Um Kabel zB. an die Batterie anzuschließen, sind im Regelfall Ringkabelschuhe notwendig. Entweder die Kabel werden in der korrekten Größe vorkonfektioniert gekauft oder selbst „gecrimpt“. Wir haben ein Video gedreht, wo Lukas „live“ die eigene Lithium-Batterie an ein Lynx-System anschließt und dabei zeigt, wie wir „crimpen“. Dabei gibt es auch einen Exkurs zum Lynx-System.
Archiv des Autors: lukaspawek
Kleine Windkraft
Eine exzellente Übersicht über die Kleinwindkraft, von der international gültigen Planung bis zur rechtlichen Genehmigung in Österreich, gibt die Seite der IG Windkraft: www.kleine-windkraft.at
Ganz besonders empfehlen wir die Info zum Standort – ein Windrad sollte doppelt so hoch sein wie das nächste höchste Hinternis (zB. Haus oder Baum) und die 20fache Entfernung dieser Höhe Abstand halten: https://www.kleinewindkraft.at/?xmlval_ID_KEY%5b0%5d=1277
Glossar & Abkürzungsverzeichnis
A
Ampere. Gibt die Stromstärke an.
Abschranken
Durch geeignete Bauteile verhindern, dass Strom fließen kann. Im Gegensatz zur elektrischen Isolierung, wenngleich der Zweck meist derselbe ist.
Abisolier-Zangen
Zangen, die den Schutzmantel eines Kabels entfernen. Notwendig, um danach das Kabel direkt oder mittels Kabelschuhen mit Geräten zu verbinden. Siehe auch Crimpzange.
Absorptionsphase
Das Ziel in dieser Ladephase ist die Vollladung der Batterie, um die volle Ladekapazität der Batterie auszunützen und um einer Sulaftierung/Beschädigung der Batterie entgegenzuwirken, weshalb kurzfristig eine höhere Spannung angestrebt wird.
AC
Alternating Current, Bezeichnung für Wechselstrom – im Gegensatz zu DC.
Aräometer
siehe Säureheber
Ah
Amperestunde, gibt im Regelfall die Kapazität – also Energiemenge – einer Batterie an. Amperestunden können durch die Mulitplikation mit der Spannung (zB. 12 V) in kWh (Kilowattstunden) umgerechnet werden.
Apps/Appstore
Programme werden am Smartphone als „Apps“ bezeichnet. Ein Appstore bietet eine Übersicht und die Installations-Möglichkeit dieser Apps.
Autarkiegrad
Gibt das Verhältnis der benötigten Energiemenge im Vergleich zur Energie-Eigenproduktion an. Dies kann entweder rein bilanziell gemeint sein oder in Form tatsächlicher Tage, an denen im Verhältnis zum gesamten Jahr ein Objekt vollversorgt ist. Beispielsweise gibt ein Autarkiegrad von 75% an, dass ein Haus bezogen auf ein Jahr zu ¾ von der eigenen Energieproduktion versorgt werden kann. Die restliche Energie wird beispielsweise über das öffentliche Stromnetz oder einen Generator o.ä. bereitgestellt.
Autarkietage
Anzahl an Tagen, auf die der Speicher für einen vollständigen autonomen Betrieb ausgelegt ist. Üblich sind in Mitteleuropa 4-5 Tage, da es selbst im Winter kaum Wochen gibt, an denen keinerlei Energieproduktion möglich ist.
Batteriesäure
Zum Befüllen von flüssigkeitsgefüllten Bleibatterien wird verdünnte Schwefelsäure verwendet. Nachfüllen bereits befüllter Bleibatterien nur mit destilliertem Wasser!
BMS
Batteriemanagementsystem – schützt Batterien im Idealfall vor Tief- und Überladung und Kurzschlüssen. Ein BMS ist unentbehrlich zum Schutz von Lithium-Batterien.
Bulk
In der Bulk-Phase ist die Batteriespannung unterhalb der Ladeschlussspannung, es wird der gesamte Ertrag vom PV-Generator geerntet.
