Das Solarmodul und die Batterie: der komplette Leitfaden

 

Solarenergie gewinnt an Bedeutung. Ob auf Ihrem Dach oder in Ihrer Tasche mit Sunslice – es ist hilfreich, berechnen zu können, wie lange eine Batterie mit einem Solarmodul basierend auf ihrer Kapazität und der Leistung des Solarmoduls zum Laden benötigt.

 

Dieser Leitfaden erklärt detailliert die Berechnungen, die sowohl für ein tragbares Solarladegerät als auch für eine größere Installation gelten.

 

Watt peak, Wattstunde, mAh...: sich in den Einheiten zurechtfinden

Die Einheiten zu verstehen ist der erste Schritt. Wenn Sie das verstanden haben, sind Sie schon halb am Ziel.

Die gesamte folgende Erklärung basiert auf dem Konzept der elektrischen Leistung. Elektrische Leistung misst einen Fluss elektrischer Energie und wird in Watt [W] gemessen.

 

 

Die Einheiten im Zusammenhang mit dem Solarmodul:

So wie wir Lebensmittel in Euro pro Kilogramm [€/kg] kaufen, werden Solarmodule in Euro pro Watt peak [€/Wp] gekauft. Hersteller müssen daher die Spitzenleistung ihrer Solarmodule nach einem internationalen Messstandard messen: den STC (Standard Test Conditions). Diese Bedingungen sind auf 1000W/m² bei einer Temperatur von 25°C festgelegt, was optimalen Bedingungen entspricht.  

 

Watt peak [Wp]: Die maximale elektrische Leistung, die ein Solarmodul unter Laborbedingungen erreichen kann. Dies ist der Wert, der beim Verkauf eines Solarsystems oder Produkts angegeben wird.

Watt [W]: Die tatsächliche elektrische Leistung, die Ihr Solarmodul abgibt. Tatsächlich kann der Unterschied zwischen Laborwerten und der realen Leistung erheblich sein.

 

Tatsächlich ist ein Solarmodul empfindlich gegenüber Hitze und der Lichtintensität, der es ausgesetzt ist. Ein Solarmodul mit einer angegebenen Spitzenleistung von 100Wp könnte durchaus eine Leistung von 30W oder weniger erbringen, wenn auch nur die kleinste Wolke vorbeizieht, das Solarmodul nicht richtig geneigt ist, es sehr heiß ist usw.

Die Leistung eines Solarmoduls ist nicht gleich der Leistung der Sonne. Die tatsächliche Leistung Ihres Solarmoduls unterscheidet sich daher deutlich von der angegebenen Leistung, für die Sie bezahlt haben.

 

Einheiten im Zusammenhang mit der Batterie

Eine Batterie speichert eine elektrische Ladung durch einen reversiblen chemischen Prozess. Durch das Einspeisen von Energie in die Batterie wird sie wieder aufgeladen, mehr oder weniger schnell, abhängig von der eingespeisten Leistung (Energiefluss).

 

Watt [W]: Misst die elektrische Leistung, die in die Batterie hinein- oder aus ihr herausfließt – direkt verbunden mit ihrer Lade- und Entladerate. Eine Sunslice Gravity 20 externe Batterie gibt zum Beispiel beim Laden eines Smartphones bis zu 18W ab.

Wattstunden [Wh]: Ein Maß für die Gesamtkapazität der Batterie. Durch Multiplikation eines Stromflusses mit einer Dauer erhält man eine Kapazität. Diese Messgröße gibt also an, wie viele Stunden die Batterie eine bestimmte Leistung liefern kann. Zum Beispiel hat eine Sunslice Gravity 20 externe Batterie eine Kapazität von 74Wh, sodass sie ein Gerät 4,11 Stunden mit 18W Leistung oder 7,4 Stunden mit 10W Ausgangsleistung aufladen kann.

Milliampere-Stunde [mAh]: Eine weitere Maßeinheit für Batteriekapazität, die oft für kleinere Kapazitäten wie externe Batterien - Powerbanks - verwendet wird. Sie kann ebenfalls in Wh umgerechnet werden.

