Insel-Solaranlagen: Stromversorgung für Schrebergarten & Co. | TechStage
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Insel-Solaranlagen: Stromversorgung für Schrebergarten & Co.

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Solarpaneel, Akku, Laderegler und Wechselrichter versprechen eine sichere Stromversorgung abseits des Stromnetzes. TechStage zeigt, was benötigt wird und ob sich die Investition lohnt.

Um Actioncam und Smartphone fern ab jeder Steckdose aufzuladen, reicht schon eine günstige Powerbank. Um wirklich unabhängig vom Stromnetz zu sein, wird diese mit einem kleinen Solarpaneel oder einem Solar-Rucksack (Ratgeber) kombiniert. Geeignete Modelle finden sich im Ratgeber Solarstrom für Gadgets: Panels, Powerbanks und Rucksäcke. Die Leistung solcher mobilen Lösungen ist allerdings begrenzt.

Sollen Geräte mit höherem Verbrauch und unterschiedlicher Spannung für mehrere Tage unabhängig vom Stromnetz betrieben werden, muss eine andere Lösung her. Die Anwendungsbeispiele sind vielfältig. Wer bisher keinen Strom im Schrebergarten, der Gartenhütte, dem Modellflugplatz oder der Hütte am See hatte, kennt das Problem.

Für genügend Power würden beispielsweise Stromgeneratoren mit Benzinmotor sorgen. Diese sind allerdings sehr laut und liefern nur dann Strom, wenn sie eingeschaltet sind. Für die dauerhafte Videoüberwachung auf dem Modellflugplatz sind sie also beispielsweise nicht geeignet. Hier bieten sich sogenannte Insel-Solaranlagen an. Diese bieten je nach Konfiguration ausreichend Energie für Beleuchtung, Überwachung, Ladetechnik, elektrisches Werkzeug oder auch Poolfilter und Wasserpumpe.

Solarpaneels wandeln das Sonnenlicht in Strom um.

Eine Solar-Insellösung wandelt Sonnenlicht in Strom um und speichert diesen in einem Akku. So steht dem Verbraucher unabhängig von Wetter oder Tageszeit immer Energie zur Verfügung. Diese Lösung arbeitet abseits des normalen Stromnetzes und ist nicht zur Einspeisung überschüssigen Stroms geeignet. Die großen Vorteile sind die örtliche Unabhängigkeit und die Tatsache, dass die Anlagen verhältnismäßig simpel aufgebaut sind. Installation und Inbetriebnahme kleiner Insel-Anlagen ist für Laien problemlos möglich.

Ein klassisches Inselsystem besteht aus einem oder mehreren Solarpaneels, einem Laderegler, einem Akku und einem Wechselrichter. Die eigentliche Energiegewinnung findet im Solarpaneel statt. Der dort erzeugte Strom gelangt über den Laderegler zum Akku. Er sorgt dafür, dass sich der Ladestrom an den Ladezustand des Akkus anpasst und schützt so gegen Überladung. Um an den 12V- oder 24V-Akku klassische 230V-Verbraucher anschließen zu können, wird ein Spannungswandler benötigt.

Ganz oben ist das Solarpaneel zu erkennen. Darunter befinden sich (v.l.n.r) der Blei-Akku, der Laderegler und der Spannungswandler.

Welche Kosten, Abmessungen und Leistung die einzelnen Komponenten haben, hängt ganz vom Bedarf ab. Die Inselanlagen sind frei skalierbar und eignen sich sowohl für kleinen als auch für gehobenen Strombedarf. Die Kosten für große Akkukapazitäten und starke Solarpaneels sind allerdings nicht gerade niedrig. Wer sich eine solche Anlage anschaffen will, sollte sein Vorhaben gut planen und die Komponenten bedarfsgerecht auswählen.

Um herauszufinden, wie viel Leistung die Solarpaneels haben müssen und wie groß der Akku dimensioniert sein muss, damit der tatsächliche Strombedarf auch gedeckt ist, empfehlen wir einen der zahlreichen kostenlosen Online-Rechner. Diese berechnen letztlich den Bedarf an Solar-Leistung und Akkukapazität. Dazu werden die Verbraucher in eine Liste eingetragen und hinterlegt, wie lange diese pro Tag aktiv sind. Am Ende steht der tatsächliche Strombedarf, mit dessen Hilfe die Anlage vernünftig geplant werden kann. Beim Solar-Tool von Pro-Umwelt lässt sich sogar ein Puffer für bewölkte Tage einberechnen. Dies ist wichtig, damit die Stromversorgung nicht am ersten bewölkten Tag einbricht.

