Verhältnis von Solarpanel zu Akku: Richtige PV- und Batteriegröße

Was das Verhältnis von Solarmodul zu Akku eigentlich bedeutet

In den meisten kleinen netzunabhängigen Systemen und Backup-Systemen bezieht sich das „Verhältnis von Solarpanel zu Akkumulator“ auf die Beziehung zwischen: (1) PV-Array-Leistung (Watt) und (2) Kapazität der Batteriebank , typischerweise in Ah bei einer Systemspannung (12V/24V/48V). Das Verhältnis ist wichtig, da es Ihre realistische Aufladerate festlegt und festlegt, wie oft der Akku die volle Ladung erreicht.

Zwei Möglichkeiten, das Verhältnis auszudrücken (verwenden Sie die klarere Variante)

• W pro Ah bei einer bestimmten Systemspannung (üblich für 12V/24V-Wohnmobile und kleine Kabinen).
• Ladetarif (C-Tarif) : Ladestrom geteilt durch Batterie-Ah (eher „elektrotechnisch korrekt“).

Schnelle Überbrückung zwischen ihnen (ungefähr): Der PV-Ladestrom in eine 12-V-Bank beträgt ungefähr PV-Watt ÷ 14 V (Ladespannung). Beispiel: 280W von PV in eine 12-V-Bank beträgt ca 20A (280 ÷ 14 ≈ 20). Auf einem 200 Ah Akkumulator, das ist ein 0,10 °C Laderate (20 ÷ 200 = 0,10).

Empfohlene Verhältnisse nach Batteriechemie und Anwendungsfall

Beim „richtigen“ Verhältnis von Solarpanel zu Akkumulator geht es vor allem darum, zwei Fehlerarten zu vermeiden: zu wenig PV (chronische Unterladung) und zu viel PV (unnötige Kosten oder Controller-Grenzen). Die Chemie verändert, wie empfindlich Sie auf Unterladung reagieren und wie schnell der Akku Energie aufnehmen kann.

Hinweise, die schlechte Größenentscheidungen verhindern: Blei-Säure-Akkus bevorzugen stark das Erreichen der Vollladung (einschließlich Absorptionszeit). Wenn PV-Anlagen zu klein dimensioniert sind, befinden sie sich häufig im Teilladezustand, was die Sulfatierung und den Kapazitätsverlust beschleunigt. LiFePO4 ist im Allgemeinen toleranter gegenüber Teilladungen, aber Sie möchten möglicherweise dennoch ein höheres Verhältnis, um sich nach starker Beanspruchung schnell zu erholen.

Eine Schritt-für-Schritt-Methode, die dafür sorgt, dass das Verhältnis richtig „herausfällt“.

Ein Verhältnis allein kann irreführend sein, wenn man es nicht mit dem täglichen Energieverbrauch und der Sonneneinstrahlung verknüpft. Verwenden Sie diesen Arbeitsablauf, um die PV- und Speicherkapazität logisch zu dimensionieren, und stellen Sie dann sicher, dass das Verhältnis in einem gesunden Bereich liegt.

Schritt 1: Schätzen Sie die tägliche Energie (Wh/Tag)

Lasten addieren: Watt × Stunden pro Tag. Beispiel: Ein 60-W-Kühlschrank hat bei einer äquivalenten Laufzeit von 10 Stunden durchschnittlich 600 Wh/Tag. Wenn Sie über einen Wechselrichter verfügen, geben Sie später einen realistischen Systemeffizienzfaktor an (ein typischer Gesamtwirkungsgrad kann sein). 0,70–0,85 abhängig von Verkabelung, Regler, Wechselrichter und Temperatur).

Schritt 2: Dimensionieren Sie den Akku für die Autonomie (kWh)

Wählen Sie die Autonomie (Tage) und die zulässige Entladungstiefe (DoD). Nutzbare Batterieenergie (Wh) ≈ tägliche Wh × Autonomietage. Gesamtnennenergie der Batterie (Wh) ≈ nutzbare Wh ÷ DoD. Typisches Planungsministerium: Bleisäure 0,50 , LiFePO4 0,80 (konservativ, verbessert die Langlebigkeit).