 

Wie man Ah in mAh und Wh umrechnet.

Wie der Name schon sagt, sind Amperestunden das Produkt aus einem Strom (Ampere) und einer Zeitmessung (Stunde). Es ist die Gesamtladung, die sich ansammelt, wenn ein bestimmter Strom (Elektronenfluss) über eine bestimmte Zeit fließt.

Das Konzept der Amperestunde ist jedoch etwas irreführend, da ein grundlegendes Detail fehlt: bei welcher Spannung? Diese Information wird oft an anderer Stelle angegeben (z. B. 12V - 100Ah Batterie) oder sogar impliziert (bei Lithium-Ionen-Batterien beträgt die durchschnittliche Betriebsspannung 3,7V). Ohne diese Information ist es unmöglich, die Kapazität der Batterie zu bestimmen und mit anderen Modellen zu vergleichen.

Um die Kapazität in Wh zu berechnen, multiplizieren Sie den Wert in Amperestunden mit der Spannung, um die Batteriekapazität zu erhalten:

P = V∙I

P∙t = (V∙I)∙t

Watt∙Stunde = Volt∙Ampere∙Stunde

 

Wie sieht es mit mAh aus?

Ein Milliampere ist einfach ein Tausendstel eines Amperes. Sie können also eine gegebene Kapazität in mAh in Wh umrechnen, indem Sie:

Watt∙Stunde = Volt∙(Milliampere∙Stunde)/1000

 

Sie müssen also die Batteriespannung herausfinden, damit die Berechnung korrekt ist. Für die Mehrheit der elektronischen Geräte mit Lithiumbatterien beträgt dieser Referenzwert 3,7V.

Beispiel: Die Sunslice Photon tragbare Solarbatterie hat eine Kapazität von 4.000 mAh und läuft mit einer 3,7V Lithiumbatterie. Die Kapazität in Wh beträgt daher

3,7 V × (4000 mAh)/1000 = 14,8 Wh

Da die meisten Geräte mit einer einzelnen 3,7V Lithiumzelle betrieben werden, können Sie mAh-Werte problemlos miteinander vergleichen. Sobald Sie Geräte vergleichen, die mit unterschiedlichen Stromquellen betrieben werden, müssen Sie in Wh umrechnen.

Beispiel: Die Gravity 500 Van-Ladestation/Externe Solarbatterie hat eine Kapazität von 135.000 mAh, was 500Wh entspricht. Zum Vergleich mit einer 12V-74Ah Autobatterie können Sie die Kapazität berechnen: 12V x 74Ah = 888Wh.

 

Wie lange dauert es, meine tragbare Solarbatterie aufzuladen?

 

Jetzt, da Sie die Konzepte und Einheiten beherrschen, können Sie berechnen, wie lange es dauert, Ihre tragbare Solarbatterie aufzuladen:

benötigte Ladezeit [h] = Akkukapazität [Wh]
Solarmodulleistung [W]

 

Sie werden höchstwahrscheinlich die Spitzenleistung-Messung des Solarmoduls zur Verfügung haben, nicht die Messung der tatsächlichen Leistung, die es unter den Bedingungen erzeugt, denen es ausgesetzt ist. Diese Berechnung gibt Ihnen daher die minimale Ladezeit an, die nur möglich ist, wenn es unter optimalen Bedingungen ausgesetzt ist.

 

Zwischen Theorie und Realität: Was Sie wissen müssen

 

Die oben dargestellten Berechnungen erlauben Schätzungen in einer perfekten Welt. Leider wissen wir alle, dass die Realität viel komplexer ist und die Feinheiten der realen Welt dazu neigen, Theorie und Praxis auseinandergehen zu lassen.

Solarmodule:

Ein Solarmodul ist gegenüber mehreren Faktoren empfindlich.