Zahlreiche kostenlose Tools helfen bei der Planung der Solaranlage. Links das Online-Tool von Conrad, rechts das von Pro-Umwelt.

Ein Vorteil des Conrad-Solar-Rechners ist die Verlinkung zu geeigneten Produkten im eigenen Shop. Wer nicht lange suchen will, kann sich so sehr schnell ansehen, was für ein Akku oder Paneel benötigt wird. Wer woanders kaufen möchte, bekommt zumindest eine genaue Vorstellung von der benötigten Leistung und Kapazität.

Das für diesen Artikel getestete Solar-Komplettsystem wurde uns freundlicherweise vom Versandhändler Pearl zur Verfügung gestellt. Das enthaltene monokristalline Solarpaneel hat eine Gesamtleistung von 50 W und Abmessungen von 50 x 70 x 2,5 cm. Der Ladestromregler mit integriertem LCD ist sowohl für 12- und 24-V-Akkus geeignet. Neben der Ladeüberwachung bietet er einen Ladestopp-Timer, eine automatische Abschaltung bei vollem Akku und zwei USB-Ladebuchsen mit 2A. Der maximale Ladestrom beträgt 20A. Der im Set enthaltene 12-Volt-Blei-Akku hat eine Nennkapazität von 21 Ah und wiegt 15 kg. Der mitgelieferte Spannungswandler verfügt über eine 230-V-Steckdose, einen USB-Ladeport und eine dauerhafte Ausgangsleistung von 300 Watt. Die Spitzenbelastung beträgt kurzzeitig bis zu 600 Watt. Das Set kostet knapp 330 Euro und eignet sich prima für die gelegentliche Nutzung der 230-V-Steckdose oder den dauerhaften Betrieb von kleinen Verbrauchern wie LED-Lampen oder USB-bestromten Geräten.

Für den Dauerbetrieb von Kleinverbrauchern ist das Testsystem ausreichend. Stärkere Verbraucher können nur zeitweise oder gar nicht verwendet werden.

Der Aufbau ist denkbar einfach; trotzdem ist es schade, dass bei einem Komplett-Set weder eine vernünftige Anleitung noch die passende Verkabelung beiliegt. Immerhin sind Anschlüsse und Kabel farblich und durch zusätzliche Aufkleber oder Symbole eindeutig gekennzeichnet.

Das Anklemmen der Kabel ist dank ordentlicher Beschriftung auch ohne Anleitung möglich.

Das Solarpaneel verfügt über ein etwa drei Meter langes Anschlusskabel, welches direkt am Laderegler angeschlossen wird. Bei Bedarf, beispielsweise einer Dachmontage, muss das Kabel entsprechend verlängert werden. Welches Kabel an welche Schraubklemme gehört, ist auf den ersten Blick ersichtlich. Beim Anschluss des Spannungswandlers an den Ausgang des Ladereglers fehlt ein entsprechendes Kabel. Zwar liegt eines mit 12-V-KFZ-Anschluss für den Zigarettenanzünder bei, diese passt aber nicht an die Anschlüsse des Ladereglers. Da wir die mitgelieferten Kabel nicht umbauen wollen, nehmen wir eigentlich überdimensionierte Einzellitzen aus Kabelresten der Hausverkabelung. Den Energiespeicher verkabeln wir ebenfalls selbst. Das mitgelieferte Kabel mit einer Klemmverbindung zum Akku passt auch nicht zum Laderegler. Trotz fehlender Anleitung und selbst konfektionierter Kabel ist die Inbetriebnahme nach wenigen Minuten abgeschlossen. Für eine dauerhafte Nutzung sollten die Einzelkomponenten natürlich vernünftig angebracht und gegen Feuchtigkeit gesichert sein, was etwas länger dauert als unser Versuchsaufbau.

Das Testsystem läuft auf Anhieb und so zeigt der Laderegler sofort, dass der Akku Strom vom Solarpaneel bekommt. Kleine Verbraucher mit USB-Anschluss können wir direkt am Laderegler anschließen und aufladen. Das klappt mit Smartphone, Aktivlautsprecher oder einer WLAN-Kamera problemlos. Es ist zwar auch im Spannungswandler ein USB-Port verbaut, der Weg über den zusätzlichen Verbraucher und die Umwandlung ist allerdings weniger effizient und kostet zusätzlichen Strom. Den nur begrenzt effizienten Spannungswandler benutzen wir deshalb nur bei Verwendung der 230-V-Steckdose und trennen ihn ansonsten per Netzschalter vom Stromnetz der Insellösung. Der Auto-Stopp bei vollem Akku funktioniert zuverlässig.

