Entwerfen Ihres DIY-Solarstromsystems

Solar-Photovoltaik-Anlagen für Privathaushalte versorgen ein Haus direkt mit Strom, indem sie Solarmodule verwenden, die auf einem Dach oder in einem offenen Bereich wie dem Garten montiert sind. Diese Arten von Solarsystemen sind im Grunde die gleichen Systeme, die in den frühen Tagen der Solarentwicklung von bahnbrechenden Hausbesitzern installiert wurden. Der Unterschied besteht heute jedoch darin, dass Sie Ihr eigenes DIY-Solarstromsystem installierenwar noch nie so einfach wie heute, Solarmodule sind viel energieeffizienter, leichter, kompakter und auch viel billiger.

Die Art von Strom, die von Solarmodulen erzeugt wird, heißt DC oder Gleichstrom, die gleiche Art dass Batterien verwenden. Die meisten Standard-Haushaltsgeräte und Beleuchtungskörper werden jedoch mit höherem Wechselstrom oder Wechselstrom betrieben.

Daher muss jedes photovoltaische Solarsystem irgendeine Form von Wechselrichter enthalten, um die Gleichstromleistung auf niedrigem Niveau (typischerweise 12 Volt) von den Solarmodulen in die Wechselstromleistung auf höherem Niveau (typischerweise 240 Volt) für den Gebrauch im Haus umzuwandeln. Haushaltsgeräte funktionieren genauso gut mit solarerzeugtem Gleichstrom wie mit Netzstrom, der vom Versorgungsunternehmen geliefert wird.

Ein einfaches DIY-Solarstromsystem

Bevor Sie damit beginnen können, Ihr ganz eigenes DIY-Solarstromsystem oder einen fertigen Solarbausatz zu entwerfen, müssen Sie zunächst einige Entscheidungen treffen. Zum Beispiel: Möchte ich ein netzgekoppeltes oder ein netzunabhängiges System, möchte oder brauche ich Speicherbatterien als Teil meines Systems und wie hoch sind mein Energiebedarf und -verbrauch usw.

Photovoltaik (PV)-Systeme kosten vielleicht nur einen Bruchteil dessen, was sie vor 25 oder 30 Jahren sagten, aber sie sind immer noch ziemlich teuer in der Anschaffung und Installation, also sollten Sie zuerst einige Entscheidungen treffen und eine klare Vorstellung haben, bevor Sie anfangen langfristig.

Unabhängig davon, ob Sie sich für ein netzgekoppeltes System für das ganze Haus oder ein autarkes netzunabhängiges System mit Batteriespeicher entscheiden, benötigen Sie möglicherweise eine Reihe von Solarmodulen, die mehrere tausend Solarwatt Leistung erzeugen, nur um Ihren aktuellen Haushaltsbedarf zu decken (abhängig von Ihrem Haus). Größe, Energieeffizienz, Teenager usw.). Bevor Sie also mit dem Entwerfen eines Solarstrom-Kits beginnen, müssen Sie den Gesamtstrombedarf aller elektrischen Geräte Ihres Hauses berechnen.

Berechnung Ihres Energiebedarfs

Der tatsächliche Strom, der von einem einfachen DIY-Solarstromsystem erzeugt wird, ist im Wesentlichen eine Funktion seiner Modulgröße (entweder einzeln oder als Array), seiner Solareffizienz, Positionierung, Sonneneinstrahlung sowie einer Vielzahl anderer solcher Faktoren, also ist es wichtig dass, wenn Sie ein DIY-Solarstrom-Kit entwerfen, dass seine Größe genug Strom erzeugt, um den Stromverbrauch Ihres durchschnittlichen Haushalts das ganze Jahr über zu decken.

Die elektrische Nennleistung eines typischen Geräts wird im Allgemeinen in Watt angegeben, die Sie entweder auf dem Etikett mit der Geräteidentifikation oder in den Produktdaten in der Bedienungsanleitung finden können. Einige Hersteller geben den Wattwert der Geräte in Voltampere an, zum Beispiel 200VA (zweihundert Voltampere). Dieser Volt-Ampere-Wert ist mehr oder weniger derselbe wie der in Watt angegebene Wert, da Watt einfach Spannung mal Stromstärke ist, also Volt mal Ampere, oder V*A, was zu nur VA abgekürzt wird.