C10, C100
Kapazitätsangabe bei Batterien, gibt die Kapazität an, die bei einer 10- oder 100-stündigen Entladung mit konstantem Strom erreicht wird (siehe Peukert-Effekt).
Crimpzange
Eine Zange, um Kabelschuhe auf Kabel zu montieren. Notwendig, um verschiedene Geräte wie beispielsweise einen Laderegler und eine Batterie (sicher) miteinander zu verbinden.
Dauerleistung
Die Leistung, die dauerhaft bereitgestellt werden kann, im Gegensatz zur Maximalleistung. Wichtig zB. für die Dimensionierung des Wechselrichters.
DC
Direct Current, Bezeichnung für Gleichstrom – im Gegensatz zu AC.
Desulfatierung
Durch langdauernde Ladung mit kleinem Strom oder kurze hohe Stromimpulse werden Sulfatkristalle wieder aufgebrochen.
DOD
Entladetiefe (depth of discharge), gibt in Prozent an, wieviel der Gesamtkapazität aus einer Batterie entnommen wird (siehe auch SOC).
Elektrolyt
Feste oder flüssige chemische Verbindung, die elektrisch leitfähig ist. Im Gegensatz zu Metallen wird der elektrische Strom in Elektrolyten durch Ionenleitung übertragen, welche durch elektrisch geladene Teilchen (Atome, Moleküle) ermöglicht wird.
Elektrolytumwälzung
Durch Einblasen von Luft in den flüssigen Elektrolyten wird dieser umgewälzt, um sicherzustellen, dass die Säuredichte in der Batterie gleichmäßig ist (siehe Säureschichtung)
Elko
Abkürzung für Elektrolytkondensator. Bauteil zur kurzzeitigen Speicherung von elektrischer Energie. Sehr empfindlich gegenüber Überspannungen, begrenzte und stark temperaturabhängige Lebensdauer, daher häufig Ursache für den Ausfall von elektronischen Geräten.
Entladekurven
Stellen den Spannungsverlauf (Leerlaufspannung) in Abhängigkeit von der entnommenen Energiemenge dar.
Erhaltungsladung
siehe Float
Erdung, Erdpotential
Elektrisch gut leitende Verbindung mit dem Erdreich, zB. durch einen eingeschlagenen Staberder. Wichtig als Bezugspotential für Berührungsschutz (zB. Gehäuseerdung) oder für Überspannungsschutz.
Ethanol
Durch Vergärung von Zucker hergestellter Alkohol, Anwendung unter anderem als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren oder als Brennstoff für Heiz- und Kochgeräte (Spiritus).
FI-Schalter
Fehlerstrom-Schutzschalter. Schutzeinrichtung, um Fehlerströme zu verhindern.
Float
Ladephase eines Ladereglers, die die Ladespannung aufgrund der bereits erreichten Vollladung der Batterie auf die Ladeerhaltungsspannung der Batterie begrenzt, damit der natürlichen Batterieentladung (Selbstentladung) entgegengewirkt wird.
Frequenzumrichter
Elektronisches Gerät, das aus der Netzspannung eine Wechselspannung mit frei wählbarer Frequenz erzeugt. Anwendung für die energieeffiziente Drehzahlregelung von elektrischen Antrieben.
Galvanische Trennung
Bezeichnet die elektrische Trennung zwischen zwei Stromkreisen, zwischen denen jedoch Signale (Daten) oder Leistung ausgetauscht werden soll.
Gasungsspannung
Bei einem vollgeladenen Bleiakku mit flüssigem Elektrolyten wird mit dem weiter zugeführten Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Bei Bleibatterien mit 12 V Nennspannung tritt diese Gasung ab ca. 14,4 V auf. Wichtig ist daher eine gute Belüftung des Batterieraumes.
Impedanzmessung
Messung des Wechselstrom-Widerstandes, zB. zur Aktivierung des Standby-Zustands bei Wechselrichtern.
Hybrid-Wechselrichter
(siehe Wechselrichter)
Hydraulischer Abgleich
Die Durchflussmenge von Heizkörpern wird dabei so eingestellt, dass sich bei voller Leistung an jedem Heizkörper der gleiche Temperaturabfall zwischen Vor- und Rücklauf einstellt. Durch diesen Abgleich verringert sich die benötigte Pumpenleistung.
