Solar Inselanlage für Garten und Teich

Bauen Sie sich eine Solar Inselanlage für Garten und Teich ganz einfach selber

Sie haben sich also dazu entschlossen eine Solaranlage für den Garten bzw. Teich anzuschaffen. Doch was ist eine Inselanlage genau, wozu kann ich sie verwenden und wie ist sie im Detail aufgebaut? Welche Solarkomponenten passen auch wirklich zusammen und worauf muss ich acht geben? Diese Fragen sind am Anfang immer ganz normal, die wir hier genau beantworten werden. Mit einer Solar Inselanlage kann ich durch Photovoltaik Technik meinen eigenen Strom erzeugen und auch direkt nutzen. Das nennt man auch "autark". Autarke Solar Inselsysteme erfreuen sich seit den letzten Jahren immer größerer Beliebtheit. Ist man doch schließlich unabhängig vom festen Stromnetz. Das ist ein riesen Vorteil wenn z.B. bei der Berghütte, Fischerhütte, Teich, Camping, Gartenhaus oder Wohnmobil kein fester Stromanschluss zur Verfügung steht. Mit der Anlage kann man dann z.B. Beleuchtungen, Radio, Fernseher, Teichlampen, Teichpumpen, Gartenbeleuchtungen, Kühlboxen, Wasserspiele und Steuergeräte wie Bewegungsmelder und Zeitschaltuhren betreiben. Aber:

Alle diese Geräte müssen auf 12V DC Spannung arbeiten. Zumindest arbeiten wir hier bei unseren Anlagen und Endgeräten ausschließlich mit 12V. Man kann zwar mit Hilfe eines Wechselrichters auch 230V Endgeräte mit Strom versorgen, davon raten wir aber im Regelfall ab. Vor allem der Betrieb eines 230V Kühlschranks an einer Solar Inselanlage ist fast unmöglich. Warum Wechselrichter an 12V Solaranlagen Probleme darstellen können erläutern wir dann weiter unten in dieser Anleitung als Abschluss.

Wie ist der Aufbau einer Inselanlage für Solar?

Die Inselanlage besteht, zumindest bei uns, aus folgenden Bauteilen:

• Solarpanel (für 12V geeignet!)
• Solarladeregler (ebenfalls für 12V!)
• Batterie (12V)
• Solarkabel
• und natürlich aus den 12V Endgeräten (wir verwenden hier in der Anleitung immer eine 12V Teichpumpe als Beispiel Endgerät!)

Sie denken nun sicherlich daß das gar nicht viele Teile sind. Da haben Sie auch Recht! Der Aufbau ist nämlich gar nicht so kompliziert wie sich das manche immer vorstellen. Die einzelnen Teile der Inselanlage müssen "nur" zusammenpassen. Und da geht es dann ans Eingemachte. Aber keine Angst, denn auch das erläutern wir so verständlich dass man nicht unbedingt Elektriker sein muss um das auch zu verstehen. Bei der Erläuterung, die nun folgt, beschreiben wir die einzelnen Teile und sagen Ihnen auf was man achten muss, damit die Teile auch miteinander arbeiten können.

Das Solarmodul (auch Solarpanel genannt)

Das Solarmodul erzeugt den Strom durch die Sonne. Das ist das Teil, welches eigentlich die Hauptaufgabe der Solaranlage durchführt. Nämlich die benötigte Energie zu erzeugen. Wenn Ihnen das auch so wichtig ist wie uns, verwenden Sie im Regelfall hochwertige Solarmodule. Das Solarmodul ist das ganze, also komplette Panel, welches die einzelnen Solarzellen, Rückwand, Frontscheibe, Alurahmen und Anschlussdose enthält. Eine Solarzelle ist eines dieser schwarzen Platten, von denen Sie hier beim Mustermodul 12 Stück erkennen können. So ist das Modul also aufgebaut. Die Anschlussdose ist meistens auf der Rückseite. Dort wird dann auch das Kabel angeschlossen.

Welche technischen Daten sollte das Modul haben damit ich es für die 12V Solaranlage auch verwenden kann?

