Die Komponenten eines netzunabhängigen Solarsystems

Die Komponenten eines netzunabhängigen Solarsystems

In den letzten Jahren gab es einen enormen Boom bei netzunabhängigen Solarsystemen.

Alles in allem ist der netzunabhängige Solarsektor ein jährlicher Markt von satten 1,75 Milliarden $ mit über 420 Millionen Nutzern. Diese grüne Energiebranche zeigt keine Anzeichen einer baldigen Verlangsamung. Dieser Boom ist zum Teil auf die große Zahl von Menschen zurückzuführen, die von Naturkatastrophen und Stromausfällen betroffen sind, sowie auf Menschen, die sich entschieden haben, aus Umweltschutzgründen vom Stromnetz zu leben.

Ganz gleich, ob Menschen ihre Stromrechnung eliminieren oder Wetterausfälle vermeiden möchten, netzunabhängige Solarsysteme sind eine großartige Antwort. Wenn Sie sich den Millionen von Menschen anschließen möchten, die Solarenergie annehmen, ist es für Sie hilfreich zu verstehen, was die Hauptkomponenten dieser Systeme sind. Lassen Sie uns das überprüfen. In diesem Blog erfahren Sie mehr über netzunabhängige Solarsysteme.

Was ist ein netzunabhängiges Solarsystem?

Das netzunabhängige Solarsystem verwendet grüne Energie von der Sonne, um Ihren gesamten Strombedarf zu decken, ohne eine Verbindung zum Stromnetz herzustellen.

Netzunabhängige Solarsysteme werden immer beliebter bei Menschen, die ihre Umweltauswirkungen minimieren und die monatlichen Ausgaben senken möchten. Sie sind auch eine ausgezeichnete Option für Wohnmobile und diejenigen, die außerhalb etablierter Campingplätze campen oder Abenteuer erleben möchten. Bootsfahrer genießen eine zuverlässige Stromversorgung, wenn sie aufs Wasser gehen und vom Landstrom getrennt sind. Es kann eine neue Lebensweise sein, die es Ihnen ermöglicht, weniger abhängig von anderen Menschen zu sein.

Aufbau eines netzunabhängigen Solarsystems

Während Solarmodule der sichtbarste Teil eines netzunabhängigen Solarsystems sind, sind sie nur ein Teil des gesamten Systems. Sie benötigen außerdem einen Solarladeregler, um die Energie umzuwandeln, Batteriebänke, um die Energie zu speichern, und einen Wechselrichter, um die Energie zu nutzen. Dies alles sind wichtige Komponenten einer Solaranlage, die vollständig netzunabhängig arbeitet.

Ein typisches netzunabhängiges Solarsystem verwendet Sonnenkollektoren, um die Energie der Sonne einzufangen und in grünen Strom umzuwandeln. Ohne ordnungsgemäße Konditionierung könnte der Strom aus den Sonnenkollektoren jedoch die Speicherbatterien beschädigen.

Wenn Sie ein netzunabhängiges Solarsystem bauen, regelt ein Solarladeregler die Spannung und den Strom von den Solarmodulen, um sie sicher in einer Batteriebank zu speichern. Die Spannung einer typischen Batterie beträgt 12 Volt DC (Gleichstrom). Dies ist für Geräte mit geringem Stromverbrauch ausreichend, aber für Geräte mit hohem Stromverbrauch benötigen Sie AC (Wechselstrom) mit hoher Leistung.

Wenn Sie Batterien verwenden, um Lampen und Geräte mit Strom zu versorgen, werden eine oder mehrere zyklenfeste Batterien benötigt. Außerdem benötigen Sie einen oder mehrere Wechselrichter, um den Gleichstrom aus den Batterien in Wechselstrom für den Hausgebrauch umzuwandeln. Der Wechselrichter speist dann Wechselstrom in die Steckdosen ein. Hier finden Sie Informationen zur besten zyklenfesten Batterie für Ihre Anforderungen.

Sonnenkollektoren

Die Solarmodule, die Sie an Häusern, Geschäften, Booten oder Wohnmobilen sehen, bestehen aus vielen kleinen Photovoltaikzellen. Die Photovoltaikzellen bestehen aus einem Halbleitermaterial, das Sonnenlicht einfängt und in Strom umwandelt.