Inselanlage
Anlagen, die ohne ein öffentliches Stromnetz angeschlossen zu sein, elektrische Energie bereitstellen.
Inselwechselrichter
Gerät zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom in netzunabhängigen Stromversorgungen (siehe Wechselrichter). Ein reiner Inselwechselrichter darf niemals mit dem öffentlichen Netz verbunden werden!
Kabelschuh
Wichtig, um einzelne Drähte sicher zu bündeln und so Kabelbränden durch wegstehende Drähte vorzubeugen. Auch ganze Kabel können damit verbunden werden, beispielsweise um diese an eine Batterie anzuschließen.
Kompost-Toilette
Toilette ohne Wasserspülung, in der die Fäkalien in einem Behälter kompostiert werden, spart Unmengen an Wasser für die Spülung.
Konstruktive Lebensdauer
Gibt bei Batterien die Lebensdauer an, die in der vom Hersteller spezifizierten Betriebsart unter optimalen Bedingungen erreicht werden kann.
Kurzschlussstrom
Dieser Strom fließt, wenn die beiden Pole einer elektrischen Stromversorgung direkt miteinander verbunden werden. Bei Photovoltaikmodulen ist der Kurzschlussstrom nur wenig höher als der Nennstrom, bei Batterien fließt bei einem Kurzschluss ein extrem hoher Strom mit den damit verbundenen Gefahren.
kW
Kilowatt. Die elektrische oder thermische Leistung wird in Kilowatt angegeben. Ggf. ergänzt mit dem Zusatz „kW thermisch“ oder „kW elektrisch“, was die jeweilige Leistung zur Wärme- oder Stromgewinnung konkretisiert.
kWh
Kilowattstunde. Die Einheit schlechthin, um Energieproduktion/verbrauch zu quantifizieren bzw. zu vergleichen. Eine Kilowattstunde ergibt sich aus dem Produkt der Leistung (kW) bezogen auf die Dauer/Zeit in Stunden (h). Wird zB. ein Gerät mit einer Leistung von 1 kW eine Stunde lang betrieben, so wird 1 kWh verbraucht.
kWp
Kilowatt peak. Ein Maß, das die maximale Leistung eines (solaren) Kraftwerks bei optimaler Sonneneinstrahlung (1000 W/m²) angibt. Oft wird in der Literatur auch nur die Leistung, also „kW“ angegeben.
Ladepunkte
Gemeint sind im Regelfall Elektrotankstellen bzw. auch Wallboxen oder Steckdosen, die ausreichend abgesichert sind, um E-Fahrzeuge zu laden.
Laderegler
Ein Gerät, um Batterien zB. mittels Solarenergie zu laden und dafür zu sorgen, dass diese nicht überladen werden.
Lastmanagement
Autarke Systeme können am effizientesten betrieben werden, wenn große „Lasten“ (wie beispielsweise Backrohre und Waschmaschinen) auf den Tag verteilt und nicht gleichzeitig betrieben werden. Dies kann manuell durch den Benutzer (smart user) oder automatisch durch ein Hausautomationssystem erfolgen.
Lastwiderstand
Elektrischer Widerstand, der abhängig vom Widerstandswert eine Spannungsquelle mit einem bestimmten Strom und damit einer bestimmten Leistung belastet.
Leerlaufspannung
Elektrische Spannung, die an einer unbelasteten Spannungsquelle (zB. Batterie) gemessen werden kann, dh. es darf kein Laststrom und auch kein Ladestrom fließen. Bei Batterien kann aus der Leerlaufspannung auf den Ladezustand geschlossen werden.
Leitungsschutzschalter
Jede installierte elektrische Leitung muss durch eine vorgeschaltete Sicherung geschützt werden. In der Hausinstallation werden dafür häufig Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) eingesetzt.
Lichtbogen
Bei Installationsfehlern und bei defekter Leitungsisolation (z.B. durch Bisse von Nagetieren) besteht in Gleichstromanlagen die Gefahr der Lichtbogenbildung, wenn blanke Drähte einander berühren können. Dieser Effekt kann beim Schweißen genützt werden. Unbeabsichtigt kann er jedoch zu Bränden führen.