Schritt 3: Bemessung der PV anhand der Sonnenstunden (und Verluste)

PV-Watt ≈ tägliche Wh ÷ (Spitzensonnenstunden × Systemeffizienz). Beispiel: Wenn der tägliche Verbrauch 1.000 Wh beträgt, die Spitzensonnenstunden 4 betragen und der Wirkungsgrad 0,75 beträgt, ist PV ≈ 1.000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W . Runden Sie auf die nächste praktische Array-Größe auf (z. B. 400 W).

Schritt 4: Rechnen Sie das Verhältnis von Solarpanel zu Akkumulator um und überprüfen Sie es auf Plausibilität

Batterie Ah ≈ Nennbatterie Wh ÷ Systemspannung. Dann ist das Verhältnis = PV-Watt ÷ Batterie-Ah. Wenn das Verhältnis unter dem für Ihre Chemie empfohlenen Bereich liegt, erhöhen Sie PV (oder verringern Sie die Akkumulatorgröße), bis das System zuverlässig die volle Ladung erreichen kann.

Praktische Größentabelle: gängige Speichergrößen in PV-Watt

Die folgende Tabelle wandelt die Verhältnisempfehlungen in gebrauchsfertige Zahlen um. Wählen Sie die Zeile aus, die zu Ihrer Bank und Chemie passt. Bei 24-V-Bänken stellt der gleiche Ah-Wert die doppelte Energie im Vergleich zu 12 V dar, sodass der PV-Bedarf in der Regel höher ist, um eine ähnliche Wiederaufladezeit zu erreichen.

Wenn Ihr Sonnenlicht uneinheitlich ist (Winter, Schatten, Küstennebel), neigen Sie innerhalb des Bereichs nach oben. Wenn es sich bei Ihrem Akku um einen Blei-Säure-Akku handelt und Sie den Ladevorgang regelmäßig vorzeitig beenden, erhöhen Sie die Spannung erneut. Der zusätzliche PV hilft Ihnen dabei, die Absorption tatsächlich abzuschließen, wenn die Bedingungen dies zulassen.

Ausgearbeitete Beispiele mit reellen Zahlen

Die folgenden Beispiele zeigen, wie sich das Verhältnis von Solarpanel zu Akku mit den Zielen (Autonomie vs. Wiederaufladegeschwindigkeit) und der Chemie ändert.

Beispiel A: 1.000 Wh/Tag Kabine, 2 Tage Autonomie, Blei-Säure

1. Tägliche Energie: 1.000 Wh/Tag .
2. Nutzbare Energie für 2 Tage: 1.000 × 2 = 2.000 Wh .
3. Nennenergie des Akkumulators (50 % DoD): 2.000 ÷ 0,50 = 4.000 Wh .
4. Bei 12 V, Batterie Ah ≈ 4.000 ÷ 12 ≈ 333Ah (rund auf 300–400Ah).
5. PV für 4 Spitzensonnenstunden, 0,75 Wirkungsgrad: 1.000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W (runden Sie auf 400–600 W für die Blei-Säure-Gesundheit).

Verhältnisprüfung (mit 400-Ah-Bank und 600-W-PV): 600 ÷ 400 = 1,5 W/Ah . Dies ist das untere Ende der täglichen Zyklenempfehlung für Bleisäure. Bei guter Sonneneinstrahlung und sorgfältigem Lastmanagement funktioniert es am besten. Wenn bewölkte Tage häufig sind, gehen Sie zu 800–1.000 W verbessert die Genesung erheblich.

Beispiel B: Wohnmobil mit 12V 200Ah LiFePO4, das eine schnelle Wiederherstellung wünscht

1. Batteriebank: 12V 200Ah (Nennenergie ≈ 2.400Wh).
2. Verwendbar bei 80 % DoD ≈ 1.920 Wh .
3. Wählen Sie PV mit 3,5 W/Ah für eine schnelle Wiederherstellung: 200 × 3,5 = 700W .