Es gibt mehrere Arten von Solarmoduloptionen, die Sie berücksichtigen sollten, wenn Sie netzunabhängige Solarsysteme erstellen.

Dünnschicht- und halbflexible Solarmodule sind leicht und großartige Optionen für Wohnmobile und Meeresoberflächen, die normalerweise nicht flach sind. Normalerweise ermöglicht die Flexibilität dieser Paneele, dass sie sich an die Kurven vieler Boote und Wohnmobile anpassen. Darüber hinaus können diese Solarmodule weniger als 18 Kilogramm wiegen, was sie weniger anfällig für Diebstahl oder Beschädigung macht. Sie sind tragbare und flexible Optionen, bieten aber oft eine geringere Effizienz und Leistung als andere Solarmodule.

Multikristallin und monokristallin sind weitere Optionen, die Sie bei der Suche nach Solarmodulen für Ihre Systeme in Betracht ziehen sollten.Sie sind ähnlich aufgebaut, aber monokristalline Solarmodule sind typischerweise effizienter. Ein monokristallines Solarmodul ist jedoch typischerweise teurer als ein multikristallines Modul. Dies sind großartige Optionen für Wohn- oder flache Oberflächen, ob es sich um ein Dach oder eine Montagehalterung auf einem offenen Feld oder einer Grasfläche handelt.

Monokristalline Module sind die teuersten und effizientesten Solarmodule, die auf dem Markt erhältlich sind. Typischerweise sind diese Solarmodule bei warmem Wetter und auch bei schlechten Lichtverhältnissen effizienter. Wenn Sie vorhaben, Ihre netzunabhängigen Fähigkeiten und Effizienz zu maximieren, sind die monokristallinen Solarmodule wahrscheinlich die beste Wahl.

Solarladeregler

Der Solarladeregler ist eine weitere wesentliche Komponente eines netzunabhängigen Solarsystems. Der Solarladeregler verwaltet den Strom von den Solarmodulen zu den Batteriebänken. Es kann verwendet werden, um ein Überladen der Batteriebank zu verhindern, um die Spannungen der Batteriebank zu regulieren. Es kann auch sowohl für Kurzschluss- als auch für Temperaturschutz verwendet werden.

Der Laderegler hilft sicherzustellen, dass die Batterien tagsüber nicht überladen werden und dass nachts keine Energie von den Batterien zu den Solarmodulen zurückfließt. MPPT-Laderegler sind die Laderegler der besten Wahl für die meisten Solarsysteme. Die MPPT-Laderegler sind teurer als ihre Pendants mit Pulsweitenmodulation (PWM). MPPT-Laderegler sind jedoch weitaus effizienter und die Investition wert.

Off-Grid-Wechselrichter

Eine weitere wesentliche Komponente Ihres Solarsystems ist der Wechselrichter, der den Fluss von Wechsel- und Gleichstrom verwaltet. Ihre Batteriebank speichert Gleichstrom, aber viele Ihrer Haushaltsgeräte und elektronischen Geräte benötigen Wechselstrom. Der Wechselrichter wandelt also Gleichstrom in Wechselstrom um.

Es ist wichtig, einen Wechselrichter in der richtigen Größe für Ihre Bedürfnisse zu kaufen. Ein Wechselrichter wird nach seiner Leistungskapazität bemessen, gemessen in Watt. Sie können die Wechselrichtergröße, die Ihre Elektronik und Geräte benötigen, leicht abschätzen. Sie können den Leistungsbedarf (in Watt) all Ihrer Elektronik- und Haushaltsgeräte addieren. Es wird Ihnen sagen, wie groß der Wechselrichter ist, den Sie benötigen.

Wenn Sie beispielsweise planen, eine 1.500-Watt-Mikrowelle, 200-Watt-Licht und einen 400-Watt-Kühlschrank an Ihren Wechselrichter anzuschließen, empfehlen wir einen 3.000-Watt-Wechselrichter (3 kW).

