Berechnung einer Inselanlage (off-grid System)

Unter off-grid Systeme, oder Inselanlagen versteht man Anlagen, Häuser, oder Camper, die nicht ans örtliche Stromnetz gebunden sind und somit „off-grid“ sind. Diese Anlagen erzeugen und speichern ihre Energie selbst, um diverse Verbraucher betreiben zu können. Für die erfolgreiche Auslegung eines solchen Systems sind mehrere Faktoren sehr bedeutend, aber dazu später mehr.

All diese Fragen haben Einfluss auf die Auswertung des Systems und werden in den nächsten Schritten behandelt.

1. Verbraucher bestimmen

Im ersten Schritt werden alle Verbraucher bestimmt und in die unten stehende Tabelle eingetragen. Unter der Type sind mehrere Beispiele mit einem durchschnittlichen Verbrauch zu finden, wenn der gewünschte Verbraucher nicht dabei ist, kann „Sonstiges“ ausgewählt werden.

Jeder Verbraucher kann einzeln angepasst werden, so kann bei jedem Verbraucher die Spannung, sowie der Verbrauch auch nachträglich geändert werden. Der Verbrauch kann in verschiedenen Einheiten eingegeben werden. Zu guter Letzt wird die Betriebsdauer des Geräts angegeben, hierbei soll abgeschätzt werden, wie lange das Gerät pro Tag betrieben wird.

Geräte, wie der Kühlschrank, oder Radio sollten speziell betrachtet werden, da diese nicht die Leistung verbrauchen, die am Datenblatt angegeben ist. Ein Kompressor-Kühlschrank läuft bei bereits eingekühlten Lebensmitteln meist nur 8 h/Tag. Ein Radio ist meist auch nicht auf voller Lautstärke aufgedreht und verbraucht somit auch meist weniger. In manchen Fällen ist es aber besser die volle Leistung zu nehmen, damit man später Reserven hat und nie Probleme mit leeren Akkus bekommt.

2. Erzeuger bestimmen

Nun werden die Erzeuger bestimmt. Es können hierbei die Leistungsdaten von Solarzellen, oder Windräder genommen werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Spannung dem Akku gleicht, um diese mithilfe eines Ladereglers laden zu können.

Es sollte darauf geachtet werden, dass die erzeugte Leistung pro Tag gleich, oder mehr ist, wie die verbrauchte. Somit werden die Akkus untertags immer wieder vollgeladen, um Verbraucher, wie Licht, oder Radio auch in der Nacht betreiben zu können. Ist die erzeugte Leistung jedoch kleiner als die Verbrauchte, befindet sich von Tag zu Tag immer weniger Kapazität in den Akkus, was auf jeden Fall verhindert werden sollte.

Da es sich bei den errechneten und angegebenen Daten immer um ideale Werte handelt, kann es bei schlechten Tagen schon mal zu Energieeinbußen von bis zu 80% kommen, so erzeugt eine Photovoltaikzelle bei bewölkten Tagen meist nur 20%, der angegeben Leistung. Um solche Tage überbrücken zu können müssen die Erzeuger in der Lage sein, den Akku bei guten Tagen voll aufladen zu können. Ein guter Anhaltspunkt hierbei sind 50% mehr Leistung zu erzeugen, als durchschnittlich verbraucht wird.
Eine gute Hilfe ist hierbei auch immer die Alternative zu haben, die Akkus über das Stromnetz aufzuladen und somit einen Notfallplan zu haben, wenn mal über mehrere Tage die Sonne nicht scheinen sollte.

Hinweis für Erzeuger

3. Akku bestimmen

Die Wahl des Akkus fällt etwas schwerer, da es nicht immer leicht ist abzuschätzen, wie lange man rein vom Akku leben wird. Wenn Sie bereits Erfahrungen mit Akku-Größen haben, gehen Sie hier bitte mit Ihren bewährten Werten.

Um das Auswählen etwas leichter zu machen wurde ein kleiner Rechner erstellt. Dieser nimmt die Verbraucher, die Sie zuvor angegeben haben und berechnet, wie lange Sie mit welchem Akku auskommen würden. Hierzu wurde jedoch nur bis zur angegebenen Mindestkapazität (LiFePO4 20%, Blei 70%) entladen, um die Lebensdauer der Akkus nicht zu gefärden.

Je nach Größe kann es sein, dass mehrere Akkus miteinander verschalten werden, um die benötigte Leistung, bzw. Kapazität zu erzielen. Dies kann auf zwei verschiedene Arten passieren. Werden zwei Akkus mit einander parallel miteinander Verschalten (Plus auf Plus, Minus auf Minus), so addiert sich deren Kapazität, somit hält er "doppelt" so lang, die Spannung bleibt jedoch gleich. Unter Serien-Verschaltung versteht man das serielle, bzw. hintereinanderschalten mehrere Akkus (Minus vom 1. Akku auf Plus vom 2. Akku), hierbei werden die Spannung addiert, die Kapazität bleibt gleich. Natürlich können Akku-Paare auch gemischt verschalten werden, um die gewünschte Kapazität und Spannung zu erreichen.
Die Leistung ist von der Verschaltung jedoch unabhängig, da sie sich aus dem Produkt von der Spannung und dem Strom zusammensetzt.

Akku auswählen

Spannung:

12V 24V 48V

Tage ohne Laden:

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AGM Akku

Leistung:

0

Kapazität:

0

Stk:

0

Preis:

0

(~1200 Zyklen)

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0

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LiFePO4 Akku

Leistung:

0

Kapazität:

0

Stk:

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Preis:

0

(~4000 Zyklen)

0

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Bezogen auf Ihre Anwendung haben beide Akku Varianten ihre Vor- und Nachteile. Bei längeren Ausflügen, in unbewohntes Gebiet hat der Lithium Akku einen klaren Vorteil, da er kleiner und um einiges leichter ist. Somit kann mehr Leistung auf einen kleineren Bauraum untergebracht werden. Vergleicht man den Preis, hat der AGM-Akku die Nase vorn, da er um die Hälfte günstiger ist.
Wenn der Akku tagtäglich voll aufgeladen wird und garantiert werden kann, dass nie ein Mangel an erzeugter Energie herrscht, kann mit gutem Gewissen der AGM-Akku genommen werden. Hat man jedoch öfter ein oder mehrere Tage keine erzeugte Leistung und größere Verbraucher, wie Herd, oder Klimaanlage, welche über 1 kW beziehen sollte auf jeden Fall LiFePO4 Akkus genommen werden, da deren Lebensdauer, speziell bei großen Lasten nicht darunter leidet und eine lange Lebensdauer garantieren.

4. Laderegler bestimmen

Da nun die Erzeuger bekannt sind kann ein passender Laderegler ausgewählt werden. Alle vorgeschlagenen Laderegler entsprechen den Anforderungen und sind von der verbauten Technologie am neusten Stand, um Leistungsverlust so gut wie möglich zu minimieren.

Grundsätzlich macht es immer Sinn Reserven zu haben, wenn jedoch kein Verlangen nach mehr Energie da ist, oder kein Platz mehr am Dacht, dann reicht es vollkommen den kleineren Laderegler zu nehmen.

passender Laderegler

passender Laderegler

Marke

Dieser Laderegler eignet sich für Ihre spezifische Anwendung, welche Sie oben gewählt haben

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Hinweis für Laderegler