Heise > Bestenlisten > Ratgeber > Insel-Solaranlagen für Caravan, Boot & Co: PV-Panels, Wechselrichter & Akkus
Insel-Solaranlagen für Caravan, Boot & Co: PV-Panels, Wechselrichter & Akkus
Philipp Sussmann
Philipp hat seinen beruflichen Werdegang als Praktikant in einer Werbeagentur begonnen und ist mit verantwortlich für das Design von Bierdeckeln, Werbetafeln und einem Fan-Bus eines großen Fußballvereins. Danach folgte der erste Schritt zum Journalismus: Ein Volontariat bei PC-Zeitschriften, die heute kaum noch jemand kennt - PC Direkt und PC Professionell. Dann folgte ein mehrjähriger Ausflug in die Welt des Marketings, PR-Arbeit und Qualitätsmanagement in einem mittelständischen Handelsunternehmen.
Seit 2015 ist Philipp bei Heise im Team von Bestenlisten aktiv. Hier bringt er auch seine privaten Interessen ein und deshalb für Drohnen, Laser, Balkonkraftwerke, Powerstations und zahlreiche China-Gadgets wie Handwärmer, USB-Lötkolben oder Mini-Taschenlampen zuständig.
Solarpanel, Akku, Laderegler und Wechselrichter versprechen eine sichere Stromversorgung abseits des Stromnetzes. TechStage zeigt, was benötigt wird und nennt Alternativen.
Um Kamera und Smartphone fern ab jeder Steckdose aufzuladen, reicht schon eine günstige Powerbank. Für stärkere Verbraucher sind die USB-Slots aber zu schwach. Um auch diese unabhängig vom Stromnetz zu betreiben, wird eine größere Powerstation mit internem Akku und 230-V-Steckdose benötigt. Das Aufladen funktioniert hier sowohl am Stromnetz, der Kfz-Steckdose und per Solarpanel, weshalb man auch von mobilen Solargeneratoren spricht. Die besten Modelle aus über 40 Einzeltests zeigen wir in der Top 10 Powerstations: Die besten Stromspeicher für Photovoltaik im Test ab 235 €. Sollen Geräte mit höherem Verbrauch und unterschiedlicher Spannung für mehrere Tage unabhängig vom Stromnetz betrieben werden, muss neben der Leistung auch die Kapazität ausreichend sein und diese treibt die Preise der Powerstations nach oben.
Für genügend Leistung würden auch Stromgeneratoren mit Benzinmotor (Ratgeber) sorgen. Diese sind allerdings sehr laut und liefern nur dann Strom, wenn sie eingeschaltet sind. Für Verbraucher, die ständig eingeschaltet sind, etwa Kühlschrank, Router oder Videoüberwachung sind sie also nicht geeignet.
Zwar sind mobile Solargeneratoren in den vergangenen Monaten signifikant günstiger geworden. Im Vergleich zur klassischen Insel-Solaranlage, bestehend aus Akku, Laderegler, Solarpanel und Wechselrichter, sind die Kosten aber noch deutlich höher, weshalb wir uns in diesem Ratgeber auf die Lösung mit Einzelkomponenten konzentrieren.
Funktion
Eine Solar-Insellösung wandelt Sonnenlicht in Strom um und speichert diesen in einem Akku. Bei ausreichender Dimensionierung steht dem Verbraucher unabhängig von Wetter oder Tageszeit immer Energie zur Verfügung. Diese Lösung arbeitet abseits des normalen Stromnetzes und ist nicht zur Einspeisung überschüssigen Stroms geeignet. Die großen Vorteile sind die örtliche Unabhängigkeit und die Tatsache, dass die Anlagen verhältnismäßig simpel aufgebaut sind. Installation und Inbetriebnahme kleiner Inselanlagen sind für Laien problemlos möglich.
Die Anwendungsbeispiele für Insel-Solaranlagen sind vielfältig. In Boot, Caravan und Wohnmobil gehören Inselanlagen von jeher zur Grundausstattung. Hier kommen insbesondere leichte, flexible Solarpanels zum Einsatz. Für Schrebergarten, Berghütte oder Bootshaus sollte man auch größere und starre Panels in Betracht ziehen.
Ein klassisches Inselsystem besteht aus einem oder mehreren Solarpanels, einem (Solar)Laderegler, einem Akku und einem Wechselrichter. Die eigentliche Energiegewinnung findet im Solarpanel statt. Der dort erzeugte Strom gelangt über den Laderegler zum Akku. Er sorgt dafür, dass sich der Ladestrom an den Ladezustand des Akkus anpasst und schützt so gegen Überladung. Um an den 12V- oder 24V-Akku klassische 230V-Verbraucher anschließen zu können, wird ein Spannungswandler benötigt.