Klassische 12V Solarpanele die für Inselanlagen zum Laden von Solarbatterien geeignet sind haben ca. 22Volt Leerlaufspannung (die höchste Spannung die das Modul erreichen kann!), 17-18Volt Arbeitsspannung (die Spannung wenn das Modul in der Sonne liegt, am Laderegler hängt und den Akku auflädt!) und die Kurzschlussspannung, die wir hier nicht näher erläutern da sie jetzt nicht relevant ist. Um einen 12V Gelakku auch randvoll laden zu können brauchen wir die 17-18Volt Spannung. Wenn diese Spannung an der Inselanlage nicht erreicht wird kann der Akku nicht ganz voll werden. Das wird auch Boostspannung beim Laderegler genannt. Die normalen 12V Solarmodule sind mit allen möglichen Watt Leistungen erhältlich. Meistens aber bis max. 150Watt. Wir verwenden monokristalline Solarzellen, in unseren Modulen, weil diese für kleine Inselsystem ideal geeignet sind. Polykristalline Solarzellen sind eher was für Wohnhausdächer zum Einspeisen von Solarstrom in das Netz. Der Grund dafür ist die etwas höhere Effizienz wenn die Module stark aufgewärmt sind. In unserem Fall sind die monokristallinen Zellen für uns aber die erste Wahl. Diese vertragen sich mit den PWM Ladereglern sehr gut. MPPT Laderegler brauchen wir für kleine Inselanlagen mit so wenig Modulen überhaupt nicht. Wir nutzen schließlich nur max. 3 oder 4 Module, meistens nur 1 oder 2.

Welche Solarpanele sind für unsere 12V Solar Inselanlage absolut ungeeignet?

Diese Frage stellen und beantworten wir hier ganz bewusst, weil es schon oft vorgekommen ist, daß Kunden sich ein Modul gekauft haben, ohne überhaupt zu wissen welches Sie für 12V Endgeräte verwenden müssen. Die technischen Daten von Modulen stehen meistens auf der Rückseite auf einem Aufkleber. Darauf stehen die Spannungen in Volt und Stromstärken in Ampere. Für unsere 12V Inselanlagen sind die 24V und 36V Module, die oftmals von 180-280Watt Leistung gehen nicht verwendbar. Ausser Sie möchten eine 24V Solaranlage betreiben. Dann können Sie diese schon verwenden. Auch unsere Laderegler können 24V verarbeiten. Aber dann brauchen Sie auch einen 24V Akku und auch 24V Endgeräte. Diese Endgeräte werden Sie aber nicht leicht wenn überhaupt finden, da diese meistens für 12V hergestellt worden sind. Der Laderegler ist nämlich kein Spannungswandler. Die Spannung, die Sie in den Laderegler einbringen spuckt er am anderen Ende auch wieder aus! Es gibt zwar diverse Geräte die solche Modulspannungen umwandeln können, aber dann haben Sie wieder ein Bauteil mehr an der Anlage, welches defekt werden kann. Somit kommen Sie auch nicht günstiger weg, als wenn Sie gleich ein ordentliches Solarmodul kaufen.

Daher sind die Solarmodule die auf Wohnhausdächern zum Netz einspeisen verwendet werden für unsere 12V Solar Inselanlagen nicht geeignet!!! Selbst wenn Sie so eines geschenkt bekommen ist es nicht dazu verwendbar!!!

Woran erkenne ich hochwertige Solarmodule?

