DIY Off Grid Solaranlage, möglichst einfach und günstig selbst bauen, wie ich es gemacht habe!

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Vielleicht hast du schon einmal mit dem Gedanken gespielt eine kleine Off Grid Solaranlage selbst zu bauen. Aber wie geht das und was brauchst du dafür?

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Ich selbst habe eine bzw. mittlerweile zwei kleine Off-Grid Solaranlagen und möchte dir in diesem Artikel ein wenig bei diesem Thema helfen.

 

Keine Garantie!

Erst einmal vorweg, ich bin kein Profi und kann natürlich keine Garantie für dieses Bastelprojekt geben. Und ja wir werden hier nicht zwingend alles auf die “beste” Art machen, da dies schnell die Preise massiv steigern kann.

Allerdings habe ich solch eine DIY Solaranlage bereits seit mehreren Jahren in Betrieb und diese hat bisher keine Probleme gemacht oder Feuer gefangen. Also bin ich recht optimistisch, dass alles was ich hier zeige auch bei dir in der Praxis funktioniert.

 

Was brauchst du?

Beginnen wir mit der Frage was du alles für eine DIY Off Grid Solaranlage alles brauchst:

  1. Solarpanels
  2. Einen Solarladecontroller
  3. Eine Batterie
  4. Kabel und Verbinder
  5. Verbraucher

Bei all diesen Punkten gibt es natürlich hunderte Optionen und Möglichkeiten für Komponenten, der Markt für Solar Equipment ist groß.

Hier einfach mal eine “minimalistische” aber Sinnvolle Zusammenstellung.

Minimal Ordentlich
Solarpanel Günstiges 100W Panel 380W Klimaworld
Ladecontroller  Victron Energy SmartSolar 75/15 Victron Energy SmartSolar MPPT 100/20 
Akku ECO-WORTHY 12V 30Ah LiFePO4 Akku
360Wh Kapazität 
MOBILEKTRO® LiFePO4 80Ah 12V 1024Wh
Maximale Leistung (ca.) 80W (Solarpanel limitiert) 240W (Ladecontroller und 12V Batterie limitiert)
Maximale Leistung pro Tag (ca.) 500-720Wh 1200Wh – 2200Wh
Kosten (+Kabel) 365 € 920 €

Wie du siehst ist vor allem der Akku ein ziemlicher Kostentreiber! Prinzipiell kannst du auch einen kleineren Akku nehmen, aber 80-100Ah halte ich für ein 100-300W System für sinnvoll, vor allem wenn du Geräte über Nacht betreiben willst.

 

Solarpanel, günstig ist gut genug!

Solarpanels sind mittlerweile sehr günstig geworden! 100W für +- 80€ oder 380W für +- 200-300€ sind kein Problem.

Hier musst du selbst wissen wie viel Energie du brauchst und vor allem wie viel dein Ladecontroller händeln kann.

Der Victron Energy SmartSolar MPPT 75V 75/15 hat zwar eine Kapazität von theoretisch 75V und 15A, also 1125W, aber praktisch werden wir von der 12V Batterie limitiert.

15A bei 12V sind 180W. Du wirst mit dem Victron Energy SmartSolar MPPT 75V 75/15 also maximal 180W hinbekommen, sofern deine Kabel dick genug sind!

Aber nach meiner Erfahrung lohnen sich Luxus Solarpanels im Übrigen kaum! Rechne aber damit, dass die Panels selbst bei idealer Sonneneinstrahlung maximal 75% der angegeben Leistung erreichen.

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Sahara-Staub ist ein Problem….

Vor allem die ganz günstigen 100W Dinger kommen selten über 60-80W.

Welche Spannung darf dein Solarpanel haben? Erneut musst du hier auf den Solarladecontroller schauen. Der Victron Energy SmartSolar MPPT 75V 75/15 schafft maximal 75V. Es spielt dabei keine Rolle ob deine Batterie 12V hat, der Solarcontroller macht aus den maximal 75V passend 12V.

Du könntest also ein 24V Solarpanel mit einer 12V Batterie kombinieren!

