Das Ziel

Wir hatten bereits auf unserem ersten Wohnwagen Pippilotta  eine Soalranlage verbaut und konnten damit unbegrenzt autark stehen. Da der Kühlschrank mit Gas betrieben wurde, war das kein Problem, denn Elektrizität wurde nur für Licht, Lüftung, Wasserpumpe, allerlei elektronisches Spielzeug und den Mover benötigt.

Bei Paulette sieht das etwas anders aus. Hier geht ohne Strom gar nichts mehr. Die Heizung braucht Strom zur Steuerung und um die warme Luft zu verteilen und der Kompressorkühlschrank kann ausschließlich mit 12V betrieben werden. Daher ist eine größere Solaranlage erforderlich, um genug Energie für die Nacht zu tanken.  

Dazu kam die Erkenntnis, dass die normalen Wohnwagen-Soalrsets zwar im Sommer gut funktionieren, aber im Herbst und Frühjahr nicht ausreichend Energie vom Himmel holen. Hier musste eine Lösung gefunden werden, da wir unsere Wohnwagen ganzjährig nutzen.

Die Idee

Normalerweise werden Soalrpanels entweder direkt auf das Wohnwagendach geklebt, oder mit Kunststoffspoilern verschraubt und diese aufgeklebt. Durch diverse Dachdurchbrüche und die Traversen der Markise ist das Dach aber völlig zerstückelt und ich konnte die benötigte Fläche nicht finden.

Auch wollte ich mir nicht die Option verbauen, später einmal zusätzliche Module, oder andere Komponenten, wie LTE- oder Satelitten-Antennen auf das Dach zu setzen.

So entstand die Idee, einen Dachträger aus Aluminium-Vierkantrohren auf die vorhandenen Querstreben zu setzen. Die erste Idee, diesen mit Nutensteinen zu befestigen musste ich aber recht schnell verwerfen, da Thule gar keine Nutensteine, sondern Klammern verwendet, um die Markise zu befestigen.

Also habe ich eine ähnliche, wenn auch sehr viel einfachere, Konstruktion mir rechteckigen Bügelschrauben und einem Knotenblech konstruiert. So behalten Querstreben und Alu-Rohre ihre volle Stabilität und die gesamte Konstruktion kann bei Austausch der Solarmodule angepasst werden. Mach das mal mit verklebten Spoilern.

Die Solarmodule

Die Solaranlage bei Pippilotta hatte von Oktober bis März immer Probleme, den Akku über Tag zu füllen. Grund ist die veränderte Sonneneinstrahlung in der dunkleren Jahreshälfte. Die Sonne geht später auf, bleibt in ihrer Bahn flacher und geht früher wieder unter.

Dadurch ist der Einfallwinkel des Lichts auf das Solarmodul nicht optimal und die Energieausbeute sinkt. Damit der Soalrregler den Akku laden kann, muss die Spannung der Solarpanels immer 2~3 Volt höher sein als die Spannung im Akku.

Bei der Recherche für das Projekt stieß ich auch "Hochvolt"-Module. Diese sind eigentlicht für Anwendungen im LKW und Gross-Wohnmobilbereich gedacht und liefern ungefähr die doppelte Spannung im Vergleich zu "normalen" Wohnwagen Modulen. Zwei Module á 160Wp (Watt peak = Leistung bei Lichteinfall senkrecht zur Moduloberfläche) liefern insgesamt eine Leistung von 320Wp, oder ca. 600Wh pro Tag.

ca. Werte:
min. im Dezember: 380Wh pro Tag
max. im April: 737Wh pro Tag

Zum Vergleich: Läuft der Kompresser im Kühlschrank pro Stunde 15 Minuten, verbraucht dieser am Tag ( 0,25 * 24h * 40W = 240Wh )

Es bleibt also auf jeden Fall ausreichend Energie für andere Geräte und zum Laden übrig.

Der Weg

Nun stehen schon die wichtigsten Parameter fest. Jetzt geht es daran die dazu passenden Komponenten zu finden.