Die Batteriebank

Der wichtigste Teil einer netzunabhängigen Solaranlage ist die Batteriebank.

Eine Batteriebank besteht einfach aus mehreren Batterien, die in Reihe oder parallel geschaltet sind. In Batterien wird die Energie der Sonnenkollektoren gespeichert.

Ohne die Akkus könnten Sie die netzunabhängige Solaranlage nur tagsüber nutzen, vorausgesetzt es ist ein sonniger Tag. Mit zuverlässigen und ausreichend dimensionierten Batterien können Sie das netzunabhängige Solarsystem Tag und Nacht, bei Regen oder Sonnenschein nutzen.

Bleibatterien

Die zyklenfeste Blei-Säure-Batterie ist seit vielen Jahren die gebräuchlichste und leicht verfügbare Batterieoption für Autos, Wohnmobile, Lieferwagen, Schiffe, Fischerboote und Solaranwendungen. Blei-Säure-Batterien haben typischerweise eine niedrige Energiedichte, einen mäßigen Wirkungsgrad, eine kurze Lebensdauer und hohe Wartungsanforderungen.

Vorteile

Der Hauptvorteil der Blei-Säure-Batterie sind die niedrigen Anschaffungskosten. Eine typische Blei-Säure-Batterie kostet zwischen 100 und 350 US-Dollar.

Kons

Obwohl die Bleibatterie die beliebteste Batterie für wiederaufladbare und Startanwendungen ist, hat sie eine lange Liste negativer Eigenschaften. Blei-Säure-Batterien sind unglaublich schwer, haben eine kurze Lebensdauer und erfordern häufige Wartung. Wenn Sie Blei-Säure-Batterien auf weniger als 50 % ihrer Nennkapazität entladen, wird dies zu dauerhaften Schäden führen und die ohnehin schon kurze Lebensdauer der Batterie verringern.

Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4)-Batterien

Einer der wachsenden Trends bei netzunabhängigen Solarstromsystemen ist die Verwendung von zyklenfesten Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) für die Batteriebank LiFePO4-Batterien verwendeten Lithiumsalz, um eine effiziente und leichte grüne Energiespeicherung zu schaffen.

Vorteile

Es gibt viele Gründe, warum Menschen auf LiFePO4-Batterien umsteigen. Zum einen sind LiFePO4-Batterien effizienter und laden schneller als herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Außerdem können Sie mehr als 80 % der Nennkapazität eines LiFePO4-Akkus nutzen, ohne Schaden zu nehmen. Darüber hinaus wiegen LiFePO4-Batterien etwa die Hälfte dessen, was ihre Pendants aus Blei-Säure-Batterien tun. Einer der beliebtesten Gründe, warum Menschen die LiFePO4-Batterien lieben, ist jedoch, dass sie nicht gewartet werden müssen und problemlos zehn Jahre oder länger halten. Heute stellen immer mehr Menschen ihre Blei-Säure-Batterien auf LiFePO4-Batterien um.

Kons

Trotz der langen Liste der Vorteile sind LiFePO4-Batterien nicht perfekt. Der Hauptnachteil ist, dass sie im Voraus zu teuer sind. Während eine Blei-Säure-Batterie 100 bis 350 US-Dollar kosten kann, kostet eine vergleichbare LiFePO4-Batterie normalerweise 400 bis 1.200 US-Dollar. Obwohl es auf lange Sicht billiger ist, sind diese massiven Vorabkosten oft eine Abschreckung für viele Menschen.

Wie viel kostet ein netzunabhängiges Solarsystem?

Die Kosten für eine netzunabhängige Solaranlage hängen davon ab, wie viel Strom ein Haushaltsgerät verbraucht und wie groß die von Ihnen gewählte Anlage ist. Ein kleines Setup für ein Wohnmobil- oder Campingwochenende mit 100-W-Solarmodulen und einem 100-Ah-Akku kostet Sie ein paar hundert Euro, je nachdem, für welchen Akku Sie sich entscheiden. Dieses Energiesystem reicht aus, um einige kleine Elektronik und Lichter am Laufen zu halten, und erfordert nur minimale Installation. Dieses System wird Ihnen $400-1000 einbringen, was gut investiertes Geld ist, um Ihre Stromrechnung für immer loszuwerden (Sie sparen $250-$350 pro Jahr).