Du kannst auch mehrere Solarpanels in Reihe schalten, dann addiert sich die Spannung aber. Hast du zwei Panels mit maximal 20V die du in Reihe schaltest, dann hast du effektiv ein 40V Panel. Hast du drei 20V Panels, dann hast du ein 60V usw. Die maximale Spannung darf nur nicht die Angabe des Wechselrichters/Ladecontroller überschreiten.

Alternativ kannst du auch zwei Panels parallel schalten, dann musst du aber darauf achten, dass diese die gleiche Zellen-Anzahl haben (kannst du einfach auf den Bildern zählen).

Du kannst meist problemlos mit einem 100W Panel anfangen und dann bei Bedarf nachträglich mehr hinzufügen.

 

Ladecontroller

Bei Solarladecontrollern schwöre ich auf Victron Energy. Diese Ladecontroller sind zwar etwas teurer, aber hochwertig und verfügen zumeist über Bluetooth und eine gute App, die dich alle Leistungswerte überwachen lässt.

Ich denke für den für den Anfang würde ich folgende Modelle empfehlen:

Die 75/15 Version schafft Solarpanels mit maximal 75V und bis zu 15A. Die 100/20 Version schafft maximal 100V Solarpanels und 20A.

Nutzt du eine 12V Batterie, dann kommen wir auf maximal +- 180W bei der 75/15 Version und 240W bei der 100/20 Version.

Klingt nicht viel, aber bedenke nur bei praller Sonne bekommen wir eh die maximale Leistung der Panels. Bei Bewölkung ist dies deutlich weniger!

 

Keine Blei Gel Batterien! LiFePO4!

Wenn du eine DIY Solaranalge baust, ist die Versuchung groß einfach eine Auto-Versorgungsbatterie zu kaufen. Auf dem Papier haben diese eine tolle Kapazität und fantastische Preise.

Kauf KEINE Blei Gel Batterie! Du wirst es bereuen! Diese Batterien sind nicht für Zyklen-Intensive Anwendungen gemacht. Entlädst du diese, so dass du die volle Kapazität nutzen kannst, dann sind diese Batterien in 20-50 Zyklen durch!

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LiFePO4 ist deutlich teurer, aber rechnet sich. LiFePO4 Akkus schaffen locker 2000-6000 Zyklen über viele, viele Jahre.

Dabei sind diese Batterien deutlich sicherer als normale Lithium Batterien. So haben die meisten LiFePO4 Batterien ein BMS Integriert das sich schon um Kurzschluss-Schutz usw. kümmert. Und selbst wenn alle Stricke reißen, LiFePO4 Akkus können thermisch nicht durchgehen.

Also beiße in den sauren Apfel und nimm einen teureren LiFePO4 Akku, mittelfristig wird es sich rechnen.

 

Kabel und der MC4 Stecker

Bei den Kabeln kommt es etwas darauf an, wie “bastelfreudig” du bist. Im Optimalfall solltest du dir Solarkabel und MC4 Stecker kaufen. Solche wären z.B. geeignet.

ANFIL 4mm² / 12AWG Solarpanel-Verlängerungskabel

Allerdings auf größere Längen werden diese Kabel schnell recht teuer. In der Regel reicht für ein 100-200W Solarsystem 2,5mm, bei größeren Längen oder höherer Leistung sollte es 4mm2 sein.

Bist du bastelfreudig, kaufe KFZ Leistungskabel oder Lautsprecherkabel. Achte hier auf reines Kupfer, schneide die Enden der MC4 Stecker des Solarpaneels ab oder löte die Kabel in der Box direkt an.

Lautsprecherkabel halten nach meiner Erfahrung überraschend gut im Outdoor Einsatz 😉

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Dies ist natürlich nicht optimal, aber wir haben ein 12V bzw. “unter 50V” System, hier brauchen wir uns um eine 100% Wasserdichtigkeit keine so großen Gedanken machen. Bei Regen wird eh nicht viel Energie reinkommen.

Ich benutze seit Jahren eine Mischung aus Lautsprecherkabeln und richtiger MC4 Stecker und es funktioniert tadellos!

Hier ist etwas deine Kreativität gefragt.

 

Wie wird das Ganze angeschlossen?

Das Anschließen und “Starten” der DIY Off-Grid Solaranlage ist super simpel.

