16 Jan 2018 Energiewende selber machen: Sonnenstrom aus heimischen Anbau

Das eigene Handy oder den E-Book-Reader kostengünstig mit hausgemachten Sonnenstrom aufladen? Das geht ganz einfach mit einer Mini-Solaranlage mit Speicher, die es in den unterschiedlichsten Ausführungen zu kaufen gibt. Bastler mit grundlegenden Elektronikkenntnissen können sich ein solches sogenanntes solares Inselsystem aber auch ganz einfach selber bauen. Wie das geht, erklären wir euch in unserem Blogbeitrag.

Was ist eine Inselanlage?

Die PV-Inselanlage funktioniert – das Mobiltelefon lädt.

Eine solare Inselanlage ist eine Photovoltaikanlage, deren erzeugter Sonnenstrom nicht ins Netz eingespeist wird, sondern entweder direkt verbraucht oder für die spätere Nutzung gespeichert wird. Derartige Systeme werden insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern häufig eingesetzt – etwa in ländlichen Regionen, in denen kein Anschluss an das Stromnetz möglich ist. Ein Beispiel hierfür stellen die sogenannten Solar-Home-Systems dar, die NATURSTROM im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der ANDHERI HILFE für arme Familien in Bangladesch finanziert. Jede dieser Anlagen stellt ein in sich geschlossenes System dar, in dem Energie erzeugt, gespeichert und verbraucht wird.

Doch auch hierzulande sind solche Systeme im Kommen, insbesondere um Smartphones, Kamera und Co. unkompliziert mit hausgemachter Sonnenenergie zu laden. Solche kleinen Photovoltaik-Inselanlagen gibt es im Set – zum Beispiel bei Conrad. Günstiger ist es jedoch in der Regel, die Komponenten einzeln zu kaufen und ein eigenes System zusammenzustellen.

Bevor wir euch erklären, wie das geht, eine Sache vorab: Im Umgang mit Strom solltet ihr immer Vorsicht walten lassen und euch vorher grundlegende Kenntnisse aneignen. Benutzt immer ein Spannungsmessgerät, um z. B. zu prüfen, wo „+“ und „-“ sind und ggf. ob Strom fließt oder nicht.

Die hier beschriebenen 12 Volt Gleichspannungssysteme sind bezüglich der auftretenden Spannungen ungefährlich. Ab 40 bis 50 Volt Gleichspannung kann es unter Umständen gefährlich werden, Personen mit Herzschrittmachern/Herzfehlern müssten bitte vorher ihren Arzt kontaktieren.

Vorüberlegungen

Über einem solchen Solarladeregler können Kleingeräte wie Mobiltelefone und E-Bookreader geladen werden.

Bevor es mit dem Bau unserer solaren Inselanlage losgehen kann, müssen wir uns zunächst einmal darüber Gedanken machen, wofür die Anlage verwendet werden soll. Denn die verschiedenen Komponenten müssen – je nach Anwendungsbereich – unterschiedlich auslegt werden.

In unseren Fall möchten wir mit dem Mini-Sonnenkraftwerk Kleingeräte wie zum Beispiel Smartphones oder E-Book-Reader per USB aufladen. Den von der Anlage erzeugten Sonnenstrom wollen wir in einem Akku zwischenspeichern, damit das Handy auch dann geladen werden kann, wenn die Sonne einmal nicht scheint.

Wenn du dir ein eigenes solares Inselsystem zusammenstellst, solltest du über grundlegende Elektro-Kenntnisse verfügen, so dass du die einzelnen Elemente passend auswählen kannst – oder unserer Anleitung genau folgen.