Der Hauptfaktor ist die Lichtintensität, die es empfängt. Glücklicherweise scheint die Sonne (mehr oder weniger) konstant, und die Erde erhält außerhalb ihrer Atmosphäre 1360 W/m². Aber die Lichtintensität, die die Erdoberfläche erreicht, kann erheblich reduziert werden und variiert je nach

• Dem geografischen Standort
• Der Jahreszeit
• Der Tageszeit
• Der Ausrichtung des Solarmoduls zur Sonne
• Dem Wetter (Wolken, Feuchtigkeit)

 

Der zweite sekundäre Faktor, aber dennoch wichtig, ist die Temperatur. Tatsächlich sinkt die Leistung von Solarmodulen, wenn die Temperatur steigt. Die Temperatur des Solarmoduls hängt ab von:

• Von der Lichtintensität, die es empfängt
• Von der Temperatur der Umgebungsluft
• Vom Wind
• Ob das Solarmodul auf der Rückseite gut belüftet ist

 

Schließlich beeinflussen bestimmte Eigenschaften des Solarmoduls seine Leistung:

• Die Sauberkeit des Solarmoduls
• Die Wahl des Materials, das die Solarzelle bedeckt
• Das Alter des Solarmoduls
• Die Qualität der Zellen und die Widerstandsfähigkeit gegen Mikrorisse
• Die internen ohmschen Verluste während der Energiegewinnung und -übertragung.

 

Batterien

Batterien sind weniger empfindlich gegenüber ihrer Umgebung als Solarmodule. Dennoch gibt es einige wichtige Dinge, die man über Batterien wissen sollte:

Umwandlungsverluste

Eine tragbare externe Batterie (Powerbank) lädt historisch mit einer Spannung von 5V, um mit USB-Protokollen zu arbeiten (kürzlich auch mit höheren Spannungen wie 9V und 12V). Die Lithiumzelle benötigt jedoch eine Spannung von etwa 3,7V. Um die Lithiumzelle nicht zu beschädigen, muss die 5V-Spannung über eine Umwandlungsschaltung auf 3,7V reduziert werden. Wenn die Batterie entladen wird, erfolgt dieser Prozess umgekehrt, und die Spannung muss von 3,7V auf 5V erhöht werden, um ein tragbares Gerät zu laden.

Diese Umwandlung ist leider mit Verlusten verbunden, und ein Teil der im Akku gespeicherten Energie geht verloren.

Außerdem muss das Gerät, wenn es von Ihrer tragbaren externen Batterie geladen wird, die Spannung selbst herunterregeln, um seine eigene Batterie wieder aufzuladen, was zusätzliche Verluste verursacht.

Diese Verluste hängen von der Qualität der Steuerungselektronik ab, die im Produkt eingebaut ist. Ein preiswertes Produkt ist oft anfälliger für eine weniger optimierte Schaltung.

Ladegeschwindigkeit

Je schneller die Batterie entladen wird, desto höher ist ihr Ausgangsstrom. Ein Anstieg des Ausgangsstroms führt auch zu höheren internen Verlusten, was bedeutet, dass weniger Energie an Ihr Smartphone oder ein anderes tragbares Gerät übertragen wird. Eine Batterie, die Ihre Geräte langsamer auflädt, hat daher in dieser Hinsicht einen Vorteil.

 

 

Wie viel Kapazität sollte meine externe Batterie haben? muss ich mein Smartphone aufladen?

Sie können die für Sie beste Kapazität abschätzen, indem Sie nach der Kapazität der Batterie Ihres Smartphones suchen. Eine schnelle Google-Suche hilft Ihnen dabei.   

Sobald Sie diese Information haben, bestimmen Sie, wie oft die Batterie Ihr Telefon aufladen können soll. Dann können Sie die folgende Formel anwenden:

 

Gewünschte Kapazität = Kapazität Ihres Smartphones × Anzahl der Aufladungen × 1,25

Beispiel: Ein iPhoneX hat eine 2716mAh Batterie, und Sie möchten eine externe Batterie, die es mindestens 2 Mal aufladen kann. Die benötigte Kapazität beträgt also 2716 × 2 × 1,25 = 6790 mAh.