  1. Verbinde den Akku mit Ladecontroller. Dieser sollte den Akku automatisch erkennen. Beim Victron Controller solltest du zudem die App herunterladen und den Akku Typ manuell auf LiFePO4 stellen.
  2. Verbinde die Solarpanels mit dem Ladecontroller. Plus zu Plus und Minus zu Minus.
  3. Dein Akku sollte nun geladen werden.

Viel mehr gibt es nicht zu beachten. Du solltest vermeiden, dass sich irgendwo blanke Adern berühren können. Allerdings verfügen alle LiFePO4 Akkus mit BMS im Notfall über einen Kurzschluss Schutz, der Controller verfügt über eine Sicherung und deine Solarpanels bieten bei einer maximalen Leistung von 100-400W in der Regel nicht genug Leistung das hier groß etwas passieren kann.

Achte nur, dass die Verbindungen straff sitzen! Schlechte Verbindungen könnten dennoch zu einem Schmorbrand führen.

 

Wie die Energie nutzen?

Du kannst nun Geräte über den Last-Ausgang des Victron Energy SmartSolar verbinden. Am Lastausgang des Ladecontrollers liegt immer +- die gleiche Spannung wie am Akku direkt an.

Du kannst hier also z.B. KFZ Geräte, wie Kühlboxen, Ladegeräte usw. verbinden. Du könntest z.B. solch einen KFZ Splitter mit ein paar Modifikationen (den Stecker abschneiden und direkt an die Klemmen hängen).

Du kannst auch solche 12V auf USB Module nutzen. Diese verwende ich, um unter anderem an ein paar Raspberry PIs an meiner Off Grid Solaranalge zu betreiben.

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Dir reicht es aber vielleicht nicht nur DC Geräte an deiner Solaranlage zu nutzen? Es gibt im Handel tonnenweise 12V auf 230V AC Wandler.

Wichtig, diese Wandler solltest du nicht über den Solarladecontroller verbinden, sondern direkt an die Akkus hängen! Dann hast du zwar keine Daten über den Controller, aber anders geht’s nicht.

 

Eine Powerstation als All in One Lösung

Dir ist das Ganze doch eine zu große “DIY” Bastelaufgabe, willst du aber dennoch ein Off-Grind System? Dann ist vielleicht eine Powerstation die richtige Lösung für dich.

Powerstations sind “große” Powerbanks, meist mit deutlich mehr Kapazität, Steckdosen usw. Mitbringen. Diese Powerstations lassen sich meist auch über normale Solarpanels laden.

Hier findest du Techtests Powerstation Tests: https://techtest.org/category/powerstations/

Hier müssen wir zunächst zwischen den Lithium basierten und LiFePO4 Modellen unterscheiden. Lithium basierte Modelle sind nicht ganz so haltbar (halten meist 500-800 Zyklen), laden dafür aber schneller und die Auswahl ist größer.

LiFePO4 Modelle sind deutlich haltbarer, auch bei sehr großer Zyklen-Zahl. Zudem sind diese Modelle sicherer. Allerdings gibt es weniger Auswahl und diese Modelle laden meist etwas langsamer.

test ecoflow river pro powerstation 12

WICHTIG! Ich würde Powerstations nur bedingt unbeobachtet nutzen. Z.B. die PowerOak AC200P ist an sich super für die Nutzung an einem Solarpanel geeignet. Diese hat aber einen extrem hohen Standbyverbrauch, wenn die Powerstation an ist. Ich schätze diese frisst im Leerlauf rund 20W! Kommt via Solar weniger als 20W rein, kann diese innerhalb weniger Tage komplett trocken laufen und sich so weit entladen, dass diese das Laden komplett verweigert (und entsprechend kaputt ist).

Ich spreche bei der PowerOak AC200P hier leider aus Erfahrung. Sehr gut haben sich in diesem Punkt die Jackery Modelle bei mir bewährt.

 

Rechnet sich das?

Die Antwort auf diese Frage ist meist eher nein. Bei Off-Grid Solaranlagen hast du das “Verbrauchsproblem”. Meine Anlage mit 700W Solarpanels kann an einem schönen Frühlingstag dicke über 2-3 KWh liefern. Aber wohin damit?

Ich habe einige Dauerverbraucher an der Anlage hängen und ich nutze lediglich 0,5-1KWh pro Tag.