Der tägliche Energieverbrauch des Geräts wird einfach berechnet als die VA- oder Wattzahl multipliziert mit der Anzahl der Stunden pro Tag, an denen es eingeschaltet ist oder verwendet wird (Watt mal Stunden oder W*h). Wenn also beispielsweise unser 200-VA-Gerät (oder Watt) 5 Stunden lang innerhalb von 24 Stunden verwendet wird, beträgt der Gesamtenergieverbrauch 200 VA multipliziert mit 5 Stunden, was 1.000 Wattstunden oder 1 kWh (eine Kilowattstunde) ergibt ), da 1.000 Watt 1 Kilowatt (kW) entsprechen.

Wenn Sie eine 60-W-Lampe nachts 3 Stunden lang eingeschaltet hätten, würde der Energieverbrauch ebenfalls 60 multipliziert mit 3 betragen, was 180 Wh entspricht (einhundertachtzig Wattstunden) oder 0,18 kWh.

Der Vorteil der Verwendung von Watt ist, dass die Wattzahl immer die elektrische Leistung eines Geräts darstellt, unabhängig von der Versorgungsspannung. Wenn Sie fertig sind, wiederholen Sie die obigen Berechnungen für alle elektrischen Geräte, die Sie mit Ihrem DIY-Solarstrom-Kit versorgen möchten, und addieren Sie sie Beim Entwerfen eines Solarstrom-Kits ist es vorteilhaft, eine Mischung aus Niederspannungskomponenten wie 12-Volt- oder 24-Volt-Lampen, Batterien und Geräten usw. sowie an die Netzspannung angeschlossenen Gegenständen zu haben, nur für den Fall, dass der Netzwechselrichter oder Stromkreis fehlerhaft wird.

Schließlich ist es wichtig, beim Entwerfen eines DIY-Solarsystems nicht nur genau zu bestimmen, was Sie mit Strom versorgen werden, sondern auch, wie Sie Ihren Energiebedarf reduzieren können. Denn ein Watt Energie, die im Haus eingespart wird, ist ein Watt Energie, das durch Solarenergie erzeugt werden muss, und wenn Sie es schaffen, im Haus über 200 Watt einzusparen, müssen Sie ein Solarpanel weniger kaufen und installieren.

Speichern der Sonnenenergie in Batterien

Wenn Sie wissen, wie viel elektrische Energie Sie jeden Tag verbrauchen, können Sie darüber nachdenken, wie Sie genug davon speichern können, denn ohne Speicherung steht Ihnen nur tagsüber Strom zur Verfügung, wenn die Sonne scheint. Zu unserem Glück hat vor langer Zeit ein heller Funke den Akkumulator erfunden (eigentlich der französische Wissenschaftler Georges Leclanché im Jahr 1866), der uns genau das ermöglicht. der nachteil ist, dass batterien kosten und komplexität für jedes selbstgebaute solarstromsystem erhöhen, daher ist die wahl der richtigen batterie ebenfalls sehr wichtig.

Verschiedene Videos auf Youtube und Websites auf Google zeigen uns, dass es möglich ist, eine DIY-Batterie mit nur einer Zitrone, einer einzelnen Kupfermünze und einem galvanisierten Nagel herzustellen, aber offensichtlich würde eine Zitrone nicht genug Strom erzeugen, um eine einzelne LED zum Leuchten zu bringen (aber anscheinend 4 oder mehr werden!). Um also genügend Strom für Ihren Fernseher, Ihre Beleuchtung und Ihre Haushaltsgeräte zu haben, brauchen wir etwas Fortschrittlicheres wie die zyklenfeste 12-V-100-Ah-AGM-UB121000-Batterie.

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Moderne Solar-Kit-Batterien sind in einer Vielzahl von Formen und Größen erhältlich, die von nur wenigen Amperestunden (Ah) bis zu vielen Tausend reichen und riesige Mengen an elektrischer Energie liefern können. Solarspeicherbatterien sind jedoch in Typ oder Konstruktion nicht die gleichen wie normale Starterbatterien für Autos.

Diese Batterien sollten nicht verwendet werden, wenn Sie ein DIY-Solarstromsystem entwerfen, da diese Arten von Starterbatterien nicht vollständig entladen werden können und kontinuierlich aufgeladen werden, ohne an inneren Schäden zu leiden. Sie können jedoch weiterhin mit einem Photovoltaikmodul aufgeladen werden.