 

Wie oft kann meine externe Batterie mein Telefon aufladen?

Umgekehrt können Sie auch berechnen, wie oft die Batterie Ihr Gerät voraussichtlich aufladen kann, indem Sie umgekehrt vorgehen. 

Anzahl der Aufladungen = Kapazität meiner externen Batterie
Kapazität Ihres Smartphones × 1,25

Beispiel: Sie möchten eine Sunslice Gravity 20 tragbare externe Batterie mit einer Kapazität von 20000 mAh kaufen. Damit können Sie ein iPhoneX 20'000 / 2'716 / 1,25 = 5,89 Mal aufladen.   

 

Die Bedeutung der Effizienz von Solarpanels

 

Eines der meistdiskutierten Merkmale in der Welt der Solarpanels ist die Energieeffizienz. Aber was genau ist das?

 

Die Effizienz eines Solarpanels wird definiert als die Leistung, die ein Solarpanel aus der ihm zugeführten Lichtleistung erzeugen kann:

Effizienz = elektrische Leistung, die vom Solarpanel erzeugt wird [W/m²]
einfallende Lichtleistung [W/m²]

 

Da es sich um ein Verhältnis von Leistungsflüssen handelt und wir Watt/m² durch Watt/m² teilen, ist die Effizienz dimensionslos. Man sagt, sie ist dimensionslos.

 

Wir wissen, dass die einfallende Lichtleistung durch die Umgebung vorgegeben ist und somit zwischen 1360W/m² (in großer Höhe, ohne Wolken) und 0W/m² (nachts) variiert. Diese Variable liegt daher außerhalb unserer Kontrolle.

Die Effizienz des Solarpanels bestimmt daher die Menge an elektrischer Energie, die pro Quadratmeter erzeugt wird. Ein Panel mit 20 % Effizienz benötigt also nur die Hälfte der Fläche, um die gleiche Menge zu erzeugen wie ein Panel mit 10 % Effizienz.

Warum nicht in jedem Fall die höchste Effizienz wählen?

Ein Solarpanel mit guter Effizienz wird in der Regel mehr kosten als ein Solarpanel mit geringerer Effizienz, aufgrund der neueren und komplexeren Herstellungsverfahren.

Es gibt Solarzellen mit Effizienzen von bis zu 40 %. Sie werden nicht großflächig eingesetzt, da ihr Preis pro Watt bis zu 100-mal höher sein kann als bei Wohnhaus-Panels. Das wäre also nicht sinnvoll, da sie sich nie amortisieren würden. Diese Zellart wird nur in Anwendungen verwendet, bei denen Größe und Gewicht die wichtigsten Faktoren sind und die Kosten zweitrangig sind (wie zum Beispiel bei Satelliten).

Wählen Sie also je nach Ihren Bedürfnissen. Solarpanels mit geringerer Leistung zu besitzen ist nicht unbedingt schlecht, wenn Sie genug Platz auf Ihrem Dach oder Ihrem Grundstück haben, da sie Ihnen helfen, die Gesamtkosten Ihrer Installation zu senken und sie somit schneller rentabel zu machen. Natürlich sollten Sie auch andere Faktoren wie die Qualität des Solarpanels, seine Hitzebeständigkeit, Schlagfestigkeit und Lebensdauer berücksichtigen, um die beste Wahl für Ihre Situation zu treffen.   

Bei Sunslice ist es unser Ziel, tragbare Solarladegeräte herzustellen, die leistungsstark, ultrakompakt, leicht, von guter Qualität und dennoch erschwinglich sind.

Für unsere Sunslice Photon und Sunslice Electron tragbaren Solarakkus haben wir uns für hocheffiziente monokristalline Zellen entschieden, die zwar teurer sind, aber eine höhere Effizienz aufweisen und somit mehr Energie pro Flächeneinheit erzeugen. Dadurch sind diese tragbaren Solarakkus kompakter, leichter und effizienter als die unserer Wettbewerber.