Würde ich es Schaffen 100% der Energie zu verbrauchen, so das sich diese nicht “Staut” und entsprechend verfällt, dann würde sich die Anlage durchaus in überschaubarer Zeit rechnen.

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Eine Produktion im Jahresmittel von 1KWh pro Tag würde bei 0,50€ Stromkosten ca. 182,5€ Ersparnis bedeuten. Klingt nicht viel, aber solch ein System wäre für +- 500-800€ inklusive Akkus usw. Zu bauen.

Normale Solaranlagen fürs Dach rechnen sich meist erst nach +- 10 Jahren. Von daher ist dies gar nicht so ein schlechtes Ergebnis.

Dennoch, wenn es dir rein ums Geld geht und du die Möglichkeit dazu hast, kauf dir ein Balkonkraftwerk!

 

Meine beiden Off-Grid Solaranlagen

Ich verfüge über zwei kleine Off-Grid Solaranlagen. Anlage 1 ist einfach aus Neugier entstanden. Ich wollte vor X Jahren mal ausprobieren “wie Solar so geht” und das System läuft seitdem.

Dieses System habe ich in einem kleinen 19 Zoll Server-Schrank untergebracht und versorgt dort zwei Raspberry Pis, Monument 2, die Blink Überwachungskamera Box, Philips HUE und HomematicIP mit Strom.

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Wir haben hier eine Dauerlast von ca. 20-25W. Zudem lade ich an diesem System Powerbanks, Powerstations usw. Ich nutze hier effektiv ca. 500Wh – 1000Wh pro Tag. Knapp über 500Wh ist die “Grundlast” die jeden Tag anfällt aufgrund der Raspberry Pis usw.

Diese 20-25W Grundlast kann dieses System auch das ganze Jahr außer in der zweiten Dezember-Hälfte und ersten Januar-Hälfte “Off-Grind” betreiben. Klingt jetzt nicht beeindruckend, aber ich bin Froh diese ganzen Smart Home Boxen nicht mit meinem teuren Strom betreiben zu müssen und die Anlage hat noch viel Kapazität für mehr Smart Home Boxen.

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Anlage 2 habe ich in meinem Büro. Beim Testen von Powerbanks und Powerstations “verbrenne” ich regelmäßig viel Energie. Daher macht hier die Solaranlage extra viel Sinn.

Diese Anlage betreibt zwei HUNDA USB C Auto Ladegeräte (119W), mit welchen in zum einen mein Büro-Notebook Lade, wie auch Powerbanks.

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Im Büro habe ich einen täglichen Ertrag/Verbrauch bei der Solaranlage von ca. 600Wh – 1200Wh. Diese Anlage ist noch recht neu gebaut und bräuchte noch ein schönes “Gehäuse”.

 

Fazit

Ich hoffe dieser kleine Artikel konnte dir etwas helfen bei einer Zusammenstellung einer Off-Grid Solaranlage.

An sich ist es gar nicht so schwer hier etwas Funktionierendes zusammen zu stellen. Hier kommt es nur etwas auf deine Kreativität an und was du mit dem System erreichen willst.

Am meisten Sinn macht eine Off-Grid Solaranlage natürlich an Orten, wo du keinen Strom hast. Ein Garten-Haus, eine Hütte im Wald usw. Grundsätzlich rechnet sich solch eine Off-Grind Solaranlage selten finanziell. Dies liegt einerseits an den recht teuren Akkus und das du meist nicht 100% der Energie nutzen kannst.

Gerade im Sommer wirst du regelmäßig einen Überschuss haben, den du nicht nutzen kannst.

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Die Versuchung bei den Akkus zu sparen ist zwar groß, aber tue dir selbst den Gefallen und nimm einen LiFePO4 Akku!

Hier einfach mal ein paar Komponenten Empfehlungen mit denen du starten kannst.