Einfach zu beantworten: an den eingebauten Zellen und an der Verarbeitung des Moduls an sich. Auch an den Abmessungen bezüglich zur Leistung in Watt können Sie hochwertige Solarpanele erkennen. Es gibt Schrottmodule bzw. minderwertige Solarzellen, die sehr groß sind um die gewünschte Leistung überhaupt erreichen zu können. So kommt es bei billigen Solarmodulen vor dass dieses mit 40 Watt Leistung von den Abmessungen schon so groß ist wie ein hochwertiges Modul mit 100 Watt Leistung. Man muss einfach viel mehr Zellen einbauen um die gewünschte Leistung überhaupt erreichen zu können. Ausserdem werden die Billigmodule oftmals schon nach 3 Jahren defekt. Das gilt nicht für alle, aber für den Großteil der auf dem Markt befindlichen Billigmodule. Wir verwenden Solarzellen von Bosch und Solarworld. Leider zieht sich Bosch anscheinend aus der Zellenproduktion zurück. Bzw. gibt es dazu Informationen aus den Medien und von unserem Hersteller erhalten wir leider auch keinen Nachschub an Boschzellen mehr. Daher haben wir uns für die ebenfalls sehr guten Zellen von Solarworld entschieden. Hochwertige Zellen halten bis zu 20 Jahre oder länger. Man muss aber dazu sagen dass auch bei hochwertigen Zellen, wenn man einfach Pech hat, eine Lötstelle brechen kann. Solche Dinge kann man nirgends komplett auschließen. Entscheidend sind also die Zellen, die im Modul eingebaut sind. Da ist es auch egal ob das Modul mit den Qualitätszellen in Deutschland oder in Asien hergestellt wird. Es zählt was im Modul drin ist. Auch die Qualität der Lötstellen spielt eine Rolle. Wo man Billigmodule kaufen kann können Sie sich wahrscheinlich selber ganz gut vorstellen. Dazu gehen wir hier aber nicht weiter ein, da jeder für das was er verkauft selber verantwortlich sein soll.

Auf der Rückseite des Moduls ist dann die Anschlussdose mit Plus und Minus Pol. Daran wird das Solarkabel angeklemmt. Achten Sie auf den Querschnitt des jeweiligen Kabels da wir im 12V Bereich mit hohen Stromstärken arbeiten. Bei unseren Inselsystemen für Garten und Teich sind die passenden Solarkabel bereits enthalten. Verwenden Sie für jedes Modul einen extra Kabelstrang wenn Sie z.B. 2 Module an den Laderegler anschließen möchten. Zum Anschluss der Anlage kommen wir aber später ausführlich. Nun sollten Sie über die Solarpanele für 12V Anlagen bestens Bescheid wissen.

Der Laderegler (das Herzstück der Solaranlage)

Der Laderegler ist bei der Solar Inselanlage als die Mitte zu betrachten. An diesen werden alle Solarkomponenten angeschlossen. Also das Solarmodul, die Batterie und die 12V Geräte am Ausgang. Der Anschluss des Ladereglers ist nicht allzu schwer und wird in einem anderen Kapitel dieser Anleitung detailiert beschrieben. Es gibt nämlich eine Anschlussreihenfolge, die man genau beachten muss, damit sich der Laderegler auch richtig selber einstellen kann. Zumindest bei unseren Ladereglern ist das so wichtig. Der Anschluss erfolgt immer zuerst mit der 12V Batterie. Dann warten Sie ca. 30 min bis sich der Laderegler auf die 12V Spannung der Batterie eingestellt hat. Erst dann klemmen Sie das Solarpanel an den Regler an. Nun arbeitet die Inselanlage bereits, wenn das Modul in der Sonne liegt und der Akku geladen werden kann. Sie können nun unsere 12V Teichpumpe oder das Radio an den 12V Endgeräte Ausgang mit Plus und Minus an den Laderegler anschließen. Fertig!

Was macht ein Solarladeregler und wozu ist das gut?