Welche Kosten, Abmessungen und Leistung die einzelnen Komponenten haben, hängt ganz vom Bedarf an Leistung und Kapazität ab. Die Inselanlagen sind frei skalierbar und eignen sich sowohl für kleinen als auch für gehobenen Strombedarf. Die Kosten für große Akkukapazitäten und starke Solarpanels sind allerdings nicht gerade niedrig. Wer sich eine solche Anlage anschaffen möchte, sollte sein Vorhaben gut planen und die Komponenten bedarfsgerecht auswählen.
Um herauszufinden, wie viel Leistung die Solarpanels haben müssen und wie groß der Akku dimensioniert sein muss, damit der tatsächliche Strombedarf auch gedeckt ist, empfehlen wir einen der zahlreichen kostenlosen Online-Rechner. Diese berechnen den Bedarf an Solar-Leistung und Akkukapazität. Dazu werden die Verbraucher in eine Liste eingetragen und hinterlegt, wie lange diese pro Tag aktiv sind. Am Ende steht der tatsächliche Strombedarf, mit dessen Hilfe die Anlage vernünftig geplant werden kann. Beim Solar-Tool von Pro-Umwelt lässt sich sogar ein Puffer für bewölkte Tage einberechnen. Dies ist wichtig, damit die Stromversorgung nicht am ersten bewölkten Tag einbricht.
Ein Vorteil des Conrad-Solar-Rechners ist die Verlinkung zu geeigneten Produkten im eigenen Shop. Wer nicht lange suchen will, sieht so sehr schnell, welche Komponenten benötigt werden. Wer woanders kaufen möchte, bekommt zumindest eine genaue Vorstellung von der benötigten Leistung und Kapazität.
Solarpanels
Die für die Stromgewinnung benötigten Photovoltaikpanels gibt es in unterschiedlicher Größe und Leistung. Welche Menge Panels benötigt werden, hängt vom Leistungsbedarf ab, der autark gedeckt werden muss. Abgesehen davon, unterscheiden sich die Panels in der Bauform.
Neben den klassischen starren Panels, wie man sie auf Dächern oder Feldern findet, gibt es noch flexible und mobile Solarmodule. Erstere sind in der Regel am günstigsten, aber am schwersten, weshalb sie nur für die stationäre Nutzung infrage kommen. Für den Einsatz im Boot, Bus oder Caravan sind flexible oder halb flexible Module besser geeignet. Diese sind zwar etwas teurer, passen sich aber der Dachform an und sind zudem deutlich leichter als Standard-Panels. Mobile Solarmodule, wie man sie von unseren Powerstation-Tests (Ratgeber mobile Panels) kennt, sind im direkten Vergleich am teuersten und ähnlich schwer wie starre Panels. Dafür lassen sie sich zusammenklappen und erreichen so das geringste Packmaß.
Solarladeregler
Der Solarladeregler ist ein unverzichtbares Bauteil in jeder Inselanlage. Er hat zwei Hauptaufgaben. Er muss den Strom vom Solarmodul auf die Batterien anpassen und die Ladung des Akkus starten und stoppen. Zunächst stellt der Laderegler sicher, dass der Strom von den Photovoltaikpanels in die Batterie kommt und diese entsprechend auflädt. Dafür muss er Spannung und Strom von Solarmodul und Batterie angleichen. Die zweite Aufgabe besteht darin, zu erkennen, wann der Akku leer respektive voll ist, um den Ladevorgang zu stoppen oder zu starten.
Abgesehen von den Leistungsdaten, welche der Laderegler managen kann, unterscheidet man hier sogenannte PWM-Laderegler und MPPT-Laderegler. Die einfachere Variante nutzt eine Pulsweitenmodulation, abgekürzt PWM, für das Regeln von Strom und Spannung zwischen Solarmodul und Akku. Diese Laderegler sind kleiner und günstiger als ein MPPT-Laderegler, haben aber einige Nachteile. Beim PWM-Solarladeregler wird vereinfacht gesagt die überschüssige Spannung vom Solarmodul abgeschnitten, wodurch man im Zweifel Energie verliert – speziell, wenn die Modulspannung deutlich über der Batteriespannung liegt. Die abgeschnittene Spannung verpufft somit.
Beim Laderegler mit MPPT (Maximum Power Point Tracking) wird die überschüssige Spannung nicht einfach nur abgeschnitten, sondern die Energiemenge vom Solarmodul passend zur Batterie umgewandelt und das praktisch ohne Verluste. Die überschüssige Spannung vom Solarmodul wird hier ebenfalls reduziert, allerdings erhöht der Regler zeitgleich den Strom und so wird deine Batterie praktisch mit der vollen Leistung geladen.