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Für unser tragbares flexibles Solarpanel Fusion Flex haben wir uns für CIGS-Technologiezellen entschieden, die eine etwas geringere Effizienz als monokristalline Zellen haben, aber den Vorteil, flexibel und viel leichter zu sein. Dadurch erhalten wir ein Produkt, das bei gleicher Leistung etwas größer, aber bis zu 40 % leichter als die Konkurrenz ist.

 

 

Wie berechne ich die Leistung meiner Solaranlage?

 

Sie überlegen, Solarpanels auf Ihrem Dach zu installieren und möchten abschätzen, wie viel Energie sie produzieren, damit Sie wissen, wie schnell sie sich amortisieren? So geht’s:

Beginnen Sie damit, das solare Potenzial des Gebiets, in dem Sie sich befinden, auf der untenstehenden Karte zu finden:

 

 

 

Diese Formel ermöglicht es Ihnen, die jährliche Stromproduktion, die Sie von einem richtig ausgerichteten Solarpanel erwarten können, schnell abzuschätzen.

Dies ist natürlich eine Vereinfachung, da weitere Parameter für ein genaues Ergebnis nötig wären, aber es bietet eine +-10% genaue Schätzung.

Beispiel: In Belgien, wo das jährliche Solarpotenzial bei 950 kWh/kWp liegt, ergibt eine 8-kWp-Anlage eine Jahresproduktion von 950 x 8 = 7600 kWh bzw. 7,6 MWh.

Nachdem Sie die Leistung Ihrer Anlage berechnet haben, können Sie die jährliche finanzielle Rendite Ihrer Solaranlage ermitteln, indem Sie den in Ihrem Land geltenden Preis pro MWh heranziehen.

Beispiel: In Belgien liegt der Preis pro MWh derzeit bei 217 € inklusive Mehrwertsteuer. Unsere belgische Anlage, die 7,6 MWh pro Jahr produziert, spart uns somit 217 x 7,6 = 1650 € jährlich. Wenn die Anlage 15.000 € gekostet hat, amortisiert sie sich in 9 Jahren und spart Ihnen danach jährlich 1650 €.

 

Ist es also vorteilhaft, Solarpanels zu haben?

Am Beispiel aus dem vorherigen Absatz sieht man sofort, dass eine Solaranlage, sobald sie rentabel ist, über ihre gesamte Lebensdauer finanziell vorteilhaft bleibt. Solaranlagen sind meist so garantiert, dass sie nach 20 Jahren noch 80 % ihrer Anfangsleistung erbringen und können diese Lebensdauer sogar übersteigen. 

Der Strompreis Ihres Anbieters im Stromnetz setzt sich aus 3 separaten „Kosten“ zusammen:

1. Die Kosten für den Strom selbst – etwa 40 %
2. Die Netzentgelte (Vertriebskosten) – etwa 40 %
3. Die Mehrwertsteuer (für Privatpersonen) – 20 % (in Frankreich). 

Die Eigenerzeugung von Strom vor Ort vermeidet daher Netzgebühren und Mehrwertsteuer auf den selbst verbrauchten Strom. Außerdem ermöglicht eine eigene Energiequelle eine teilweise Unabhängigkeit vom Netz und somit Selbstversorgung bei Stromausfällen oder Naturkatastrophen.  

Nicht alle Vorteile: Was Sie wissen müssen

Je nach Ihren Installationsentscheidungen kann es etwas kompliziert werden. Wenn Sie Ihre Solaranlage ans Netz anschließen, werden Sie wahrscheinlich einen Teil Ihres Stroms ins Netz einspeisen, wenn Sie ihn zum Zeitpunkt der Erzeugung nicht benötigen.     

Früher wurde in Belgien dieser Strom vom Netz zurückgekauft (daher der berühmte „Zähler, der rückwärts läuft“), wodurch die Solaranlage bereits bei der Stromerzeugung rentabel war. In den letzten Jahren hat sich die Regel jedoch geändert: Der ins Netz eingespeiste Strom wird nicht mehr zurückgekauft und unterliegt zusätzlich einer Einspeisegebühr, die die finanzielle Rendite der Solaranlage schmälert. Es ist daher wichtig, sich über die geltenden Vorschriften in Ihrer Region oder Ihrem Land gut zu informieren. 