Diese Frage ist sehr gut und einfach zu beantworten: Der Laderegler überwacht und regelt die ganze Solar Inselanlage. Wenn z.B. der Akku voll geladen ist, riegelt der Laderegler den Weg zum Solarpanel ab, damit der Akku nicht überladen werden kann. Anders herum riegelt der Laderegler den Weg zum 12V Endgeräteausgang ab, wenn der Akku zu leer würde. Also dass die Batterie nicht tiefentladen wird. Tiefentladung und Überladung verkürzen die Lebensdauer des Akkus nämlich sehr erheblich. Daher ist der Laderegler unbedingt notwendig. Es seih denn Sie wollen sich jedes Jahr einen neuen Akku kaufen. Aber wer will das schon. Übrigens: wenn Sie tatsächlich so einen stromfressenden Wechselrichter an einer Inselanlage nutzen möchten, darf dieser niemals an den 12V Endgeräteausgang des Ladereglers angeschlossen werden. Die Stromstärke, die über die Kabel der Wechselrichter ist viel zu hoch und würde den Laderegler in kurzer Zeit zerstören. Diese Wechselrichter werden immer direkt an den Akku angeschlossen und nach Benutzung wieder vom Akku getrennt. Wenn Sie den Wechselrichter nicht nach der Nutzung direkt durch das Kabel vom Akku abklemmen, wird dieser vom Standby Verbrauch des Wechselrichters leer gemacht. Und das will ja keiner wirklich. Der Laderegler pflegt also den Akku und regelt die Anlage. An den 12V Ausgang können Sie auch 2 oder 3 Endgeräte zugleich anklemmen. Diese steuern Sie idealerweise mit einer Solar Zeitschaltuhr, welche man auch als Ein- und Ausschalter verwendet. Die Steca PWM Laderegler haben eine Tankanzeige auf der man ablesen kann wie voll oder leer der Akku im Moment ist. Sehr praktisch. Die teureren Modelle haben dann auch eine Tankanzeige im Digitaldisplay. Die Laderegler sind entweder auf "Flüssig" oder "Gel" Batterie voreingestellt. Bei unseren Komplettsets haben wir die Laderegler so ausgewählt dass diese auch bereits zur Batterie passen ohne dass man was umstellen müsste. Bei den AGM Batterien verwenden wir die PRS Solarix Laderegler für flüssig und für Gelbatterien die Solsum und PR Laderegler von Steca.

Die Solarbatterie (Gel und Säure)

So wie bei allen anderen Bauteilen der Solaranlage kann man auch beim Kauf der jeweiligen Batterie Fehler machen. Bei unserem Sortiment haben wir uns für sehr pflegeleichte Batterien entschieden. Dadurch haben Sie keine Arbeit damit und der Betrieb ist sehr sicher in der Anwendung. Dadurch wird die Lebenserwartung auch zusätzlich verlängert. Bedenken Sie dass ein Akku keine Fehler verzeiht. Jeder Fehler schwächt den Akku was man im Regelfall nicht mehr gut machen kann. Unsere Gel und AGM Akkus sind alle auslaufsicher sowie wartungsfrei. Säure braucht nicht nachgefüllt werden. Auch können diese Akkus Misshandlungen eher wegstecken. Wir haben uns wieder für Moll Batterien entschieden weil wir damit schon viele Jahre lang ausgezeichnete Erfahrungen gesammelt haben. Diese kosten zwar ihren Preis, aber zu Recht. Denn damit haben Sie eine hochwertige Batterie von sehr guter Qualität für Ihre Anlage in Betrieb. Für den kleineren Geldbeutel haben wir auch die Gelbatterien von Effekta im Sortiment. Diese sind ebenfalls gut aber dennoch günstig im Preis. Vor allem für die kleinen Solar Inselanlagen haben wir diese Akkus ausgewählt.

Worauf muss ich bei der Solarbatterie achten?

Die Batterien haben je nach Größe unterschiedliche Pole. Die Batterien von Moll haben die herkömmlichen Rundpole so wie sie sie bei Autobatterien kennen. Bei unseren Sets sind die Rundpolklemmen für Plus und Minus mit dabei. Bei den anderen Akkus sind Gewindepole angebracht. Dazu braucht man lediglich 2 Ringkabelschuhe für den Anschluss. Andere Akkus haben dann auch Pole für Flachstecker. Diese erhält man ebenfalls im Elektrobedarf wenn sie nicht eh schon in der Werkzeugkiste liegen.

Unsere Batterien von Moll werden gleich nach Ihrer Bestellung direkt von Moll gefüllt und vorgeladen. Moll liefert dann per Spedition die Akkus auf Holzpalette zum Kunden. Das geht schon vom Gewicht her gar nicht anders. Ausserdem sind die Akkus dann nicht alt und abgelagert. Der Akku arbeitet von dem Moment an, ab dem er befüllt wird. Daher eignen sich die Batterien nicht für lange Lagerungen, zumindest unserer Meinung. Ich würde nicht gerne einen Akku für mich kaufen, der schon ein Jahr in der Ecke gelegen hat. Die ganz kleinen Gelakkus können aber per Paket verschickt werden, weil es das Gewicht noch zulässt.