Nicht nur in der Theorie lohnt sich das Investment in die MPPT-Variante. Auch in der Praxis liegt die Ausbeute der MPPT-Laderegler etwa 20 Prozent über denen von vergleichbaren PWM-Reglern.
Wichtig beim Kauf des Ladereglers: Man muss unbedingt auch auf die maximale Solarladeleistung achten. Wer mit mehreren großen Panels viel Strom erzeugen will, benötigt einen entsprechend starken Regler.
Akkus
Die zur Speicherung benötigten Akkus sollten möglichst langlebig sein und viele Ladezyklen aushalten, ohne dabei an Kapazität zu verlieren. Hier sind speziell die modernen LiFePO4-Akkus von Interesse. Diese halten bis zu 80 Prozent der Nennkapazität auch noch nach über 3000 Ladezyklen.
Ob nun mit 12 oder 24 Volt gearbeitet wird, ist auch von Solarpanels, Laderegler und Wechselrichter abhängig. Wie groß die Kapazität sein muss, ist vom geplanten Einsatzzweck abhängig. Die Akkus sehen wie klassische Kfz-Batterien in Übergröße aus. Anders als die Autobatterie ist hier häufig sogar schon ein Batteriemanagement integriert, welches etwa vor Tiefenentladung oder Überladung schützt. Die Spannung kann hier oft direkt abgelesen oder per Bluetooth auf das Smartphone übertragen werden.
Sonderpreise bei Banggood:
Der von uns getestete LiFePO4-Akku mit 12 Volt und einer Kapazität von 100 Ah von Lanpwr kostet aktuell im Sale 319 Euro. Regulär kostet das Modell mit Lieferung aus einem EU-Lager über 500 Euro. Mit dem Coupon-Code: BGa24a7b sinkt der Preis für die ersten zehn Besteller auf 257 Euro. Die nächsten zehn Stück gibt es dann mit dem Coupon-Code: BGc839a5 für 277 Euro statt für 319 Euro. Die Aktion endet am 15. September 2023. Weitere Varianten und Sonderangebote des Akkus finden sich im Online-Shop von Banggood.
Die Variante mit 12 Volt und 200 Ah kostet aktuell 529 Euro statt über 820 Euro. Der Akku mit 12 Volt und 300 Ah ist für 823 Euro statt sonst über 1800 Euro gelistet. In der Variante mit 24 Volt und 100 Ah ist der Lanpwr-Akku für 568 Euro statt regulär 730 Euro erhältlich.
Wechselrichter
Wechselrichter sind Spannungswandler, die 12- oder 24-Volt-Spannung in 230 V umwandeln und so den Betrieb von elektrischen Geräten mit Schukostecker erlauben. Wie hoch deren Ausgangsleistung sein muss, ist wieder vom eigenen Bedarf abhängig. Erhältlich sind die Wechselrichter mit wenigen hundert bis zu einigen Tausend Watt Leistung.
Auch hier gibt es zwei unterschiedliche Arten, weshalb man beim Kauf genau hinsehen muss. Die empfehlenswerten Sinus-Wechselrichter erzeugen eine sehr saubere Spannungskurve, die sich praktisch nicht von der normalen 230-Volt-Spannungskurve unterscheidet. Deshalb können hier praktisch alle elektronischen Geräte betrieben werden.
Ein günstiger modifizierter oder auch Trapez-Wechselrichter, bildet die Spannungskurve etwas grober nach. Von deren Nutzung raten wir ab. Die Flanken der Spannungskurve sind hier kantiger und erinnern an ein Trapez – daher der Name. Empfindliche elektrische Geräte, wie Multimedia-Geräte, Computer oder Kaffeeautomaten haben Probleme mit dieser Art von Wechselrichtern und funktionieren nicht oder nicht korrekt.
Sonderpreis bei Banggood:
Den 12/24-Volt-Wechselrichter von Excellway mit einer Ausgangsleistung von 3000 Watt gibt es aktuell für 124 Euro statt für über 165 Euro. Mit dem Coupon-Code: BG69ce4d sinkt der Preis für die ersten 30 Besteller auf günstige 82 Euro. Der Coupon ist maximal bis zum 30. September 2023 gültig.
Praxiserfahrung
Der Aufbau einer Insel-Solaranlage ist mit etwas elektronischem Grundwissen denkbar einfach. Trotzdem oder gerade deshalb ist es schade, dass bei Komplettsets häufig weder eine vernünftige Anleitung noch die passende Verkabelung beiliegt. Um die Zuleitungen oder Anschlussdosen für etwa das Solarpanel muss man sich in der Regel selbst kümmern. Gleiches gilt für die Befestigung der Photovoltaik-Module.