Der Spannungswandler funktioniert nach dem Einschalten problemlos und versorgt testweise Regentonnen-Wasserpumpe, Pool-Filter, Bohrmaschine, Stand-Ventilator und Notebook. Je nach Verbraucher sieht man am Laderegler, wie viel Strom gerade fließt. Selbst unsere kleine Stichsäge bekommt ausreichend Power. Dies klappt allerdings nur wegen der geringen Stromaufnahme unseres Modells. Für stärkere Werkzeuge und Verbraucher wie den elektrischen Rasen-Trimmer oder die Elektro-Motorsäge, fehlt unserem System schlicht die Leistung.

Der Spannungswandler erlaubt die dauerhafte Nutzung von Verbrauchern mit 300 Watt – das leert den kleinen Akku allerdings sehr schnell.

Ein kurzes Rechenbeispiel mithilfe eines der Solarrechner zeigt, wofür unsere 330-Euro-Anlage ausreichen würde. So könnte der 21-Ah-Akku beispielsweise zwei 3-W-Lampen täglich 7 Stunden befeuern, selbst wenn mal 3 Tage lang keinerlei Strom von der Solaranlage generiert wird. Da das Panel aber selbst bei bedecktem Himmel etwas Strom produziert, dürfte die Anlage sogar noch länger durchhalten.

Bild: So ein kleiner Akku ist nur für die gelegentliche Nutzung oder den Dauerbetrieb von schwachen Verbrauchern geeignet.

Ganz anders sieht es bei starken Verbrauchern aus. Ein für den Dauerbetrieb eines 60-Watt-Kühlschranks benötigte Akku, inklusive eines Drei-Tage-Puffers, schlägt mit gut 350 bis 800 Euro zu Buche. Dazu kommen im konkreten Beispiel drei Solarpaneels mit einer Leistung von je 140 W zu je 200 bis 350 Euro. Dagegen sind der zusätzliche Laderegler mit etwa 80 bis 150 Euro und der Spannungswandler ab etwa 70 Euro geradezu günstig.

Hier ein paar konkrete Preisbeispiele aus dem Angebot von Amazon:

Dagegen sind USB-Powerbanks echte Schnäppchen.

Insel-Solaranlagen ermöglichen eine unkomplizierte und umweltschonende Stromversorgung auch fernab des Stromnetzes. Aufbau und Inbetriebnahmen sind selbst für Laien weitgehend unproblematisch.

Doch der Kauf einer solchen Insellösung will sehr gut durchdacht und durchgerechnet sein. Geeignete Solar-Rechner für Insellösungen gibt es kostenlos im Internet. Die Kosten, insbesondere für Akkus mit hoher Kapazität und leistungsstarke Solarpaneels bewegen sich schnell jenseits der 1000-Euro-Grenze. Kleine Sets für die gelegentliche Nutzung oder den regelmäßigen Betrieb von Kleinverbrauchern, beispielsweise LED-Lampen, sind mit etwa 200 bis 500 Euro nicht ganz so teuer. Wer stärkere Verbraucher wie Kühlschranke zuverlässig im Dauerbetrieb nutzen will, muss allerdings deutlich mehr investieren.

Wer seine Insel-Solaranlage richtig konzeptioniert und sie regelmäßig einsetzt, für den sind die autarken Systeme eine gute Investition. Wird die Lösung nur sehr selten nutzt, sollte man Kosten und Nutzen gegenüberstellen und auch Alternativen wie akkubetriebene Geräte in Betracht ziehen. Geht es beispielsweise lediglich um die Stromversorgung der WLAN-Überwachungs-Kamera, ist keine aufwändige und teure Solaranlage nötig. Solar-WLAN-Kameras wie die Ring Spotlight (Testbericht) oder die HMD2 von Heimvision (Testbericht) sind hier die deutlich bessere Lösung.

Für die Versorgung von Smartphone & Co empfehlen wir den Ratgeber Solarstrom für Gadgets: Panels, Powerbanks und Rucksäcke.

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