Zutaten für eine 12 V-PV-Anlage

• 1 Pv-Modul 12 V, leicht, aber etwas teurer sind beispielsweise die Module von Phaesun oder eine preiswertere Variante wie diese hier
• 1 Solarladeregler 12 V (hierbei auf die beiden 5V-Standard-USB-Ladebuchsen achten!)
• 1 Solarbatterie 12 V, mit mindestens 7 bis 10 AH, besser etwas mehr, wie beispielsweise diese Solarbatterie
• 2 Standard KFZ-Sicherungshalter, bestückt mit einer passenden Sicherung (10 bis 30 Amp.)
• Solarkabel mit einem Querschnitt von 2,5 bis 6 mm² für den Anschluss des Moduls
• Solarkabel mit einem Querschnitt von 4 mm² für den Anschluss an der Batterie. Bei stärkeren Batterien benötigt man größere Kabel Querschnitte. Auch die Kabellänge ist bei der Dimensionierung wichtig. Zum Ausprobieren reichen in der Regel auch dünnere, möglichst kurze Kabel mit einem Querschnitt von 1,5 bis 2,5 mm²
• 2 bis 6 x Lüsterklemmen, je nach Kabel-Verbindung am Solarmodul und gewählter Absicherung
• passende Klemmen/Stecker für den Anschluss an die Batterie
• Aderendhülsen sowie Aderendhülsenzange
• Spannungsmessgerät
• Abisolierzange

Und so geht’s

In einem ersten Schritt muss der Solarladeregler an die Batterie angeschlossen werden.

Zunächst möchten wir die Batterie an den Solarladeregler anschließen, erst dann folgt der Anschluss des Photovoltaikmoduls. Diese Reihenfolge ist unbedingt zu beachten, denn nur so werden für den Solarregler schädliche Überspannungen des Solarmoduls vermieden. Die Bedienungsanleitung des Solarladereglers beschreibt i.d.R. auch noch mal den Anschluss an die Batterie und das Solarmodul.

Um die Batterie an den Solarladeregler anzuschließen, werden zwei Stücke Kabel bzw. ein 2-adriges Kabel für den Pluspol (+) und den Minuspol (–) benötigt. Beide Adern werden mit einer Abisolierzange von einem etwa 0,6 bis 0,8 cm langen Stück von ihrer Isolierung befreit und mit Aderenthülsen versehen. Anschließend werden die Kabelenden an die Batterie und an den Solarladeregler angeschlossen (s. Fotos) – zunächst der Plus-, dann der Minuspol.

Möglichst nahe an die Batterie werden anschließend eine oder ggf. auch zwei Sicherungen angeklemmt (eine in die Leitung des Plus- und eine in Leitung des Minuspols). Die Verwendung von Sicherungen ist immer dann empfehlenswert, wenn eine stärkere Batterie gewählt wird.

Mit der fertigen Anlage kann eine LED-Lampe zum Leuchten gebracht oder ein Handy gleichzeitig geladen werden.

Ebenso wird mit dem 2-adrigen Kabel verfahren, das an das Photovoltaik-Modul angeschlossen wird: Nach Prüfung der Spannung und der Polarität wird das Modul an den Laderegler angeschlossen (zuerst +, dann -). Die Spannung misst man wie folgt: Mit den beiden Spitzen des Digitalvoltmeters misst man die Spannung an den Polen der Batterie oder an den Kabeln des Solarmoduls. Liegt das rote Messkabel an Plus, ist der angezeigte Wert positiv, ansonsten steht ein „Minus“ vor der gemessenen Spannung.

Damit ist eine einfache PV-Anlage mit Akku fertiggestellt. Über die beiden USB-Ports am Solarladeregler können gleichzeitig nun z.B. zwei Mobiltelefone solar geladen werden – sofern die Batterie über das Solarmodul ausreichend aufgeladen wurde.

An den gesteuerten Ausgang des Solarladereglers können 12 V Beleuchtung (LED) oder andere Verbraucher mit 12 Volt Gleichstrom angeschlossen werden. Die Polarität und die maximale Leistung des Solarreglers sind dabei zu beachten. Um die Batterie zu schützen, trennt der Laderegler automatisch die Verbindung zur Batterie, wenn diese zu sehr entladen ist. Bei dem hier empfohlenen Solarladeregler können die Schaltspannungen frei programmiert werden. Zu beachten ist dabei: Je tiefer ein Bleiakku regelmäßig entladen wird, desto geringer wird die Anzahl der möglichen Ladezyklen – oder anders gesagt: die Lebensdauer des Akkus sinkt.

Autoren: Martin Schinke und Miriam Ersch-Arnolds

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