Minimal Ordentlich
Solarpanel Günstiges 100W Panel 380W Klimaworld
Ladecontroller  Victron Energy SmartSolar 75/15 Victron Energy SmartSolar MPPT 100/20 
Akku ECO-WORTHY 12V 30Ah LiFePO4 Akku
360Wh Kapazität 
MOBILEKTRO® LiFePO4 80Ah 12V 1024Wh
Maximale Leistung (ca.) 80W (Solarpanel limitiert) 240W (Ladecontroller und 12V Batterie limitiert)
Maximale Leistung pro Tag im Sommer (ca.) 500-720Wh 1200Wh – 2200Wh
Kosten (+Kabel) 365 € 920 €

Dies soll nur der Startpunkt für eine funktionierende Anlage sein. Kabel und auch Verbraucher musst du dir selbst suchen, je nach deinen Bedürfnissen. Grundsätzlich hast du hier als “Output” immer um die 12-13V, also wie in einem Auto. Entsprechend kannst du KFZ Geräte, Kühlboxen, Smarthone Ladegeräte usw. verbinden und nutzen. Für den Rest gibt es Spannungswandler.

Bei dem kleinen System, für rund 365€ (+Kabel), kannst du mit rund 80W maximaler Leistung rechnen bzw. 500-720Wh an einem schönen Tag. Dies kannst du auch noch deutlich erhöhen, mit einem zweiten Solarpanel oder einem größeren Solarpanel.

Bei dem 2. vorgeschlagenen System haben wir neben dem 380W Solarpanel auch eine größere Puffer-Batterie. An einem Sonnentag sind hier durchaus an die 2KWh zu erreichen. Der limitierende Faktor hier ist die 12V Spannung zur Batterie durch den Ladecontroller (welcher maximal 20A schafft).

Kabel usw. musst du selbst schauen was du brauchst und wie viel du basteln willst. 2,5mm² Kupfer Kabel und Wago-Klemmen sind hier dein Freund. Wir haben nur ein 12V System und die LiFePO4 Akkus sind Kurzschlussgeschützt, es kann also nicht so viel schief gehen, auch wenn ich natürlich keine Garantien übernehmen kann. Bei mir läuft solch ein gebasteltes System aber schon seit einigen Jahren ohne Probleme.

Alternativ kannst du auch immer nach Powerstations schauen.

Michael Barton
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5 Kommentare

  1. Ja, tatsächlich ist das alles kein Hexenwerk, wenn man es ordentlich macht.

    Gut, dass der Hinweis auf die Balkonkraftwerke enthalten ist. Hier muss man nicht mal groß basteln. Eine 600 W-Anlage (mehr geht regulatorisch eh nicht) erzeugt im Optimalfall (Südausrichtung) um die 600 kWh Strom im Jahr, die zum größten Teil auch direkt im eigenen Haushalt verbraucht werden (sofern man nicht gerade ein supersparsamer Single-Haushalt ist) und sich damit schon nach 8-12 Jahren (je nach Strompreisentwicklung, tatsächlichem Eigenverbrauch und Preis der Anlage). Das Ganze ist von jedem, der nicht zwei linke Hände hat, installierbar, und muss lediglich beim lokalen Strom-Provider und im im zentralen (sog.) „Marktstammdatenregister“ der Regulierungsbehörde registriert werden (was viele Anbieter aber als Service auch übernehmen).

    Eines geht mit dem Balkonkraftwerk jedoch nicht: Autonomie bei Stromausfall. Denn wenn das Netz „weg“ ist, schaltet auch der Wechselrichter des Balkonkraftwerks ab. Wer Autonomie benötigt, braucht letztlich doch eine Off-Grid-Anlage.

    • Danke für das Teilen Deiner Erfahrung mit Balkonkraftwerken! Hilft bei der Auswahl und beim Einstieg.
      Das diese bei Stromausfall nicht funktionieren hatte ich – ehrlich gesagt – nicht bedacht. :-)

      • Sehr gern.

        Zwar habe ich noch kein Balkonkraftwerk. Es ist aber seit Ende März bei priwatt bestellt, kommt nur wegen des Halbleiter-Mangels (hierdurch sind die Wechselrichter knapp) voraussichtlich erst Ende Mai bis Mitte Juni (so die aktuelle Prognose, die sich natürlich auch noch ändern kann). Alle Anbieter haben z.Zt. dasselbe Problem: Extrem hohe Nachfrage, sehr schlechte Verfügbarkeit der Komponenten.