Bei ~700 W und 4 Spitzensonnenstunden bei einem Wirkungsgrad von 0,75 kann die tägliche Energieernte etwa 700 × 4 × 0,75 ≈ betragen 2.100 Wh/Tag . Das reicht aus, um einen intensiven Tag der Nutzung zu ersetzen und trotzdem aufzuladen, was genau das ist, was „schnelle Wiederherstellung“ in der Praxis bedeutet.

Allgemeine Einschränkungen, die das Verhältnis außer Kraft setzen können

Selbst wenn das Verhältnis von Solarmodul zu Akku „perfekt“ ist, können Sie aufgrund von Hardwarebeschränkungen gezwungen sein, die PV-Größe, die Systemspannung oder die Auswahl des Ladereglers anzupassen.

Strombegrenzung des Ladereglers (der häufigste Engpass)

Der Ausgangsstrom des Controllers muss den Spitzenladestrom bewältigen. Grob gesagt: maximaler Ladestrom ≈ PV-Watt ÷ Batterieladespannung. Beispiel: 1.000 W in eine 12-V-Bank kann ~1.000 ÷ 14 ≈ bedeuten 71A . Wenn Sie einen 60-A-Controller haben, benötigen Sie entweder einen größeren Controller, mehrere Controller oder eine höhere Systemspannung.

Die Wechselrichtergröße bestimmt nicht die PV-Größe, sondern die Speicherbelastung

Ein großer Wechselrichter kann einem kleinen Akku hohe Ströme entziehen, was zu Spannungseinbrüchen und einer verringerten nutzbaren Kapazität führt. Wenn Ihre Spitzenlasten hoch sind (Mikrowelle, Wasserkocher, Werkzeuge), benötigen Sie möglicherweise entweder mehr Batteriekapazität, eine höhere Systemspannung (24 V/48 V) oder beides. Dann sollte die PV-Anlage überprüft werden, damit das Verhältnis zum Aufladen gesund bleibt.

Wetter und saisonale Sonnenstunden (Ihr Verhältnis muss den schlimmsten Monat überstehen)

Ein im Sommer funktionierendes Verhältnis kann im Winter versagen, wenn die Spitzensonnenstunden deutlich sinken. Wenn Sie das ganze Jahr über Zuverlässigkeit benötigen, legen Sie die PV-Größe in der sonnenschwächsten Jahreszeit fest und betrachten Sie die Verhältnisbereiche als Mindestwerte und nicht als Durchschnittswerte.

Anzeichen dafür, dass Ihr Verhältnis falsch ist, und wie Sie es korrigieren können

Die beste Überprüfung sind Betriebsdaten: Ladezustandstrends, Zeit bis zur Vollladung und wie oft der Akku die Absorptions-/Erhaltungsreserve (oder das Lithium-äquivalente Vollladeverhalten) erreicht.

Zu wenig PV für den Akku

• Bleisäure erreicht selten die volle Ladung; Die Spannung liegt unter den Absorptionszielen.
• Selbst bei „normalem“ Sonnenschein ist eine mehrtägige Abwärtsdrift des Ladezustands zu beobachten.
• Generator (oder Landstrom) wird zu einer häufigen Krücke.

Lösung: Erhöhen Sie die PV-Wattzahl, reduzieren Sie die täglichen Lasten oder reduzieren Sie die Akkumulatorgröße, um das Verhältnis wieder in den Bereich zu bringen. Priorisieren Sie bei Blei-Säure-Akkus das regelmäßige Erreichen der Vollladung; Das bedeutet oft einen Umzug ~1,0 W/Ah hin 2,0–3,0 W/Ah (12V-Basis).

Zu viel PV für den Controller oder die Verkabelung (oder das Budget)

• Der Laderegler begrenzt den Ausgang über längere Zeiträume auf seinen Nennstrom.
• Mit den vorhandenen Kabelgrößen und Absicherungen können Sie den Strom nicht sicher bewältigen.

Lösung: Wechseln Sie zu einer höheren Systemspannung (24 V/48 V), verwenden Sie einen größeren Controller oder teilen Sie das Array auf mehrere Controller auf. „Zu viel PV“ ist normalerweise eher ein Hardware-Dimensionierungsproblem als ein elektrisches Problem für den Akkumulator selbst.