Wenn Sie vorhaben, eine mittelgroße Einrichtung für eine Hütte oder ein ausgedehnteres Camping zu kaufen, benötigen Sie wahrscheinlich etwa 1.000-Watt-Solarmodule, einen 3.000-Watt-Wechselrichter und eine 400-Ah-Batteriebank. Dieses System erfordert wahrscheinlich einen professionellen Installateur, es sei denn, Sie sind geschickt im Umgang mit Elektrizität.

Der Preis dieses Systems hängt auch davon ab, ob Sie LiFePO4- oder Blei-Säure-Batterien verwenden. Zum Vergleich: Blei-Säure-Batterien mit 400 Ah könnten so viel kosten wie eine einzelne LiFePO4-Batterie. Ein typisches Setup dieses Kalibers könnte etwa 5.000 bis 10.000 US-Dollar kosten.

Wenn Sie in einem Wohnheim komplett netzunabhängig leben möchten, stehen Sie vor einer ziemlich bedeutenden Investition. Die durchschnittliche Solaranlage liegt zwischen 12 und 20 kW, aber das hängt von Ihrem individuellen Strombedarf ab. Ein 12.000-Watt-Solarpanel reicht aus, um die meisten Haushalte in den USA mit Strom zu versorgen. Dieses System benötigt mehrere 5.000-Watt-Wechselrichter, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, und eine 1.000- bis 1.200-Ah-Batteriebank, die tagsüber überschüssige Energie speichert.

Diese Systeme kosten in der Regel über 25.000 $ und die Konstruktionen sind komplexer. Wenn Sie keine professionelle Ausbildung oder Erfahrung haben, überlassen Sie dies am besten einem professionellen Ingenieur.

Andere netzunabhängige Solarsystemausrüstung erforderlich

Wir haben die Hauptkomponenten eines netzunabhängigen Systems behandelt, aber Sie benötigen noch weitere Komponenten, um Ihre Einrichtung für Ihr Solarsystem zu vervollständigen. Beispielsweise sind ein Batteriewächter, Verkabelung, Sicherungen und Verteilerschienen nur einige der anderen Komponenten, die erforderlich sind, damit Ihr System ordnungsgemäß funktioniert. Insbesondere der Batteriewächter informiert Sie über die genaue Ladekapazität Ihrer Batterien, sodass Sie genau wissen, wann es Zeit ist, sie auszutauschen. Die Sicherungen und Verteilerleisten schützen Ihre Geräte davor, bei einer Überspannung weggeblasen zu werden.

Es ist notwendig sicherzustellen, dass jede der Komponenten in Ihrem System für die Größe und den Bedarf Ihres Systems ausgelegt ist.Sie müssen sicherstellen, dass das elektrische System Ihres Hauses für Ihre Haushaltsgeräte geeignet ist Unterschätzte Komponenten können gefährlich sein und ein Brandrisiko darstellen. Wenn Sie mit einer dieser Komponenten nicht vertraut sind, wenden Sie sich unbedingt an erfahrene und geschulte Fachleute.

Trennung und Selbstversorgung durch Off-Grid

Ein netzunabhängiges Solarsystem ist der beste Weg, um abzuschalten und unabhängig zu sein.

Dieses Solarenergiesystem ist kostengünstig, zuverlässig und erfordert praktisch keine Verwaltung, während es die bewährteste erneuerbare grüne Energiequelle nutzt, die wir haben - die Sonne. Sie können Hausbesitzern auch Tausende von Dollar pro Jahr an Energierechnungen sparen.

Sonnenkollektoren an der Seite der Kabine

Netzunabhängige Solarsysteme werden oft verwendet, um bei Stromausfällen als Backup zu dienen oder herkömmliche Stromversorgungssysteme zu ergänzen.

Wie viele Einheiten von Solarmodulen braucht man, um ein Haus netzunabhängig zu betreiben?

