PV-Module – Größen und Leistungen

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Größen und Leistungen verschiedener PV-Module variieren, je nach Anwendungszweck stark. Von handlichen Modulen, die lediglich den Betrieb einer Kamera aufrecht erhalten sollen, bis hin zu großen Modulen für PV-Felder, aber auch maritime oder andere anspruchsvolle Anwendungsfälle.

Platzfrage

Neben Anwendungen für PV-Anlagen oder Balkon-Kraftwerke, wo Platz keine sonderliche Rolle spielt, sind Wohnmobilisten in diesem Punkt oft in der Zwickmühle, denn Platz ist Mangelware, wie auch Strom. Meist ist Landstrom nicht gegeben, den lärmenden Generator möchte man sich selbst und anderen auch kaum zumuten. Also bleibt nur ein PV-Modul auf das Dach zu montieren.

Dort aber residieren bereits diverse Dachluken, Lüfter, Entlüftungen, SAT-Antenne, etc., die allesamt einem PV-Modul den Platz streitig machen. Eine rechteckige Fläche ist noch frei – 175 x 120 cm.

Das muss doch reichen!

Nun ja, wie immer, alles ist relativ: im Sommer, in südlichen, sonnenverwöhnten Gefilden, bei wolkenlosem Himmel und strahlendem Sonnenschein – da mag es tatsächlich reichen. Doch, in Breiten Deutschlands oder weiter nördlich, da wird dann schon eng. die Sonne steht zunehmend tiefer und nicht fast senkrecht, wie in südlichen Regionen. Das PV-Modul liegt flach auf dem Dach und hat damit nur bei senkrechtem Lichteinfall seinen höchsten Wirkungsgrad.

Bedarfsermittlung

Um zu erfahren, ob „muss doch reichen“ tatsächlich den Bedarf deckt, macht es Sinn zu berechnen, welche Verbraucher wie lange welche Leistung abfordern.

Selbst eine große Batterie nutzt wenig, wenn die verbrauchte Energie nicht auch wieder durch Sonneneinstrahlung ersetzt werden kann. Irgendwann ist die Batterie leer. Ohne Sonne wird man dann lange warten müssen, bis sie wieder halbwegs einsatzfähig ist.

Dies um so mehr, wenn es sich nicht um eine LiFePo4-, sondern AGM-Batterie handelt. Während eine LiFePo4-Batterie rund 95 % ihrer Kapazität nutzbar bietet, begnügt sich eine AGM-Batterie mit 50 % der Nennkapazität und gilt dann schon als ladebedürftig.

Die Batterie ist nur als Puffer zwischen ein- und ausgehender Leistung zu betrachten, will man den batterietechnischen Blackout unterbinden.

Größe bringt Leistung

PV-Module erzeugen mit einzelnen Zellen, Wafer genannt, Strom aus Sonneneinstrahlung. Je mehr Zellen ein Modul umfasst, desto mehr Strom erzeugt es, desto größer ist es aber auch.
Deshalb ist letztlich die mögliche Größe eines PV-Moduls der limitierende Faktor hinsichtlich der erzeugten Energie.

• 380 .. 400 W – 1767 x 1041 mm – 60 Wafer – 1,84 m²
• 520 .. 540 W – 2094 x 1134 mm – 84 Wafer – 2,37 m²
• 540 .. 560 W – 2278 x 1134 mm – 91 Wafer – 2,58 m²
• 695 .. 720 W – 2384x 1303 mm – 112 Wafer – 3,11 m²

Einen gewissen Ausweg bieten Module, die beidseitig Strom erzeugen, sog. bifaziale PV-Module. Der rückseitige Energiegewinn hängt von der Montagehöhe und dem Untergrund ab: Eine weiß lackierte Fläche oder gar ein Spiegel sind Garant für einen deutlichen Energiezuwachs von bis zu 30 % Mehrertrag.

Was tun?

Ist man nicht in der glücklichen Lage mit reichlich Sonne bedacht zu sein, kann der Kampf um eine stets geladene Batterie schnell zum Wettrennen mit der Sonne werden. Manche Zeitgenossen haben sich Halterungen auf dem Dach verbaut, die ihnen eine individuelle Neigung und Drehung des Moduls erlauben. Andere wiederum stellen sich „portable“ Module neben ihr Wohnmobil und lehnen sie in der geeigneten Neigung gegen die Karosserie. Abgesehen davon, dass solche Module keine „Massen“ware, sondern in geringen Stückzahlen produzierte und damit teuerere Exemplare darstellen, mag nicht jeder den Aufwand treiben, noch Platz zum Verstauen während der Fahrt bereit halten, zudem noch auf solares Laden währenddessen verzichten.

