Photovoltaik-Solarmodule richtig nutzen
Die Sonne ist eine unerschöpfliche Energiequelle und besonders im Sommer, an Land oder auf See, sehr präsent. Solarmodule sind eine effiziente und geräuschlose Möglichkeit, an Bord eines Bootes oder Wohnmobils Energie zu nutzen, zumal sie immer leistungsfähiger werden.
Einige Erklärungen:
Ein photovoltaisches Solarmodul ermöglicht die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Die von einem Modul erzeugte Energie kann sofort genutzt werden, "im Fluss der Sonne" (z. B. um eine Wasserpumpe zu betreiben oder kleine elektronische Geräte oder Lichter zu betreiben) und/oder in einer Batterie gespeichert werden, um später verwendet zu werden. Die Nutzung von Solarmodulen bietet viele Vorteile:
- Geräuschloser Betrieb und Umweltfreundlichkeit,
- Erheblicher Energiebeitrag, der es ermöglicht, die Batterie aufzuladen und somit den Motor nicht mehr laufen zu lassen,
- Aufladen und Wartung der Batterien während der Nichtnutzungszeiten des Bootes oder Wohnmobils,
- Verlängerung der Lebensdauer der Batterien,
- Ausgleich des Verbrauchs von großen täglichen Verbrauchern wie beispielsweise einem Kühlschrank.
Je nach den verwendeten Materialien und der Bauweise haben Solarmodule unterschiedliche Wirkungsgrade. Es gibt 3 Arten von Photovoltaikzellen, die je nach der Qualität des Siliziums variieren:
- Monokristalline Zellen: Der Wirkungsgrad ist sehr gut (15 bis 22% *), aber die Herstellungskosten sind hoch, da sie aus Scheiben aus reinem Kristall hergestellt werden, sind sie empfindlicher gegenüber Strahlung und ihre Betriebszeit ist über den Tag länger.
- Polykristalline Zellen: Sie sind günstiger in der Herstellung, aber der Wirkungsgrad ist etwas geringer (10 bis 13% *), in diesem Fall werden die Kristalle aus Kristallabfällen rekonstruiert. Speziell für Anwendungen entwickelt, die eine hohe Produktion bei klarem Wetter erfordern, erheblicher Wirkungsgradverlust bei bewölktem Wetter.
- Amorphe Zellen: Ihre Kosten sind niedriger, aber der Wirkungsgrad ist es auch (5 bis 10% *). In diesem Fall sind es keine Kristalle, sondern Atome, die in einer homogenen Schicht organisiert sind. Sehr empfindlich gegenüber diffusem Strahl, in sonnenarmen Gebieten zu verwenden.
Ein Wirkungsgrad von 10% bedeutet, dass bei einer Leistung von 1000 W, die auf das Modul trifft, dieses 100 W produzieren würde.
Dennoch hängt die täglich von einem Modul erzeugte Leistung stark von seinem Standort ab. Im Süden Frankreichs, mit optimaler Neigung, ist der mit der Sonneneinstrahlung verbundene Koeffizient größer oder gleich 4, während er im Norden eher kleiner oder gleich 3,5 ist. Dieser Koeffizient kann in sehr stark sonnenexponierten Gebieten (Afrika, Ozeanien usw.) Werte über 6 erreichen. Dieser Koeffizient multipliziert mit der Nennleistung des Moduls ermöglicht die Bestimmung der täglich erzeugten Leistung. Erinnerung Elektrische Größe: Leistung (W) = Spannung (V) × Stromstärke (A) Solarmodule sind je nach verwendeter Technologie und Anwendung in verschiedenen Formen erhältlich:
Faltbare Solarmodule: Die flexiblen Solarzellen sind oft in Urethan oder andere spezifische Materialien eingebettet, die sich wie Gummi verhalten: Thin Film CIGS-Technologie oder andere vom Hersteller zugelassene. Das faltbare Solarmodul ist besonders geeignet, um kleine tragbare elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Kameras, Camcorder, PDAs, MP3-Player, Notbeleuchtung und viele andere elektronische Geräte aufzuladen. Je nach Leistung kann das faltbare Solarmodul jedoch auch andere Anforderungen erfüllen: Laptop-Batterieladegerät, verschiedene Batterien in Fahrzeugen usw. Faltbare Solarmodule erreichen Leistungen über 55 Watt und können für viele Outdoor- oder extreme Anwendungen (Wandern, Marine, 4X4...) verwendet werden.
Flexible oder biegsame Solarmodule: Diese Module, meist aus amorphem Silizium, bieten den Vorteil, dass sie dank ihrer Flexibilität auf dem Deckshaus Ihres Bootes installiert werden können, unabhängig von dessen Form, sie finden auch Anwendung für mobile Anwendungen (4x4-Raid, Camping usw.). In der Regel mit Ösen ausgestattet, um ihre temporäre Installation zu erleichtern, können sie leicht abgenommen und für minimalen Platzbedarf aufgerollt werden. Ideal, um die Batterien vor Anker geladen zu halten. Im Allgemeinen sind diese Module trittfest und wasserdicht, was auf einer Segelyacht von Vorteil ist.
Halbstarre Solarmodule: Speziell für den Einsatz im Marine- oder Automobilbereich geeignet, erleichtert ihre leichte Krümmung die Montage (geschraubt oder geklebt), sie sind in der Regel trittfest und wasserdicht. Sie bestehen aus monokristallinen Zellen mit hohem Wirkungsgrad, die eine optimale Batterieladung ermöglichen.
