Anlagendimensionierung
Berechnen Sie die optimale Konfiguration einer autarken Solaranlage: Module, Batterie, Laderegler und Wechselrichter.
Funktionsprinzip
Die Anlagendimensionierung bestimmt alle Komponenten eines netzunabhängigen PV-Systems:
Systemwirkungsgrad η_sys berücksichtigt Modultemperatur, MPPT-Verluste, Verschattung und Alterung.
Off-Grid Systemübersicht
Normen & Standards
| Norm | Bezeichnung | Anwendungsbereich |
|---|---|---|
| DIN VDE 0126-31 | PV-Inselsysteme | Anforderungen an netzunabhängige PV-Systeme: Dimensionierung, Schutzmaßnahmen, Batterieinstallation. |
| IEC 62124 | Stand-alone PV systems | Prüfverfahren für netzunabhängige PV-Systeme: Leistungsnachweis, Energieautonomie, Zuverlässigkeit. |
| IEC 62509 | Battery charge controllers | Leistungsanforderungen und Prüfverfahren für Laderegler in PV-Systemen: Ladekennlinien, Schutzfunktionen. |
| VDE-AR-E 2510-50 | Stationäre Energiespeicher | Sicherheitsanforderungen für stationäre Batteriespeicher: Brandschutz, Belüftung, Monitoring. |
Fachbegriffe (Glossar)
- Peak Sun Hours (PSH)
- Äquivalente Sonnenstunden bei 1000 W/m². 1 PSH = 1 kWh/m² Tagessumme. Schlüsselwert für PV-Ertragsprognosen.
- DoD (Depth of Discharge)
- Maximale Entladetiefe der Batterie. Blei: 50%, LiFePO4: 80%, NMC: 90%. Bestimmt die nutzbare Kapazität.
- Autonomietage
- Anzahl Tage, die die Batterie den Verbrauch ohne Solarertrag decken kann. Typisch: 3-5 Tage für Off-Grid in Mitteleuropa.
- MPPT
- Maximum Power Point Tracking: Elektronische Nachführung des optimalen Arbeitspunkts. 15-30% Mehrertrag gegenüber PWM.
- Systemspannung
- DC-Busspannung des Systems: 12V (klein), 24V (mittel), 48V (groß). Bestimmt Strom und Kabeldimensionierung.
- Derating
- Leistungsminderung durch reale Bedingungen: Temperatur, Verschmutzung, Alterung, Missmatch. Typisch 15-25% unter STC.
Häufig gestellte Fragen
Was sind Peak Sun Hours (PSH)?
PSH = Tagessumme der Globalstrahlung in kWh/m² pro Tag. 1 PSH = 1 Stunde bei 1000 W/m². Deutschland: 2,5–3,5 PSH (Winter) bis 4,5–6 PSH (Sommer). Jahresmittel: ca. 3,0–3,5 PSH. Quelle: DWD Strahlungskarten.
Wie berechne ich den Tagesverbrauch?
Summe aller Verbraucher: Leistung (W) × Betriebsstunden/Tag. Beispiel: LED-Lampe 10W × 5h = 50 Wh, Kühlschrank 60W × 24h × 0,3 (Taktung) = 432 Wh. Wichtig: Standby-Verbräuche nicht vergessen!
Was ist DoD (Depth of Discharge)?
Entladetiefe der Batterie. Blei-Säure: max. 50% DoD für Lebensdauer. LiFePO4: bis 80% DoD möglich. Höherer DoD → weniger Batteriekapazität nötig, aber kürzere Lebensdauer.
Wie viele Autonomietage brauche ich?
Ohne Netzanschluss: 3-5 Tage (Deutschland). Kritische Anwendungen: 5-7 Tage. Tropische Gebiete: 2-3 Tage. Mehr Autonomie = größere (teurere) Batterie. Kompromiss aus Kosten und Versorgungssicherheit.
Was bedeutet Systemspannung 12/24/48V?
12V: Kleine Systeme < 1 kWp. 24V: Mittlere Systeme 1-3 kWp. 48V: Große Systeme > 3 kWp. Höhere Spannung = geringere Ströme = dünnere Kabel = weniger Verluste.
Was ist der Systemwirkungsgrad?
Gesamtverluste aller Komponenten: Modultemperatur (-10-15%), MPPT-Regler (-3-5%), Wechselrichter (-5-10%), Verschattung, Verschmutzung. Typischer Systemwirkungsgrad: 0,75-0,85.
Wie dimensioniere ich den Laderegler?
Laderegler-A = Summe Modul-Isc × 1,25 (Sicherheitsfaktor). MPPT-Regler: zusätzlich maximale PV-Spannung beachten (Voc × Korrekturfaktor für Kälte: 1,15-1,25). Überdimensionierung empfohlen.
Was ist besser: MPPT oder PWM?
MPPT: 15-30% mehr Ertrag, Modulspannung > Batteriespannung möglich, empfohlen ab 200 Wp. PWM: günstiger, einfacher, Modulspannung muss zur Batterie passen. Für kleine 12V-Systeme kann PWM ausreichen.
Wie groß muss der Wechselrichter sein?
Mindestens: höchster gleichzeitiger Verbrauch. Empfohlen: Spitzenlast × 1,25 Sicherheitsfaktor. Beachte Anlaufströme von Motoren (Kühlschrank, Pumpen: 3-7× Nennleistung für 0,5-3 Sekunden).
Module in Reihe oder parallel?
Reihenschaltung: Spannungen addieren sich (für MPPT oder höhere Systemspannung). Parallelschaltung: Ströme addieren sich. Optimale Konfiguration: Reihenstränge auf Systemspannung, dann Stränge parallel.