Immerhin sind die Anschlüsse bei allen getesteten Komponenten eindeutig, einheitlich und unmissverständlich gekennzeichnet. Wer alle Komponenten und alle benötigten Kabel hat, kann die Anlage schnell und unproblematisch in Betrieb nehmen.
Kosten
Hier ein paar konkrete Beispiele für Komplettanlagen, wie es sie so etwa auf Amazon gibt.
- ECO-WORTHY 240 Watt Inselanlage: 2 × 120 Wp Solarmodul + 30A Laderegler + 50Ah Lithiumbatterie + 600 Watt Sinuswechselrichter für 530 Euro
- Offgridtec Autark M-Master: 2 × 100 Wp Solarmodul + 1000 Watt Wechselrichter + 122Ah AGM Akku für 750 Euro
- ECO-WORTHY 480 Watt Inselanlage: 4 × 120 Wp Solarmodul + 60A Laderegler + 1 Stücke 100Ah Lithiumbatterie + 1100 Watt Wechselrichter 1120 Euro
- ECO-WORTHY Solarsystem: 6 × 170 Watt Solarmodul+ 2 x 100Ah Lithiumbatterie + 3kW 24V-220V All-in-One-Maschine Inverter für 2430 Euro
Zwar gibt es auch bei etwa Amazon Solarpanels, Laderegler, Wechselrichter und Akkus, die Auswahl im Fachhandel ist allerdings häufig besser aufeinander abgestimmt und erprobt. Hier können wir etwa den Solarspezialisten Renogy empfehlen.
Wer besonders günstig an seine Komponenten kommen möchte, sollte bei chinesischen Shops mit EU-Lager nach Schnäppchen Ausschau halten. Bei Banggood, Geekmaxi oder Geekbuying gibt es regelmäßig attraktive Angebote.
Fazit
Insel-Solaranlagen ermöglichen eine unkomplizierte und umweltschonende Stromversorgung auch fernab des Stromnetzes. Aufbau und Inbetriebnahmen sind selbst für Laien weitgehend unproblematisch. Doch der Kauf einer solchen Insellösung will gut durchdacht und durchgerechnet sein. Geeignete Solar-Rechner für Insellösungen gibt es kostenlos im Internet. Die Kosten, insbesondere für Akkus mit hoher Kapazität und leistungsstarke Solarpanels, bewegen sich schnell jenseits der 1000-Euro-Grenze. Kleine Sets für die gelegentliche Nutzung oder den regelmäßigen Betrieb von Kleinverbrauchern, etwa LED-Lampen, sind mit etwa 200 bis 500 Euro nicht ganz so teuer. Wer stärkere Verbraucher wie Kühlschranke zuverlässig im Dauerbetrieb nutzen möchte, muss allerdings deutlich mehr investieren.
Wer seine Insel-Solaranlage richtig konzeptioniert und sie regelmäßig einsetzt, für den sind die autarken Systeme eine gute Investition. Wird die Lösung nur sporadisch genutzt, sollte man Kosten und Nutzen gegenüberstellen und auch Alternativen wie akkubetriebene Geräte in Betracht ziehen. Geht es beispielsweise lediglich um die Stromversorgung der WLAN-Überwachungs-Kamera, ist keine aufwendige und teure Solaranlage nötig. Solar-WLAN-Kameras wie die in unserer Bestenliste befindlichen Geräte sind hier die deutlich bessere Lösung. Auch für Beleuchtung im Außenbereich braucht es dank günstiger Solarlampen (Ratgeber) keine große Insellösung.
Insgesamt teurer, dafür sehr kompakt und deutlich flexibler einsetzbar sind die mobilen Solargeneratoren mit integriertem Akku. Da sich die Preise hier pro Wh-Speicherkapazität seit dem letzten Jahr etwa halbiert haben, sind die Powerstations inzwischen zumindest eine überlegenswerte Alternative zur Inselanlage aus Einzelkomponenten. Die besten Powerstations aus unseren Einzeltests zeigen wir in der Top 10 Powerstations: Die besten Stromspeicher für Photovoltaik im Test ab 235 €. Aktuell besonders günstige Solarprodukte zeigen wir in unserem Artikel Preisverfall bei Balkonkraftwerk, Powerstation & Co.: Die besten Deals & Rabatte.
Affiliate-Information
Bei den mit gekennzeichneten Links handelt es sich um Provisions-Links (Affiliate-Links). Erfolgt über einen solchen Link eine Bestellung, erhält TechStage eine Provision. Für den Käufer entstehen dadurch keine Mehrkosten.