Starre Solarmodule: Die starren Solarmodule, je nach Verwendung, sind diejenigen, die die besten Leistungen ermöglichen. Tatsächlich erleichtert ihre Struktur die Montage und ermöglicht es, mit der Neigung zu spielen, um die Sonnenstrahlen besser einzufangen. Es gibt sogar Strukturen, die als 'Sonnenfolger oder Solarantracker' bezeichnet werden, die das Modul automatisch zur Sonne ausrichten und so die Produktion um 50 bis 60% steigern. Die starren Solarmodule der neuesten Generation mit sehr hohem Wirkungsgrad bieten noch mehr Leistung für eine kleinere Fläche. Ihr Wirkungsgrad ist auch bei geringer Sonneneinstrahlung oder großer Hitze höher. Diese Solarmodule sind perfekt für den Einsatz an abgelegenen Orten geeignet: Marine, Fahrzeuge, Wohnhäuser, Pumpen usw.
Wie wählt man ein Solarmodul aus?
1. Um ein Solarpanel auszuwählen, muss zunächst der voraussichtliche Stromverbrauch Ihrer zu versorgenden Elektrogeräte ermittelt werden (siehe die Handbücher Ihrer verschiedenen Geräte oder die Tabelle der täglichen Verbräuche). Die Berechnungslogik besteht darin, die Nennleistungen (W) Ihrer Elektrogeräte zu addieren und dann mit der Anzahl der Stunden (h) der täglichen Nutzung zu multiplizieren (Wh/Tag).
2. Abhängig von Ihrem Standort in Frankreich und der Jahreszeit teilen Sie diese tägliche Leistung (in Wh/Tag) durch einen durchschnittlichen Koeffizienten von 1,5, um die erforderliche Leistung Ihres Solarpanels in (W) zu erhalten.
Anschließend muss festgelegt werden, welche Halterung am besten zu Ihrem Bedarf passt, Wandern, Boot, Wohnmobil, Mobilheim usw.: faltbares Solarpanel (Befestigung an einem Rucksack oder flach auf dem Boden), flexibles Solarpanel (Befestigung an einer Persenning, auf dem Deck oder entlang der Relings für Boote), halbstarres Solarpanel (Befestigung auf dem Deck eines Bootes) oder starres Solarpanel (Befestigung an einem Gestell für Boote oder auf dem Dach eines Wohnmobils).
Zu beachten: Um Ihnen die Aufgabe zu erleichtern, gibt es spezifische Kits, die bereits auf Ihre Anwendung abgestimmt sind und das Solarpanel, den Regler, die Befestigungselemente und die Batterie enthalten: Die Solarpanels können problemlos parallel montiert werden, in diesem Fall addiert sich ihre Leistung. Die von den Herstellern angegebenen Leistungen werden konventionell auf der Basis einer Sonneneinstrahlung auf einer horizontalen Fläche von 1000 W/m² berechnet. Tatsächlich hängt die nutzbare Leistung des Panels von der Sonneneinstrahlung und seiner Ausrichtung ab.
Einige Regelsysteme variieren dynamisch die Last am Ausgang des Solarpanels, um die bereitgestellte Leistung zu optimieren. Diese Hochleistungsregler ermöglichen eine Effizienzsteigerung von 15 bis 30%. Diese Technologie wird als MPPT (Maximum Power Point Tracking) bezeichnet. Die Spannung eines Solarpanels hängt auch von der Temperatur ab. Die Referenzleistung wird für 25°C angegeben. Für jedes verlorene Grad gehen etwa 0,3% der Leistung verloren. Wenn die Temperatur steigt, erhöht sich diese Leistung um 0,3% pro Grad.
Nutzung der erzeugten Energie
Zwei Nutzungen der erzeugten Energie sind möglich:
- die Speicherung in einer Batterie.
- die direkte Nutzung.
Batterienutzung: In diesem Fall ist zu beachten, dass wenn ein Panel direkt an die Batterie angeschlossen ist (ohne Regler), es nicht mehr als 1/60 der Batteriekapazität liefern darf, um Schäden zu vermeiden. Bei einem leistungsstärkeren Panel ist es notwendig, einen Regler hinzuzufügen, um die Spannung am Ladeende zu begrenzen.
Direkte Nutzung: Ein Solarpanel kann direkt für eine Wasserpumpe, kleine elektronische Geräte, die Beleuchtung verwendet werden. In diesem Fall ist es wichtig zu überprüfen, dass die maximalen Ströme, die vom Panel erreicht werden können, die zulässigen Grenzen des Geräts nicht überschreiten. Klassische Elektrogeräte wie Kühlschränke können nicht ohne Zwischenschaltung einer Batterie betrieben werden, ebenso wenig wie Laptops. Tatsächlich ist die vom Solarpanel bereitgestellte Leistung entweder zu gering, um das Gerät zu betreiben, oder zu hoch, was es beschädigen könnte.
Gemischte Nutzung (Speicherung und direkt): Die optimale Nutzung besteht darin, das Solarpanel für eine direkte Nutzung zu verwenden, wenn die Batterie keine Energie benötigt, und um die Batterie aufzuladen, wenn sie entladen ist. Es gibt Vorrichtungen, die es ermöglichen, die Ausgangsspannung je nach Bedarf zu steuern (Regler). Dieser Mechanismus ermöglicht es beispielsweise, ein Gerät (typischerweise die Beleuchtung) zu versorgen, wenn die Batterien vollständig geladen sind. So wird vermieden, überschüssige Energie zu verlieren.
- Hinweis: Falls erforderlich, wandelt ein Wechselrichter den Gleichstrom (12V) der Batterien in Wechselstrom (220/230V) um. Um Ihnen die Aufgabe zu erleichtern, gibt es spezifische Kits, die auf Ihre Anwendung abgestimmt sind und das Solarpanel, den Regler, die Befestigungselemente und die Batterie enthalten.