geben kann. Im übrigen laden die monokristallinen Module noch immer sehr gut, wenn der Himmel bedeckt ist. … Solarstrom für dein Dachzelt weiterlesen