        Aber natürlich habe ich mich vor der Bestellung ausführlich schlau gemacht. Grundsätzlich werde ich mir eines Tages auch eine „große“ PV-Anlage aufs Dach setzen lassen, aber im Moment kann man das ja vergessen (Solardachpflicht in BW, extreme Nachfrage wegen der Energiekostenexplosion, wenig verfügbares Material, wenig verfügbare Handwerker, …). Mal sehen, ob sich die Lage in 2-3 Jahren etwas beruhigt hat. Bis dahin ist die Mini-PV-Anlage (aka Balkonkraftwerk) ein einfaches Mittel, um schon mal in die Strom-Eigenproduktion einzusteigen und die Kosten zu senken. Bei mir zu Hause dürfte das optimal sein, da ich mit 2 Kühlschränken, 1 Gefriertruhe, NAS-Geräten und jeder Menge weiterer ständiger (Standby-)Kleinverbraucher (Router, Repeater, Kameras, Unterhaltungselektronik, …) wahrscheinlich >90% der Solarleistung selbst verbrauchen kann und meine Stromkosten um 150-200€ p.a. senken kann. Damit würde sich die Mini-PV-Anlage für mich schon nach rund 8-9 Jahren amortisieren. Kaufpreis mit allen Nebenkosten (Anschlusskabel, Versand): 1250€ (derzeit schon wieder um 50€ teurer; es geht auch um einiges billiger, wenn man sich für die schweren Glas-Solarpanels entscheidet, aber ich wollte mit Absicht die teureren leichten Panels).

        Sicher ist es einer der häufigsten Irrtümer, dass man mit einer Mini-PV-Anlage noch eine „kleine Autonomie“ bei Stromausfall hat. Das geht aber nicht, da die Abschaltung der Solaranlage bei fehlender Netzspannung eine sinnvolle Sicherheitseinrichtung ist; zum einen, weil der Wechselrichter nicht unterscheiden kann, ob nur der Stecker gezogen wurde (dann müssen insbesondere beim gängigen Schuko-Stecker die freiliegenden Pole schnell spannungsfrei sein, um Personenschäden zu vermeiden) oder das Netz ausgefallen ist; zum anderen, weil der Stromversorger ja auch bewusst temporär und örtlich begrenzt das Netz abschalten kann, z.B. wegen Bauarbeiten (dann muss er sich darauf verlassen können, dass die Leitungen spannungs- und stromlos sind).

        Meines Wissens betrifft das genauso die „großen“ PV-Anlagen (weniger aus dem ersten, aber aus dem zweiten Grund). Hier kann man jedoch, soweit ich weiß, Autonomie haben, wenn man will, ist nur aufwändiger. Man braucht natürlich einen Stromspeicher (ohne den geht nix) und eine Schutzschaltung zwischen Batteriespeicher und Netzübergang, die dafür sorgt, dass ggf. vorhandener Überschuss bei Netzausfall nicht eingespeist wird, die Leitungen „nach draußen“ also spannungsfrei bleiben.

  2. Danke an Michael Barton für den Artikel!
    2 Anmerkungen:
    gerade für den Anfänger (wie ich einer bin :-)) wäre es wichtig zu erklären was „MPPT“ bedeutet. Nämlich das NUR dieser Reglertyp überschüssige Paneel-Spannung (und damit Leistung) oberhalb der Akkuladespannung nicht einfach vernichtet sondern umsetzt.
    Die dringende Empfehlung zu LiFePO-Akkus kann ich nur bestätigen, nach 2 „Spar“-Versuchen mit Bleibatterien im Wohnmobil. Beide nach kurzer Zeit Schrott wegen zu tiefer Entladung. Dem kann man zwar durch Abschaltregler einigermaßen entgegenwirken, ist aber wieder aufwändiger, begrenzt die nutzbare Kapazität massiv und letztlich halten diese dann doch nicht wirklich lange (max. 150 Zyklen, danach sinkt die Kapazität sehr, sehr schnell).

  3. Wie ich finde ein toller Artikel!
    Wenn ich es richtig sehe, sind die Solarpanelen einfach auf ein Flachdach gelegt. Bei mir kommt die Frage auf, was man bei einem schweren Sturm macht. Holt man die Solarpanelen vom Dach und installiert sie wieder, wenn der Sturm vorbei ist oder ist das nicht notwendig? Sind keine Sicherungsmaßnahmen für die Solarpanelen erforderlich?

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