Nehmen wir an, wir haben 300-Watt-Solarmodule und Sie planen, Ihr netzunabhängiges Zuhause mit Strom zu versorgen. Sie haben keinen Zugang zum Stromnetz und die Installation einer netzunabhängigen Solaranlage auf Ihrem Haus ist die beste Option, um Ihren Energiebedarf zu decken.

Nehmen wir an, dass jede Platte etwa acht Stunden Sonnenlicht pro Tag abbekommt. Ein 300-Watt-Panel erhält acht Stunden Sonnenlicht pro Tag, das fast 2,5 Kilowattstunden pro Tag produziert. Wenn wir das mit 365 Tagen pro Jahr multiplizieren, kommen wir auf eine Solarleistung von rund 900 Kilowattstunden jährlich. Kurz gesagt, jedes Solarmodul liefert 900 Kilowattstunden pro Jahr.

Wie viel Energie verbraucht Ihr Zuhause?

Die meisten Daten zeigen, dass ein typisches amerikanisches Haus ( 2.000 Quadratfuß großes Haus ) jährlich etwa 11.000 Kilowattstunden verbraucht. Wenn wir also unseren Gesamtverbrauch durch die erwartete Leistung eines 300-W-Solarmoduls teilen, werden wir sehen, dass etwa 13 Solarmodule dieser Größe ausreichen würden, um Haushalte dieser Größe mit Strom zu versorgen. Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, wie viele Sonnenkollektoren Sie montieren sollten, basierend auf der Sonneneinstrahlung, die Sie an Ihrem Wohnort erhalten.

12 V, 24 V ODER 48 V? WELCHES DAS BESTE IST?

Normalerweise wissen alle, dass Panels und Wechselrichter in der Regel entweder mit 12, 24 oder 48 Volt erhältlich sind. Die Wohnmobile und Boote verwenden normalerweise 12-V-Batterien, daher mögen die Leute einen Stock mit 12-V-Solarmodulen. Früher war ein 12-Volt-System der Standard für die meisten amerikanischen Haushalte, aber heute sind viele größere Heimsysteme auf 24 V oder 48 V ausgelegt.

12-Volt-Systeme eignen sich gut für viele DIY-Solarszenarien, darunter Wohnmobile/Wohnmobile/Vans, Wohnwagen und kleine Hütten oder Tiny Houses. Wenn Ihr Stromenergiebedarf bei etwa 1.000 - 5.000 Watt liegt, ist ein 24-Volt-System am besten für Sie geeignet. Wenn Ihr Energiebedarf über 3.000 Watt liegt, ziehen Sie das 48-Volt-System in Betracht. Heute verwenden große netzunabhängige Häuser oft 48-Volt-Systeme.

Lohnt sich eine netzunabhängige Solaranlage?

Die Trennung vom Netz ist auf lange Sicht finanziell und ökologisch sinnvoll.

Die Anschaffungskosten sind hoch, aber Sie können die ursprüngliche Investition in nur 3-5 Jahren amortisieren, und danach werden Sie jahrzehntelang von den Vorteilen profitieren. Ihre Investition in die Batteriesysteme, die zur Speicherung von Solarenergie verwendet werden, wird jedoch länger dauern, bis sie sich amortisiert. Die Amortisationszeiten für Batteriesysteme betragen in der Regel 10 Jahre, wenn Sie LiFePO4-Batterien als Speichersystem verwenden.

Wie viele Solarmodule benötige ich, um einen Kühlschrank zu betreiben?

Kühlschränke unterschiedlicher Größe haben unterschiedliche Wattzahlen. Die Berechnung ist aber für jedes Haushaltsgerät gleich.

Wie viele Watt produzieren die Sonnenkollektoren?