LiFePo4
Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien, aufgrund der sehr hohen Zyklenzahl und der hohen Eigensicherheit besonders gut geeignet für stationäre Speicher. Wird daher vielfach für netzgekoppelte Speicher verwendet.
LS-Schalter
siehe Leitungsschutzschalter
Masthöhe
Bezeichnet die Höhe, auf der ein Windgenerator montiert ist.
Maximalleistung
Die Maximalleistung gibt die maximale elektrische Leistung an, die beispielsweise ein Wechselrichter zur Verfügung stellen kann. Meist ist diese Leistung aber nur kurz, im Bereich weniger Sekunden, verfügbar. Für Pumpenstarts, die einen hohen Anlaufstrom haben, ist diese kurze Maximalleistung-Bereitstellung meist jedoch ausreichend.
MC4
Bezeichnet eine genormte Steckverbindung für Solarmodule.
Monokristallin
Bezeichnung für die Art der Herstellung von Photovoltaikzellen: für monokristalline Zellen wird aus Silizium mit höchster Reinheit ein einzelner Kristall in Stabform hergestellt. Von diesem Stab werden die einzelnen Solarzellen durch Schneiden abgetrennt. Höherer Wirkungsgrad als bei polykristallinen Zellen.
MPPT
Maximum Power Point Tracker. Ein effizienter Laderegler, der die Spannung an den Photovoltaikmodulen so regelt, dass die maximale Leistung erreicht wird. Siehe Kapitel „Energieerzeugung / Laderegler“.
Multimeter
Messgerät zur Messung verschiedener elektrischer Größen. Die einfachsten Multimeter können Strom und Spannung (jeweils AC und DC) sowie Widerstand messen.
Nabenmotor
Elektrischer Antriebsmotor (zB. für Fahrräder), der direkt in der Radnabe eingebaut ist. Damit ist eine sehr einfache Konstruktion bei Elektrofahrzeugen möglich.
NA-Schalter
Netz- und Anlagenschutz, automatische Umschaltung, die eine zuverlässige Umschaltung zwischen Netz- und Inselbetrieb in einer teilautarken Stromversorgung sicherstellt. Muss die jeweils gültige Ländernorm erfüllen (ÖNORM, VDE usw.).
Off-grid
netzunabhängige Stromversorgung. Siehe Inselanlage.
OPzS
Stationäre Bleibatterie mit flüssigem Elektrolyten (verdünnte Schwefelsäure) und besonders robusten Bleiplatten (Panzerplatten), wodurch eine sehr hohe Zyklenfestigkeit erreicht wird. Dieser Batterie-Typ erfordert, im Gegensatz zu OpzV-Batterien, einen gewissen Wartungsaufwand (regelmäßig Wasser nachfüllen).
OPzV
Geschlossene Bleibatterie mit Panzerplatten wie OPzS, jedoch ist der Elektrolyt in Form eines Gels fixiert. Im Gegensatz zu OpzS entfällt daher das Nachfüllen von Wasser.
Paneel
siehe PV.
Parallelschaltung
Bei dieser Verschaltung werden bei Batterien oder PV-Modulen Pluspole mit Pluspolen und Minuspole mit Minuspolen verbunden, die Einzelströme addieren sich daher.
Phase
Die technische Bezeichnung lautet „Außenleiter“. Ein spannungsführender Leiter im Wechsel- und Drehstromnetz.
Peakleistung
siehe kWp
Peltier-Element
Ein für Kühlzwecke verwendetes Halbleiterelement, das sich bei Stromdurchfluss auf einer Seite abkühlt und auf der anderen Seite erwärmt. Verwendung zB. bei elektrischen Camping-Kühlboxen. Sehr niedriger Wirkungsgrad.
Peukert Effekt
Die aus einer Batterie entnehmbare Ladungsmenge ist von der Stromstärke des Entladestroms abhängig, bei großen Strömen steht nur eine geringere Kapazität zur Verfügung.
PHP
Programmiersprache, um beispielsweise Messwerte zu verarbeiten und im Internet darstellbar zu machen.