Um dies zu vermeiden, gibt es zwei mögliche Lösungen:

1. Verbrauchen Sie so viel wie möglich des erzeugten Stroms selbst – das heißt, nutzen Sie den Strom zum Zeitpunkt der Erzeugung (z. B.: Waschen Sie mittags, wenn das Wetter schön ist).
2. Speichern Sie überschüssigen Strom, damit nichts ins Netz zurückgespeist wird. Dafür benötigen Sie ein spezielles Batteriespeichersystem. 

 

Solaranlageninstallation: Können Sie es selbst machen?

Angesichts der hohen Kosten einer Solaranlage stellt sich die Frage, ob eine Eigenmontage vorteilhafter ist. In manchen Fällen ist das tatsächlich so.

Dachinstallation

Wenn Sie Solarpanels auf dem Dach Ihres Hauses installieren möchten, sollten Sie Profis beauftragen. Die Arbeit auf dem Dach erfordert Erfahrung und spezielles Equipment. Ein Fehler bei der Montage kann Ihr Dach und Ihre Solaranlage beschädigen, ganz zu schweigen von den lebensgefährlichen Absturzrisiken. 

Außerdem muss der Anschluss an das Stromnetz elektrischen Normen entsprechen, daher sollte er am besten von einem Elektriker vorgenommen werden. 

Bei einer solchen Installation raten wir dringend davon ab, sie selbst durchzuführen.

Bodeninstallation

Eine gute Alternative zur Dachinstallation ist der Bau einer bodenmontierten Solaranlage. Absturzgefahren sind nahezu ausgeschlossen, und der Winddruck auf die Solarpanels wird reduziert, sodass jemand mit handwerklichem Geschick eine Solaranlage kostengünstig selbst bauen kann. Im Internet sind Solarkits erhältlich, die Panels, Regler und eventuell Batterien enthalten. 

Natürlich benötigen Sie ausreichend Platz. In einigen Regionen ist für diese Art der Installation auch eine Baugenehmigung erforderlich, informieren Sie sich daher vor Beginn des Projekts. 

Wenn Sie sich jedoch entscheiden, an das Stromnetz anzuschließen, empfehlen wir, einen Elektriker zu beauftragen. 

 

Solarpanels für ein freistehendes Gartenhaus, eine Garage, einen Wohnwagen oder ein Tiny House

Zugang zu Strom im Gartenhaus oder Tiny House ist oft unerlässlich. Allerdings ist es häufig schwierig oder sogar unmöglich, ein Kabel zum Stromnetz zu verlegen. Eine kleine Solaranlage kann daher eine ausgezeichnete Alternative sein!

Diese Art der Installation kann dank der Solar-Generatoren von Sunslice sehr einfach und schnell selbst durchgeführt werden, ohne elektrische Vorkenntnisse. Unsere All-in-One-Solargeneratoren bieten:

• 220V-Steckdosen – identisch zum Stromnetz
• Eine eingebaute Hochkapazitätsbatterie
• USB- und DC-Anschlüsse zum Betreiben Ihrer Geräte, Lampen usw.
• Eine leistungsstarke Lichtquelle
• Integrierter MPPT-Solarregler

Mit nur einer Verbindung schließen die Solarpanels an die Batterie an und ermöglichen eine komplette Installation zu geringen Kosten ohne Installationsaufwand oder -kosten. 

Ich hoffe, dieser Artikel war für Sie hilfreich und dass das Laden einer Batterie mit einem Solarpanel für Sie nun keine Geheimnisse mehr birgt. Teilen Sie gerne Ihre Eindrücke in den Kommentaren unten oder senden Sie uns Ihre Vorschläge per E-Mail über das Kontaktformular auf unserer Website!