Wenn Sie Ihre Solaranlage das ganze Jahr über betreiben sollten Sie vor allem im Winter drauf achten dass der Akku auch mal wieder voll wird. Wenn er nach 2 Wochen immer noch nicht einmal voll geladen wurde sollten Sie mit einem Ladegerät nachhelfen. Das verlängert die Lebenszeit des Akkus. Ein Akku muss auch mal wieder voll werden! Wir verwenden das Wort Akku und Batterie hier übrigens abwechseln, ist aber für uns gleichbedeutend zu verstehen. Sie können die Ladeleistung im Winter auch erhöhen wenn Sie den Schnee vom Solarmodul entfernen. Wenn Sie die Inselanlage im Winter überhaupt nicht nutzen, müssen Sie die Batterie voll aufladen und dann vom Laderegler abklemmen. Auch das Modul klemmen Sie vom Regler ab. Die volle Batterie lagern Sie dann frostfrei im Keller. Die Batterien haben zwar eine sehr geringe Selbstentladung, können aber im Winter 2 oder 3 mal nachgeladen werden. Also mit einem normalen Batterieladegerät. Die verschlossenen Batterien wie AGM und Gel dürfen Sie niemals gewaltsam öffnen. Bedenken Sie dass es nichts nachzufüllen gibt. Wie Sie die Batterie dann genau an den Laderegler anschließen und wie man 2 Batterien Parallel und in Reihe schaltet erfahren Sie in einem anderen Kapitel dieser Anleitung.

Die Solarkabel (die Venen und Arterien der Anlage :-)

Das Solarkabel vereint die komplette Solaranlage zu einem solarbetriebenen System. Das ist natürlich jedem vollkommen klar. Die Vergangenheit hat jedoch gezeigt dass auch hier schlimme Fehler gemacht werden können. Um diese zu vermeiden klären wir ein wenig auf, welches Kabel für welches Bauteil der Anlage verwendet werden sollte. Leider kaufen manche Kunden die Bauteile der Anlage in hochwertiger, teurerer Ausführung und meinen dann bei den Kabeln sparen zu müssen. Wenn der Meter eines hochwertigen Solarkabels 2 Euro kostet, kann man bei 10m Kabellänge schließlich mit einem minderwertigen Kabel für 1,40 Euro pro Meter dann auch 6 Euro sparen. Auch wenn die ganzen Bauteile der Anlage zusammen schon 1000 Euro gekostet haben. Diese 6 Euro müssen unbedingt gespart werden. Traurig aber Wahr. :-) nun Spass beiseite. Sie sehen nun die Solarkabel für das Solarmodul, die Batterie und für die kleinen 12V Endgeräte einzeln vorgestellt.

Das Kabel von Solarmodul und Solarkoffer zum Laderegler

Dieses Kabel verwenden wir für den Anschluss der Solarmodule an den Laderegler. Auch für den Anschluss der Solarkoffer bei der mobilen Solaranlage ist es sehr praktisch weil beide Adern zusammenhängen und nicht Plus und Minus einzeln herumfleddern. Wir verwenden diesen Querschnitt mit 2x2,5mm² für unsere Module bis 150W und mit bis zu 10m Kabellänge. Bei den Solarkoffern kann es auch mal 15m lang sein. Länger sollte es nicht sein weil man dann evtl. mit Leistungsverlusten rechnen kann. Das möchten wir aber nicht. Wenn Sie 2 Solarmodule anschließen, verwenden Sie für jedes Modul einen eigenen Kabelstrang wegen der hohen Stromstärken. Im Laderegler Moduleingang bündeln Sie dann die beiden Plus Adern in der Klemme für Plus. Das gleiche machen Sie mit den beiden Minus Adern. Schon ist der Anschluss fertig. Fazit: dieses Solarkabel leitet die gewonnene Energie sehr effizient in den Laderegler und somit zum Akku. Es wäre schade aufgrund eines schlechten Kabels Energieverlust in Kauf nehmen zu müssen.