Polykristallin
Bezeichnung für die Art der Herstellung von Photovoltaikzellen: Aus Silizium wird ein Block gegossen, beim Erstarren bildet sich eine Vielzahl von Kristallen unterschiedlicher Größe. Von diesem Block werden die einzelnen Solarzellen durch Schneiden abgetrennt. Geringerer Wirkungsgrad als bei monokristallinen Zellen, jedoch kostengünstiger in der Herstellung.
PWM
Pulsweitenmodulation, dabei wird ein Analogwert durch das Verhältnis von Pulsdauer und Pause mithilfe eines diskreten Signals (zB. Digitalsignal) dargestellt. Siehe Kapitel „Energieerzeugung / Laderegler“.
PV
Photovoltaik. Im Buch verwendete Synonyme: Solarmodul, Photovoltaik-Paneel, Solar-Kraftwerk, Solaranlage (wobei in der Vergangenheit in der Literatur der Begriff Solaranlage primär für thermische Solarkraftwerke verwendet wurde).
QR-Codes
Ein für Smartphones lesbarer Code, der beispielsweise das Smartphone direkt auf eine Webseite weiterleitet.
Raspberry Pi
Kleiner, kostengünstiger und energiesparender Einplatinencomputer, der üblicherweise mit einem Linux-Betriebssystem betrieben wird.
Redox-Flow-Speicher
Elektrochemischer Energiespeicher, bei dem die Energie in zwei getrennten Flüssigkeiten gespeichert wird. In einer Reaktionszelle wird die chemisch gespeicherte Energie wieder in Elektrizität umgewandelt.
Relais
Ein Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann Stromkreise schalten. Beispielsweise können damit Stromkreise abgeschaltet werden, wenn die Batteriespannung zu niedrig ist.
Säureheber
Mittels Säurehebern kann die Säuredichte einer Batterie und damit – durch eine Berechnung – deren Ladezustand gemessen werden.
Säureschichtung
Beim raschen Aufladen von Bleibatterien (mit flüssigem Elektrolyten) kann es vorkommen, dass der Höhe nach geschichtete Bereiche mit unterschiedlicher Säuredichte entstehen. Bereiche mit höherer Säuredichte führen zu verstärktem Plattenverschleiß, in Bereichen mit niedriger Säuredichte steht nicht mehr die volle Kapazität der Bleiplatten zur Verfügung. Abhilfe: Elektrolytumwälzung
Serienschaltung
Bei dieser Verschaltung wird bei Batterien oder PV-Modulen jeweils ein Pluspol mit einem Minuspol verbunden, die Einzelspannungen addieren sich daher.
Sicherung
Sicherungen können Schäden an Geräten oder der Verkabelung im Falle eines Kurzschlusses durch falsche Verkabelungen oder beschädigte Geräte verhindern, indem sie bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes den Stromkreis unterbrechen.
SOC
Ladestand (state of charge), gibt in Prozent an, wieviel Ladung bezogen auf die Gesamtkapazität in einer Batterie verfügbar ist (siehe auch DOD).
Solarthermie
Beschreibt Anlagen, die die Energie der Sonne direkt zur Produktion von Wärme nützen. Verwendete Synonyme im Buch: kW thermisch (bezeichnet die Leistung der thermischen Solarmodule) im Vergleich zu kW elektrisch, die die Leistung der PV-Module beschreibt.
Solar-Tracker
Eine der Sonne nachgeführte Photovoltaikanlage, die aufgrund der immer optimal ausgerichteten Module bei gleicher Leistung wesentlich mehr Strom produziert, jedoch ist dafür eine mechanisch aufwändige Konstruktion und eine regelmäßige Wartung notwendig.
Stirlingmotor
Eine Wärmekraftmaschine. Kann Wärme in mechanische Bewegung umwandeln, um daraus zB. Elektrizität zu generieren.
Stromstärke
Maß für elektrischen Strom, wird in Ampere angegegen. Formelzeichen: I
Sulfatierung
Wird eine Bleibatterie über längere Zeit nicht vollgeladen, entstehen große Sulfatkristalle (Kristallwachstum), die beim Laden nur schwer wieder abgebaut werden können.