Solarspeicherbatterien gelten als Deep-Cycle-Blei-Säure-Typen mit viel dickeren Innenplatten, die vielen Tiefentladungszyklen standhalten können, obwohl Sie sie nicht sehr oft tiefentladen sollten. Wenn sie als Teil eines alternativen Energiesystems verwendet werden, haben zyklenfeste Batterien eine relativ lange Lebensdauer, wenn sie gewartet und gepflegt werden.

Zyklische Batterien vom Typ Wohnmobil oder Marine werden grundsätzlich als Freizeitbatterien für Boote, Wohnwagen und Wohnmobile eingestuft. Sie eignen sich für die meisten kleinen DIY-Solarstrom- oder Beleuchtungssets und sind in den Größen 6, 12 und 24 Volt erhältlich. Eine weitere sehr beliebte Batterie für kleine DIY-Solaranlagen ist die Golfcart-Batterie. Diese sind etwas teurer als die Freizeitbatterie, aber eine gute Wahl für ein kleines Solarsystem mit kleinem Budget.

Schwerere zyklenfeste Blei-Säure-Batterien vom Industrietyp sind aufgrund ihrer physikalischen Größe und Nennleistung in einem typischen netzunabhängigen System sehr verbreitet. Blei-Säure-Batterien gibt es in drei Haupttypen: geflutete Blei-Säure-, AGM- (Absorbed Glass Mat) oder versiegelte GEL-Batterien. Versiegelte AGM- und GEL-Batterien haben den Vorteil, dass sie beim Laden nicht so viel Gas (wenn überhaupt) in den Raum abgeben.

Alle Batterien speichern Gleichstrom, da es nicht möglich ist, Wechselstrom in Batterien zu speichern . Solarspeicherbatterien werden in Amperestunden oder Ah angegeben und sind im Allgemeinen in Vielfachen von 2-Volt-Zellen erhältlich, daher sind 6-, 12- und 24-Volt-Batterien am gebräuchlichsten.

Wir haben zuvor gesagt, dass wir Watt (d. h. Volt multipliziert mit Ampere) verwenden, um den Leistungsbedarf eines Solarsystems zu messen. Da Batterien in Amperestunden (Ah) angegeben werden, müssen wir berechnen, wie viel elektrische Leistung in Watt dies entspricht. Eine typische 12-Volt-Batterie mit einer Nennleistung von 80 Amperestunden wäre also in der Lage, 960 Wattstunden (Wh) Strom zu liefern.

Laden der Batterie eines DIY-Solarstromsystems

Alle Arten von wiederaufladbaren Batterien können mit Sonnenkollektoren, Windturbinen oder einem netzgekoppelten Ladegerät aufgeladen werden. Es ist zwar möglich, eine 12-Volt-Batterie direkt von einem 12-V-Solarpanel zu laden, ohne die Menge des Ladestroms zu regulieren oder zu steuern, aber dies ist nicht die beste Methode.

Kontinuierliches Laden mit tiefem Zyklus Akkus besser und kontrollierter zu laden, benötigen Sie eine Art Laderegler. Laderegler liefern auf präzise und kontrollierte Weise die richtige Menge an Strom vom Solarpanel an die Batterie und sind ein wichtiger Bestandteil jedes gut gestalteten DIY-Solarstrom-Kits.

Es ist auch wichtig, die zyklenfesten Batterien Ihres Solarstrom-Kits voll aufgeladen und gesund zu halten, da sie lange halten, wenn Sie sich um sie kümmern, und sich Ihre Investition auszahlt. Das Über- und/oder Unterladen eines Akkus führt letztendlich zu Schäden. Um den Akku gesund zu halten, müssen Sie ihn regelmäßig, vollständig und kontrolliert aufladen.

Natürlich gibt es eine riesige Auswahl an Ladereglern, von ein paar Dollar oder Euro bis zu mehreren Hundert. Die teureren Modelle haben eingebaute Digitalanzeigen, mit denen Sie genau überwachen und sehen können, was in Ihrem System vor sich geht. Die Laderegler hier sind ein ausgezeichnetes Beispiel hoher Qualität und würden ein System gut steuern, aber wählen Sie einen, der nicht nur zu Ihrem System, sondern auch zu Ihrem Budget passt /h2>

Jetzt ist es an der Zeit, die Solarmodule für Ihr DIY-Solarstromsystem auszuwählen. Photovoltaikmodule wandeln Sonnenlicht in Gleichstrom (Gleichstrom) um und sind in einer Vielzahl von Typen für unterschiedliche Anwendungen und Leistungsanforderungen von verschiedenen Herstellern erhältlich, aber es ist erwähnenswert, dass Solarmodule nicht alle gleich sind, und nur weil es so heißt 100 Watt auf dem Datenblatt des Herstellers bedeutet nicht, dass er das auch leisten wird. Photovoltaik-Solarmodule sind normalerweise für eine Sonneneinstrahlung von 1000 W/m2 bei einer Temperatur von 25 °C ausgelegt.