Das Batteriekabel zum Anschluss an den Laderegler

Dieses Kabel kann auch Gummischlauchleitung genannt werden und wird von uns zum Anschluss der Batterie an den Laderegler genutzt. Je nach Größe bzw. Kapazität der Batterie verwenden wir Kabelquerschnitte mit 4, 16 und 25mm². Die Länge der Kabel zur Batterie sollten 2m nicht überschreiten. Auch hier sind hohe Stromstärken im Spiel. Also eine 2m Leitung für Plus und eine 2m Leitung für Minus. Die Batterie ist somit immer in der Nähe des Ladereglers. Diese Kabel sind besonders flexibel weil der Mantel direkt gummiartig ist.

Das Kabel für die 12V Endgeräte

Dieses Kabel mit einem Querschnitt von 2x1,5mm² verwenden wir vorwiegend für unsere kleinen 12V Endgeräte. Diese haben sehr wenig Watt und somit ist dieses Kabel leicht ausreichend. Auch dieses Kabel ist hochflexibel. Anschließen können wir daran z.B. Teichpumpen, Zeitschaltuhren, Beleuchtungen, Bewegungsmelder usw. Für ein paar unserer 12V Teichgeräte wie UV Lampe, Fontänenbeleuchtung und Teichbeleuchtung brauchen wir ein Kabel mit speziellen Steckern, welches bei dem jeweiligen Komplettset mit enthalten ist. Auch für manche Solar Teichpumpen nutzen wir spezielle Gegenstecker mit diesem Kabel wenn es das Gerät erfordert. Diese sehen Sie dann ebenfalls im Lieferumfang des jeweiligen Sets.

Sehen Sie nun 3 Schaltpläne der 12V Solar Inselanlage zur Verdeutlichung

Sie sehen hier den normalen Anschluss der Inselanlage mit 1 Solarpanel und 1 Solarbatterie an den Laderegler. Also wie gesagt immer zuerst die Batterie und dann erst das Panel anschließen. Der Grund ist folgender: Die Batterie hat je nach Ladezustand einen Spannungsbereich von 12-14 Volt. Der Laderegler ist aber für 12 oder 24 Volt Anlagen geeignet. Der Laderegler konfiguriert sich aber selber anhand der ersten angeschlossenen Energiequelle. Da die 14 Volt der Batterie nun viel näher an ein 12V System passen stellt sich auch der Regler auf eine 12V Anlage ein. Würden Sie das Solarmodul zuerst anklemmen hat dieses ja eine Leerlaufspannung von ca. 22 Volt. Der Laderegler könnte also nun vermuten dass Sie eine 24V Anlage aufbauen möchten, weil 22V näher an 24V grenzt. Das ist der ganze und einfache Grund warum bei einer 12V Inselanlage immer zuerst die Batterie angeschlossen wird. So einfach ist das eigentlich und auch leicht nachvollziehbar.

Hier sehen Sie wie man 2 Module an den Laderegler parallel anschließt. Für jedes Modul eine extra Kabelleitung und dann Plus im Plusanschluss des Reglers bündeln, genauso mit den Minusadern. Nicht in Reihe schalten!!! Die Unterschiede der Parallel- und Reihenschaltung erläutern wir in einem anderen Kapitel dieser Anleitung. Auch für die Batterien erläutern wir das genau.

Bei dieser sehr großen Inselanlage sehen Sie den parallelen Anschluss der 3 Solarpanele an den Laderegler und den parallelen Anschluss von 2 Solarbatterien. Die 12V Spannung der 3 Solarmodule bleibt erhalten. Es verdreifacht sich bei dieser Anlage aber die Stromstärke. Also wenn jedes einzelne dieser Module z.B. 5 Ampere hat, stehen bei den 3 Modulen im Parallelanschluss nun 15 Ampere Ladestromstärke zur Verfügung. Ideal für die beiden Akkus zum schnellen Laden.

Fazit: Sie haben beim Lesen dieser ersten Anleitung nun wahrscheinlich erkannt dass der Aufbau einer 12V Solar Inselanlage gar nicht so schwer ist wie man sich das Anfangs vielleicht vorgestellt hat. Richtig. Es ist auch nicht schwer. Der eigentliche Aufbau ist jedenfalls sehr simpel. Man muss nur die hier angesprochenen Punkte beachten damit das Projekt auch was ordentliches wird und keine Flickschusterei! Weiter geht es nun mit dem Kapitel welches Solarmodul für die jeweilige Teichpumpe geeignet ist. Es bleibt also spannend.