Sulfatkristalle
Beim Entladen einer Bleibatterie entstehen immer Bleisulfatkristalle (PbSO4) an den Bleiplatten. Die Größe dieser Kristalle ist abhängig von der Verweildauer in entladenem Zustand. Kleine Sulfatkristalle werden beim Aufladen rasch wieder abgebaut.
Symcon
Ein deutsches Programm zur Hausautomation, Messwerterfassung bzw. -verarbeitung von Geräten verschiedener Hersteller mittels eines zentralen Gateways.
Überspannungsableiter
Bauteil zum Begrenzen von gefährlichen Überspannungen in elektrischen Geräten, verursacht zB. durch Blitzeinschläge.
V
Volt. Gibt die elektrische Spannung an.
Verbraucher
Geräte, die elektrische Energie nutzen. Es gibt DC-Verbraucher (zB. Smartphones, die per USB geladen werden) und AC-Verbraucher (zB. herkömmliche Waschmaschinen oder Geschirrspüler).
Wärmepumpe
Eine Maschine, die unter Einsatz von Zusatzenergie (im Regelfall Strom) die Wärmeenergie eines Mediums (Wasser, Luft) mit niedrigerer Temperatur auf ein höheres Temperaturniveau anhebt. Verwendung für Warmwasserbereitung oder Heizzwecke, wobei nur ein Teil der Heizenergie als Antriebsenergie aufgewendet werden muss.
Waschmaschinen-Vorschaltgerät
Mit einem derartigen Gerät kann eine herkömmliche Waschmaschine mit einem Warmwasseranschluss nachgerüstet werden. Damit entfällt der Strombedarf für das Aufheizen des Wassers.
Wechselrichter
Ein Gerät, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Eine Spezialform ist der sogenannte Hybrid-Wechselrichter, der meist auch zusätzlich die Batterie laden, ins Stromnetz einspeisen und ein Insel-Netz bereitstellen kann.
Zangenamperemeter
Gerät zur kontaktlosen Strommessung. Mit einer Art Zange wird der stromführende Leiter umschlossen, die Messung ist daher ohne Unterbrechung des zu messenden Stromkreises möglich.
Zyklenlebensdauer
Gibt bei einer Batterie die Anzahl der erreichbaren Zyklen bei einer bestimmten Entladetiefe an (zB. 2500 Zyklen bei DOD 50%).
Produkt-Recherche-Quellen
Solar-Produkte gibt es tausende. Hier das beste Produkt zu finden ist nicht immer leicht, weshalb auf die Produkte, die im Haus von Franz Spreitz oder Lukas Pawek im Einsatz sind, verwiesen wird. Da aber unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Produkte erwidern, raten wir den Bezug über Solar-Fachhändler bzw. zumindest zu einer intensiven Recherche.
Eine gute Quelle ist das deutsche Phovotolatik-Forum, auch wenn wir (leider) auf einen oft etwas kämpferischen Umgangston im Forum hinweisen müssen: www.photovoltaikforum.com In diesem Forum finden sich jedenfalls auch viele interessante Informationen und Erfahrungsberichte zu Komponenten für autarke PV-Anlagen.
Kleinwindkraft
Eine unabhängige Übersicht über die Planung und den Einsatz kleiner Windkraftwerke gibt die IG Windkraft: www.kleine-windkraft.at
Die Autoren
Bild: (C) A. Serra
Franz Spreitz ist gelernter Elektrotechniker und Absolvent der NDU St. Pölten und lebt seit über 20 Jahren mit seiner Familie in einem völlig stromautarken Haus im niederösterreichischen Waldviertel. Niemand konnte sich damals vorstellen, dass ein komfortables Leben ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz möglich sei. Spreitz ist ein „Daniel Düsentrieb“ der Energie-Autarkie und gilt als DER Energie-Autarkie-Experte Österreichs. Im Bereich Autarkie sieht er noch ein riesiges Entwicklungspotenzial, vergleichbar mit dem Übergang vom Festnetztelefon zum mobilen Smartphone.