Neben Variationen von PV-Modulen in Größe, Form, Nennleistung und anderen derartigen Spezifikationen bestehen Standard-PV-Module aus zwei verschiedenen Arten von Zellen auf Siliziumbasis. Die monokristalline Zelle verwendet eine viel höhere und reinere Siliziumqualität, bietet die beste Umwandlungseffizienz von Sonnenlicht in Strom und ist daher teurer in der Herstellung.

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Multikristalline oder polykristalline Zellen verwenden weniger reine Siliziummaterialien und sind daher einfacher und billiger herzustellen. Allerdings ist die solare Umwandlungseffizienz dieser Arten von Photovoltaikzellen etwas geringer als die ihrer teureren monokristallinen Verwandten. Wenn Sie also ein knappes Budget haben, dann funktionieren auch multikristalline oder polykristalline Zellen.

Die Größe des Solarmoduls sollte so gewählt werden, dass es den Akku an einem sonnigen Tag vollständig auflädt . Der durchschnittliche Tagesstrom, der von Ihrem oder Ihren Photovoltaikmodulen erzeugt wird, sollte etwa gleich oder sogar höher sein als der durchschnittliche tägliche Stromverbrauch Ihres Hauses oder Ihrer Geräte.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass wir während der 12 Stunden Sonnenlicht an einem typischen Tag 5 Stunden effektives Sonnenlicht erwarten können, um die Nennleistung zu erzeugen, die wir zum Betreiben unserer Geräte benötigen. Beachten Sie hier, dass das Sonnenlicht nicht immer konstant und gleichmäßig ist, sondern je nach Standort und Jahreszeit unterschiedlich ist.

Wenn wir also ein 12-Volt-System hätten, das 200 Ah elektrische Energie verbraucht, müssten wir ungefähr 12 V x 200 Ah = 2400 Wh (Wattstunden) erzeugen. Das pro Stunde zu erzeugende Solarstromsystem würde also 2400 Wh betragen, geteilt durch die 5 Stunden effektiven Sonnenlichts, was 480 W entsprechen würde. Wir würden also 2 x 240 W oder 4 x 120 W oder 5 x 100 W Photovoltaikmodule benötigen, um unseren durchschnittlichen täglichen Stromverbrauch zu decken.

Natürlich kommt es in der Realität bei unserer DIY-Solarstromanlage immer zu Verlusten durch Kabel, Solarladeregler und Selbstentladung der Akkus. Daher ist es besser, ein einzelnes Solarpanel oder Array zu wählen, das eine tägliche Nennleistung von etwa 10 bis 20 % über dem von Ihnen benötigten täglichen Stromverbrauch erzeugen kann, denn schließlich bedeutet mehr Watt mehr Leistung.

Wir haben auf dieser Website für alternative Energien gesehen, dass die Umweltvorteile der Erzeugung Ihres eigenen Solarstroms unbestreitbar, selbstverständlich und offensichtlich sind, unabhängig davon, ob Sie ein neues Solarsystem hinzufügen, um die Umwelt zu schonen, oder Ihre Energiekosten senken, ein DIY-Solar Energiesysteme kosten heute nur noch einen Bruchteil dessen, was vor 20 oder 30 Jahren der Fall war.

Nichtsdestotrotz sind Solarsysteme immer noch ziemlich teuer und es könnte leicht 20 oder 25 Jahre dauern, bis sie sich in reduzierten Energierechnungen bezahlt machen. Ein typisches netzunabhängiges DIY-Solarstromsystem mit Laderegler und zyklenfesten Batterien kostet sogar noch mehr. Allerdings kann es immer noch eine solide Investition sein, umweltfreundlich zu werden und Sonnenkollektoren zu verwenden, mit dem Potenzial einer hohen Rendite auf Ihre Investition, aber der Schlüssel hier ist, mit Bedacht zu planen und herauszufinden, welche Anreize und/oder Zuschüsse durch Sie verfügbar sind lokale und staatliche Quellen.