Alternativlösung

Also gilt es Montagealternativen zu suchen, die maximale Fläche und dmait ebenso maximalen Ertrag sichern. In Zeiten heftigen Hagels freuten sich weder Versicherer noch Eigner, wenn Hagelkörner die im Verhältnis dünnen Plastikkuppeln der Dachfenster zerschlugen und im Innern ein unfreiwilliges Fußbad erzeugten.

Warum also nicht ein oder zwei große PV-Module von vorn bis hinten über die gesamte Dachfläche reichend montieren, über die – geöffneten – Dachluken hinweg?

Durch den meist 14 .. 16 cm hohen Abstand zum Dach gewinnt man zudem noch eine perfekte Hinterlüftung der Module. Bei bifazialen Modulen genügt der Abstand, um von dem Dach reflektierendes Licht zu nutzen und den Ertrag zu steigern. Und bei Hagel schützen die Module die empfindlichen Dachluken vor Schaden, Eine Win-Win-Situation für alle Beteiligten und in jeder Hinsicht. Und die Lichteinbuße hält sich sehr in Grenzen, zumal Seitenfenster i.d.R. den Löwenanteil an Lichtgewinn ausmachen. Ein weiterer Vorteil: Die Luken können selbst bei Regen geöffnet bleiben!

Gewusst wie …

Einzig die Halterung der Module, die Aufständerung, benötigt etwas konstruktiven Aufwand, der für einen geübten Schlosser eine willkommene Abwechslung darstellt.
Als Gedankenanreiz: man nehme zwei Alu-Winkelbleche von 3 mm Stärke als L-Profil. In geeigneten Abständen werden stabilisierende Dreiecksbleche eingeschweißt. Die kurze Seite des L-Profils dient der Befestigung auf dem Fahrzeugdach, die lange zur Aufnahme des PV-Modulrahmens, der über V2A-Schrauben oben bündig mit dem Alu-Blech verschraubt oder, einfacher, vernietet wird.
Achtet man noch auf Aerodynamik, spendiert man dem Profil einen Spoiler im Winkel von etwa 30 .. 40°, der den Wind nach oben ableitet, ihn aber zwischen den beiden Profilen unterhalb der Module passieren lässt (zwecks Kühlung).
Wer’s chic haben möchte kann die Profile noch in Wagenfarbe pulverbeschichten lassen.

Windkraft nutzen?

Darüber haben schon viele nachgedacht, die sich mit dem Problem konfrontiert sahen, ihre Batterie mit Sonneneinstrahlung nicht verlässilich und ausreichend laden zu können.

Schließlich gibt es Vertikal-Windgeneratoren, die 240 W oder auch bis in kW-Bereiche Energie liefern können.

Dagegen sprechen mehrere Aspekte: zunächst sind die Anlagen, selbst in der kleinen Bauform, noch gut einen Meter hoch und damit zur Montage auf Wohnmobilen eher weniger prädestiniert, auch, wenn man unter einer zulässigen Höhe von 4 m bleibt.

Das nächste Manko ist, dass die werbewirksamen Daten meist Maximalwerte repräsentieren, die bei Windgeschwindigkeiten von 72 km/h (20 m/s) erreicht werden, aber nur auf See oder bei Autobahnfahrten erreicht werden können. Bei landläufigen 5 m/s Windgeschwindigkeit in Deutschlands Mitte ist der Ertrag also nahe 0,0 W. Abgesehen noch von dem Umstand, dass die gemessenen Windgeschwindigkeiten in 10 m Höhe erfasst werden. Da wird’s auf dem Autodach dann knapp …

Und nicht zuletzt wären noch die auftretenden Vibrationen der Anlage abzufangen, um Schäden an der Karosserie zu vermeiden, von entsprechender Geräuschentwicklung ganz abgesehen.

Ja, der Wind, in großen Höhen, ist durchaus in der Lage große Energiemengen zu liefern, doch bewegen wir uns mit einem Wohnmobil in diesen Höhen doch eher selten 😉 – Also, eine nette Idee, nur leider nicht praktikabel.