Bild: (C) A.Serra
Lukas Pawek ist gelernter EDV- und Elektrotechniker und gründete im Jahr 2003 oekonews.at – Österreichs größte Zeitung, die sich primär mit Erneuerbarer Energie und Umweltschutz auseinandersetzt. Gemeinsam mit dem Team der Chefredakteurin Doris Holler-Bruckner konnten zahlreiche Umwelt- und Journalistenpreise entgegengenommen werden. Pawek publizierte seither regelmäßig in Fachzeitschriften, arbeitete im Windkraft-/CO2-Optimierungs- und Solar-Bereich und entwickelt sein Energie- und Wasser-autarkes Wochenendhaus im niederösterreichischen Weinviertel ständig weiter.
Beiden gemeinsam ist der Wunsch nach Unabhängigkeit und die Arbeit an einer gesunden (Um)Welt, die einen Wohlstand für Alle und vor allem auch für die künftigen Generationen ermöglicht.
Netzgekoppelte autarke Anlagen
Wer bereits einen Netzanschluss hat bzw. nicht darauf verzichten möchte, kann eine neue oder bestehende Photovoltaik-Anlage mit einem Speicher und entsprechenden Geräten leicht autark machen. Dies kann auch sinnvoll sein, wenn das PV-Kraftwerk zu gering dimensioniert wurde und beispielsweise im Winter zuwenig Leistung vorhanden ist. Sobald die geplante Autarkie-Dauer erreicht wurde, kann dann der Speicher wieder vom Netz aufgeladen werden.
Eine autarke Anlage mit einem nahezu beliebigen Speicher kann bei Bedarf auch vom Netz versorgt werden. Die günstigste und einfachste Variante ist ein manueller Trennschalter. Die Autoren des Buchs haben gar keinen Netzanschluss. Wir haben jedoch solche Schalter in verschiedenen Häusern im Einsatz gesehen. Beliebt ist hier der Schalter von Kraus & Naimer KGB64B K950 VE, F437.
Automatische Schalter gibt es zahlreiche. Auch von Victron, deren Produkte (zB. Laderegler) wir mehrfach im Einsatz haben. Solche Schalter müssen diverse Normen erfüllen. Interessant ist hier das Produkt „Anti-Islanding-Box„. Exemplarisch wird hier auf die Ländernormen für Österreich (ÖVE/ÖNORM E 8001-4-712) und Deutschland verwiesen (VDE-AR-N 4105: 2011-08). Erkundigen Sie sich jedenfalls nach der aktuell gültigen Norm. Ein Victron-Produkt, das unsere Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, hat diesen Trennschalter bereits eingebaut. Der Wechselrichter Multigrid. Der Vorteil dieses Wechselrichters ist, dass bei einem Netzausfall nicht nur das System automatisch getrennt wird, sondern auch eine nahezu unterbrechungsfreie Stromversorgung bietet. Ihre Geräte im Heimnetz werden dadurch geschont und Berichten zufolge wird die Unterbrechung einzig mit einem kurzen „flackern“ der Lampen bemerkt. Sobald das Netz dann wieder verfügbar ist, synchronisiert sich der Wechselrichter wieder automatisch und ermöglicht dann wieder alle Vorteile des öffentlichen Netzes.
Dieses Video erklärt eine Variante mit einem System von E3/DC: https://www.youtube.com/watch?v=XjA_Ju2LJSo&w=560&h=315
Spannend ist auch die Möglichkeit, eine Photovoltaik-Anlage samt Speicher in der Kombination mit einem stromproduzierenden Pellets-Ofen: https://www.youtube.com/watch?v=m8CRDD29pQc&w=560&h=315
Energieeffiziente Verbraucher
Eine beeindruckende Übersicht energieeffizienter Geräte bietet die folgende Vergleichsplattform: https://www.topprodukte.at/topprodukte
Hier ist der von uns getestete sehr energieeffiziente Musikverstärker SMSL SA-50 2x50W mit 24 V DC Versorgungsspannung erhältlich.
Weitere Beispiele energieeffizienter DC-Geräte finden sich hier bei den Beispielen autarker Häuser.