Die Module liefern eine Spannung von 44V und eine Leistung von 160W. Damit muss der Regler in der Lage sein 320W zu verarbeiten. Bei einer norminalen Akku-Spannung von 12V bedeutet das einen Strom von 26,6A über mehrere Stunden.

Und das ist der Punkt, an dem alle Hobby-Bastler aufhören sollten. Hier kommen Größenordnungen ins Spiel, die eine korrekte Planung und Fachwissen erfordern! Querschnitte müssen großzügig bemessen und Leitungeverlegungen gut geplant sein, um einen späteren Brand zu verhindern.

Deshalb habe ich die gesamte Anlage mit reichlich Reserven und Trennschschaltern geplant.

Sehr hilfreich war auch das Excel-Tool von Vitron Energy, das bei der Reglerauswahl hilft und anzeigt, wie sich der Leitungsquerschnitt auf die Energieernte auswirkt. Ergebnis: Lieber die Leitung vom Dach zum Regler eine Stufe dicker kaufen.

Um den Akku zu schützen, wird dieser mit einem Sensor versehen, der Temperatur und Spannung überwacht. Zusätzlich ist ein elektronisches Trennmodul vorhanden, dass den Akku abkoppelt, sobald die Spannung dort unter einen kritischen Wert sinkt.

Der Mover hat eine getrennte Verbindung vom Akku, damit dieser IMMER versorgt wird. Die Mover-Steuerung selbst hat noch eine Akku-Überwachung, so das dieser nicht völlig zerstört werden kann.

Was noch zu klären ist: Ob das im Wohnwagen verbaute Netzteil dazu gebracht werden kann, den Akku nicht zu laden, wenn ausreichend Energie vom Solarregler bereit gestellt wird. Angedacht ist hier, die Sense-Leitung des Ntzteils abzuschalten und somit dem Netzteil zu simulieren, dass gar kein Akku vorhanden sei.

Die Komponenten

Es braucht einiges und das in nicht ganz gewöhnlichen Dimensionen um soviel Energie vom Himmel zu holen. 

Im Detail:

  • 2 Stück WATTSTUNDE® WS160M-HV Solarmodul Monokristallin 160Wp
    mit einer Leerlaufspannung von 44V und einem maximalen Strom von 4,2A liefern diese Module mehr Energie bei geringerem Strom als normale Camper-Solarmodule
     
  • Victron Energy Smart Solar Laderegler 100/30
    Kann bis zu 100V Eingangsspannung verarbeiten und maximal 30A Ladestrom bereitstellen
     
  • Victron Smart Battery Sense
    Überwacht Temperatur und Spannung direkt am Akku
     
  • Victron Battery Protect BP-100 12V 24V 100A
    Trennt bei fallender Spannung den Akku von den Verbrauchern, bevor dieser Schaden nimmt.
     
  • WATTSTUNDE® DAC6.7 2x6mm² Solarkabel
    Da bei geringen Spannungen und hohen Strömen im Verhältnis bei zu dünnen Leitungen viel Energie verloren geht, habe ich diese absichtlich größer dimensioniert.
     
  • WATTSTUNDE® Plus Distributor 12
    mit je 4x 5A, 10A, 15A, 20A Flachsicherungen
    Aus der Vergangenheit war mir klar, dass früher oder später noch zusätzliche Geräte angeschlossen werden. Also lieber direkt eine Unterverteilung einbauen.
     
  • Dachdurchführung, DEKAsyl MS-5 und DEKAvator
    irgendwie muss die Leitung ja vom Dach in den Wohnwagen
     
  • Verbindungsleitungen: Regler - Akku, Akku - Protect, Protect - Verteilung
    alle mindestens in 10mm²
     
  • Für die Dachkonstruktion:
    • 3x Alu-Vierkantrohr, 40 x 40 x 3mm
    • 9x Alu-Platten 130 x 130 x 8mm
    • 18x Rechteckbügelschrauben 90 x 130mm x M6
    • 18x Rechteckbücgelschrauben 40 x 70mm x M6