Lichterkette mit Solarinselanlage

Hier zeigen wir euch wie eine Solar-Inselanlage aufgebaut ist, welchen Vorteil sie bietet und wie unsere Lösung dazu aussieht.

Was ist eine Solar-Inselanlage:

Eine Solar-Inselanlage ist eine vom Versorgungsnetz unabhängige Stromquelle. Mittels Solarzellen wird Strom erzeugt, welcher in einem Akku zwischengespeichert wird. Bei Bedarf kann Energie aus dem Akku entnommen werden. Der Vorteil einer solchen Anlage ist, dass man elektrische Verbraucher an Orten oder Gegenden betreiben kann, in denen keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz möglich ist. Allerdings kann so auch überschüssiger Strom nicht ins öffentliche Netz eingespeist werden bzw. noch schlimmer, wenn die Sonne nicht scheint und im Akku auch keine Energie mehr gespeichert ist, funktionieren die Verbraucher auch nicht mehr.

Unsere Idee:

Während viele unserer Nachbarn in der Weihnachtszeit ihre Balkone mit Lichterketten behängen, blieb unser Balkon lange dunkel. Der Grund dafür: wir haben keinen Stromanschluss auf dem Balkon und wollten auch kein Loch in die Hauswand bohren. Auch eine Fensterdurchführung mittels Flachbandkabel kam für uns auch nicht in Frage. Also musste eine Inselanlage her, die entsprechende Lichterkette hatten wir sogar schon: Wir nutzten die LEDLJUS(64) von IKEA. Auf dem Etikett war eine Leistungsaufnahme von 2 Watt angegeben. Prinzipiell lässt sich hier jede beliebige LED-Lichterkette einsetzen. Man sollte nur schauen, dass nicht zu viel Leistung benötigt wird. Nun benötigten wir noch ein Solarmodul und einen Stromspeicher. Für die geringe Leistung der Lichterkette, sollte ein kleines 30 Watt 12V Solarpanel ausreichen. Diese werden auch häufig in Wohnmobilen eingesetzt und lassen sich für circa 35€ im Netz bestellen. Als Stromspeicher sollte uns zunächst eine gebrauchte Motorradbatterie genügen. Um ein Über- oder ein Tiefenentladen der Batterie zu verhindern, benötigen wir noch einen Solarladeregler. Dieser kümmert sich darum, dass die Spannung der Zelle nicht höher als 13.7V und kleiner als 11.7V wird. In beiden Fällen würde die Batterie beschädigt werden. Die Verkabelung sollte dann wie folgt aussehen:

Da die Lichterkette und viele andere Verbraucher mit einem 220V Schuko-Netzteil ausgerüstet ist, schalten wir noch einen Wechselrichter dazwischen, der aus den 12V der Batterie eine 220V Wechselspannung macht. Hier unterscheidet man in reine Sinuswechselrichter und Wechselrichter mit modifiziertem Sinus. Letztere sind wesentlich günstiger (ca. 30€) und reichen für Standardanwendungen aus. Hier wird erklärt, was die Unterschiede sind und für welchen Verbraucher ihr welche Art von Wechselrichter benötigt:

Modifizierte Sinuswelle oder Reine Sinuswelle? – Spannungswandler Test 2017 (spannungswandler-test.de)

Die Umsetzung:

Zunächst mussten wir uns um die Befestigung der Solarzelle kümmern. Mit zwei Flacheisen und Schlauchschellen aus dem Baumarkt, ließ sich recht unproblematisch eine stabile Halterung am Balkongeländer montieren.

Damit sich die Solarzellen an den Flacheisen befestigen lässt, müssen noch zwei Löcher in den Alurahmen gebohrt werden. Hierzu legen wir etwas Pappe zwischen Rahmen und Panel, damit wir beim Bohren nichts beschädigen.

Anschließend mussten die Panels noch verdrahtet werden. Hier sollte der Kabelquerschnitt nicht zu klein gewählt werden. Je länger der Weg von Panel zu Batterie und je höher die Stromstärke ist, desto größer sollte der Kabelquerschnitt gewählt werden. Bei einem 30 Watt Solarpanel können schonmal Ströme von 2A fließen. In meinem Fall sind es circa 5 Meter, deshalb habe ich mich für 1,5mm² Kabel entschieden. Die Kabelenden an den Seiten habe ich mit einem Lötkolben an die Kontakte gelötet. Braun für + und Blau für -.

Nachdem die Solarzelle vorbereitet wurde, kann diese an die Halterung geschraubt werden. Damit sich das Panel nicht löst und mit einer Windböe unfreiwillig den Balkon verlässt, habe ich für die Montage selbst sichernde Muttern verwendet. Die Kabel habe ich in einem Kabelkanal versteckt und durch den Kanal in unseren Balkonschrank geführt. Dort habe ich den Laderegler montiert und die Batterie, sowie den Wechselrichter verstaut.

Falls ihr euch fragt warum an dem Panel andere Kabel montiert sind, als in den Laderegler hineingehen. Ich habe hinter das Balkongeländer Klemmen verbaut, in denen ich den Leiterquerschnitt erhöhe. Dies vereinfacht, dass Anbinden weiterer Solarpanel, falls der Bedarf besteht.

Der Laderegler zeigt nachdem Batterie und Solarmodul angeschlossen sind, den Spannungszustand der Batterie an.  Mit den Tastern lässt sich auch anzeigen, wie viel Strom in die Batterie fließt und wie viel entnommen wird. Rechts habe ich eine Zigarettenanzünderbuchse installiert, da der von mir genutzte Wechselrichter für den KFZ-Bereich entwickelt wurde und sich so leicht einstecken lässt. Zwischen die Lichterkette und den Wechselrichter habe ich einen Zigbee Plug gesteckt. So kann die Lichterkette in unser Phillips Hue Netzwerk einbinden. Mit einem Timer in der Hue App, lässt sich die Lichterkette so bei Sonnenuntergang anschalten und zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausschalten.

 Herausforderungen & Probleme:

Der von mir verwendete Laderegler, schaltet den Ausgang ab, wenn er glaubt einen Kurzschluss zu erkennen(ca. 10A). Da unser Wechselrichter beim Anschalten einen recht hohen Anlaufstrom benötigt, wird der Ausgang direkt wieder abgeschaltet. Damit ich die Anlage trotzdem betreiben kann, habe ich für den Anlauf des Wechselrichters, den Laderegler überbrückt. Da ich die Lösung aber nicht so schick fand, habe ich den Laderegeler gegen ein kräftigeres Modell getauscht.

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