Die Menge an Solarenergie, die Ihre Solarmodule produzieren, hängt von mehreren Faktoren ab, wie z. B. den Modulen selbst, dem Wetter und Ihrer Einrichtung. Wenn das durchschnittliche Solarpanel eines Wohnhauses während der Spitzenproduktion 250 Watt produziert oder ein Solarpanel vier Stunden am Tag 250 Watt produziert, entspricht dies 1 kWh.(250 x 4 ÷ 1000)

Stellen Sie fest, wie viele Watt Ihr Kühlschrank verbraucht

Jeder Kühlschrank ist mit einem Energieverbrauchsaufkleber versehen, auf dem der durchschnittliche Jahresverbrauch des Kühlschranks in kWh geschätzt wird. Jetzt, da Sie wissen, wie viel Energie Ihre Sonnenkollektoren produzieren und wie viel Strom Ihr Kühlschrank benötigt, ist der Rest ganz einfach. Sie können die benötigte Energie durch die erzeugte Energie teilen, und das Ergebnis ist die Anzahl der benötigten Solarmodule. Wenn Ihr Kühlschrank beispielsweise 2 kWh pro Tag verbraucht und Ihr Solarmodul 1 kWh pro Tag produziert, ist 2 ÷ 1 = 2, also benötigen Sie 2 Solarmodule, um Ihren Kühlschrank mit Strom zu versorgen.

Wie lange dauert es, bis ein 100-Watt-Solarpanel eine Batterie auflädt?

Dies hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie z. B. der Größe Ihres Akkus, der Effizienz Ihres Solarpanels und der Menge an verfügbarem Sonnenlicht.

Sie sollten die folgenden Informationen bestätigen, bevor Sie Batterien mit Solarmodulen laden.

Wie groß ist die Kapazität des Akkus, wenn er vollständig aufgeladen ist?

Entladetiefe der Batterie im Normalbetrieb.

Einstrahlung an Ihrem Standort (Falls nicht bekannt, verwenden Sie 4 Spitzensonnenstunden als Durchschnittswert.) Die Art des zu verwendenden Solarreglers (MPPT ist effizienter. )

Im Allgemeinen benötigt eine 12-V-Autobatterie mit 50 Ah und 20 % Entladung 2 Stunden zum vollständigen Aufladen mit einem 100-Watt-Solarmodul.

Ein zyklenfester 12-V-Blei-Säure-Akku mit 50 Ah und 50 % Entladung benötigt etwa 4 Stunden, um mit einem 100-Watt-Solarpanel vollständig aufgeladen zu werden.

Die obigen Beispiele gehen von einer Stromabgabe des Solarmoduls von 5,75 Ampere unter Verwendung eines MPPT-Reglers aus.

Wie lange dauert es, bis ein 100-Watt-Solarpanel eine 100-A-Batterie auflädt?

Ein 100-W-Solarmodul mit einem MPPT-Solarladeregler benötigt ungefähr 12,5 Stunden, um eine zu 50 % entladene 100-Ah-Blei-Säure-Zyklusbatterie vollständig aufzuladen. 200-Watt-Solarmodule werden empfohlen, um eine 100-Ah-Batterie an einem Tag aufzuladen, wenn die Batterie als Energiespeicher für den Haushalt verwendet wird.

Wenn ein 100-Watt-Solarmodul an ein MPPT-Solarladegerät angeschlossen wird, dauert es etwa 20 Stunden, bis eine zu 80 % entladene 100-Ah-Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie (LiFePO4) vollständig aufgeladen ist. 250-Watt-Solarmodule werden empfohlen, um eine 100-Ah-LiFePO4-Batterie an einem Tag vollständig aufzuladen, wenn diese Batterie zur Energiespeicherung zu Hause verwendet werden soll.

Schlussfolgerung

Immer mehr Amerikaner wechseln aufgrund einer Kombination aus sinkenden Kosten, Zollbefreiungen, verbesserter Technologie und natürlich den Alarmglocken wegen des Klimawandels zu Solarenergie. Sie haben vielleicht bemerkt, dass immer mehr Sonnenkollektoren in Ihrer Nachbarschaft oder in Unternehmen in Ihrer Nähe aufgestellt werden und ankündigen, dass sie auf erneuerbare grüne Energie umsteigen – dies alles ist Teil der weltweiten Bemühungen, die Treibhausgasemissionen bis 2030 zu reduzieren, um einen katastrophalen Anstieg zu verhindern in der globalen Temperatur. Alles in allem ist es eine aufregende Zeit für alles, was mit Solarenergie zu tun hat.

 

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