Nützliche Berechnungs-Tools
Solar-Ertragsberechnung PVGIS
Für die Ertragsprognose am jeweiligen Standort ist PVGIS ein sehr nützliches Online-Tool, das kostenlos von der EU zur Verfügung gestellt wird. Die damit erzielten Ergebnisse zeigen im Jahresdurchschnitt eine gute Übereinstimmung mit realen Anlagen. Bei der Berechnung wird das Geländeprofil des jeweiligen Standortes berücksichtigt, nicht jedoch Abschattungen durch Bäume oder Gebäude.
Kabelquerschnitts-Berechnung
Kabelquerschnitte sollten korrekt berechnet werden. Sind sie zu schmal dimensioniert, kann es zu Kabelbränden und zu starken Leistungsverlusten kommen. Sind sie zu dick dimensioniert, sind sie teurer und schwerer zu verlegen. Der Solarhändler Peter Polz bietet einen einfachen Rechner zur Kabelquerschnittsberechnung an: http://www.polz.info/leitungsrechner/
Victron Laderegler Berechner
Dieses Excel-Sheet zeigt an, welcher MPPT-Laderegler des Herstellers Victron bei welcher Modulleistung eingesetzt werden sollte. Sofern keine Victron-Module verwendet werden, können auch die exakten Moduldaten eingegeben werden:
https://www.victronenergy.com/support-and-downloads/software#mppt-calculator-excel-sheet
Batterieberechnung
Wir haben ein Excel-Sheet zur Berechnung der benötigten Batteriekapazität abhängig von Tagesverbrauch und den Autarkietagen erstellt. Exemplarisch ist ein Vergleich zwischen Blei- und LiFePo4-Batterien dargestellt: Batterieberechnung
Bewässerung
Im Einsatz befindet sich ein automatisches Bewässerungssystem mit einer effizienten Tröpfchen-Bewässerung.
Elektrofahrräder
Elektroräder stellen eine hocheffiziente Art der Fortbewegung dar. Und das bei sehr günstigen Investitionen. Die Autoren haben beide jeweils ein umgerüstetes Fahrrad im Einsatz und bewegen teils Transporte, die an herkömmliche PKW herankommen.
Bei Umbauten gibt es im Wesentlichen zwei Systeme. In ein (Vorder- oder Hinter-)Rad fertig eingespeichte Nabenmotoren, die entweder direkt oder mit Getriebe arbeiten. Direkt angetriebene Motoren können Energie wieder in die Batterie zurückspeichern und werden gerne für hohe Lasten verwendet. Mit dem Nachteil, dass sie schwerer sind. Deshalb haben wir uns für eine
n Getriebemotor entschieden. Hier wird zwischen einem Vorder- und Hinterrad-Motor unterschieden. Vorderrad-Motoren sind schneller umgerüstet und können Vorteile in der Gewichtsverlagerung bieten, da am Hinterrad oft Packtaschen montiert sind. Bei schlechtem Untergrund (zB. bei Schotter) bieten allerdings Hinterradmotoren Vorteile, da das Körpergewicht primär auf dem Hinterrad anliegt und deshalb einen besseren Druck und damit Bodenhaftung bietet. Deshalb wurde ein Hinterradgetriebemotor gewählt.
Im Einsatz befinden sich:
- Ein umgebautes Mountainbike auf Elektroantrieb samt Anhängerkupplung. Umbausatz von: ElfkW – https://elfkw.at/produkte/selbstumbausatz (ca. 1.000,- Euro samt Akku). Leistung: 250 Watt, 36 Volt Li-Ion-Akku 9.000 mAh (324 Wh). Gewählt wurde zudem eine 5V-Auskopplung, um ein Smartphone während der Fahrt (bzw. solange die Batterie eingeschalten ist) zu laden, was einen Akku-intensiven Navi-Betrieb problemlos ermöglicht.
- Ein umgebautes Trekking-Rad: Motor: ElfkW Hinterrad-Getriebemotor (250 Watt), Akku: Lithium-
Eisen-Phosphat 36V / 10Ah, Ladedauer: ca. 5 Stunden. Der Umrüstsatz wurde ebenfalls von der Firma ElfkW bezogen.