Teil 3 – Solarmodule

Wie in meinen früheren Artikeln zu lesen war, neigte ich aus Gewichtsgründen zu den „biegbaren“ flexiblen Solarmodulen. Hier hätte ich zwar generell auf die teuren mit EFTE – Deckfolie (gemeinhin als „Marine“-Module bezeichnet) gesetzt, denn die Haltbarkeit aller anderen Deckfolien (im allgemeinen werden da PE – Folien verwendet) sehe ich persönlich als grenzwertig. PE ist nicht unbedingt UV-stabil und vor allem abrasivem Verschleiß unterworfen.

Das einzigste Kunststoffmaterial, das dauerhaft nahezu allen Umwelteinflüssen standhält (säurefest), ist PTFE, oft auch als Isolierstoff für elektrische Leitungen verwendet. In Folienform und durchsichtig nennt man es eben EFTE. 

Die Leistungsverluste dieser Solarmodule bei hohen Temperaturen, aufgrund der schlechten Kühlung der Solarzellen, hätte ich akzeptiert, Im Sommer, wenn die Module sowieso viel Leistung bringen, braucht man wenigsten Energie.

In der kühleren Jahreszeit ist das dann eher weniger relevant bzw. Leistungsminderung tritt so nicht auf. Hintergrund ist auch, unser WoMo – Dach ist Kunststoff, kein Alu-Blech. Letzteres führt die Wärme deutlich besser ab.

Was mich allerdings letztlich davon abhielt, sind die nicht wenigen negativen Erfahrungen von Anwendern, nachzulesen in den diversen WoMo/Reisemobil-Foren. Hier wird berichtet von „verbrannten“ Zellen bis hin zu wärmebedingten Schäden an der Dachhaut des WoMo.

Ich habe keine Lust, nach wenigen Jahren die Module vom Dach kratzen zu müssen, weil einzelne Zellen defekt sind. Kriegt man dann nichts Passendes (Leistung, MPP-Spannung, Abmessungen) als Ersatz, tauscht man schnell nicht nur das Defekte aus, sondern alle.

Also zurück zu klassischen Solarmodulen mit Glasscheibe und Alurahmen.

Nun sind zwischenzeitlich auch drei Jahre ins Land gegangen, hatte vor Jahren ein monokristallines Modul mit Rahmen und Glas in der Leistungsklasse um 150 W_p noch roundabout so 13-15 kg Gewicht mitgebracht, so sind wir zwischenzeitlich bei deutlich unter 10 kg, typisch bei etwa 7.5 – 8.5 kg, angelangt (natürlich nicht bei den ganz billigen China-Krachern).

Hochleistungsmodule

Dies hat zwei Gründe. Zum einen die Verwendung von Hochleistungszellen mit deutlich über 20% Wirkungsgrad und einer rückseitigen Kontaktierung (Back-Contact-Technik), die spart Fläche. Des weiteren die Verwendung von hochwertigen Sicherheitsgläsern, die die notwendige Hagelfestigkeit und Stabilität auch bei deutlich reduzierter Dicke mitbringen.

Das erste spart Fläche, das zweite Gewicht an der Scheibe, zusammen sind wir hier nun bei ca. 60% des Gewichtes eines gerahmten Solarpanels im Verhältnis zu vor 3-4 Jahren. Natürlich sind solche Panels nicht gerade in der „Billig“ – Kategorie einzuordnen, aber durchaus bezahlbar.

PERC – Module

Nicht zu vergessen die aktuell noch recht neue sogenannte „Schindel- / Overlapping- Technik“ – Module. Die sogenannte PERC – Technik verbirgt sich dahinter, mehr Informationen unter „Info zu PERC“ 

So neu ist die zwar gar nicht, im Bereich von PV-Panels für stationäre Anlagen schon fast zwei Jahre am Markt, dort mit Garantiezeiten von 25 Jahren und Ertragsgarantie von 35 Jahren bei max. 8% Minderertrag über diese Zeit – die Technik kann also als ausgereift bezeichnet werden.

Neu halt dennoch, den PV-Panels mit Leistungen und Abmessungen wie wir sie im WoMo-Bereich verwenden, gibt es erst seit kurzem am Markt.

Kurzum, ich habe mir drei Stück Schindelmodule mit je 150W_p zugelegt, jedes Modul ist nur 1050 mm x 670 mm groß und wiegt gerade mal 8.0 kg.

Lieferant die Fa. Prevent GmbH (www.prevent-germany.com). Ich konnte da die 24V -Version bekommen (Leerlaufspannung um 45V, MPP-Spannung um 36V).

Die Module haben nur zwei Überbrückungsdioden, d.h. sind in zwei 36 Zellen-Teilsträngen aufgebaut. Dadurch ist auch bei Abschattung der Hälfte der Zellen noch eine MPP-Spannung von ca. 17V gegeben, damit kann jeder MPPT-Laderegler immer noch problemlos ein 12V – Batteriesystem speisen.

Damit sind mein Ansatz von 300 – 320 W_p deutlich übererfüllt, bisher hätte ich wegen dem durch Dachluken zerklüfteten Dach auch vier Module gebraucht um auf > 320 W_p zu kommen, nun reichen drei aus und ich habe bereits 450 Wp.

Durch die ausreichend hohe Peak-Leistung werde ich sie, entgegen meiner Ausführungen hinsichtlich der optimalen Verschaltung, einfach parallel schalten und auf einen Solarregler führen.

Allerdings nicht einfach parallel geschaltet, sondern über eine „ORing“ – Schaltung (siehe hierzu getrennter Artikel bzw. meine älteren Artikel über das warum und wieso) voneinander entkoppelt.

Die Verarbeitungsqualität ist absolut OK, einzig die etwas steifen Anschlussleitungen sind vielleicht an zu meckern. Allerdings ist das bei Kunststoff isolierten Leitungen aus fernöstlicher Produktion üblich, die verwenden offenbar weniger Weichmacher im PVC, zumal die Leitungen im allgemeinen auch immer Halogenfrei sind.

Die Glasscheibe der Module kann man als „seidenmatt“ interpretieren, d.h. der Reflexionsgrad bei schräg einfallendem Licht auf das Modul ist dadurch vermindert. Ein Leistungstest ergab, das bei flach auf dem Dach montiertem Modul die Leistung gegenüber einer optimalen Ausrichtung noch bei 83.3% liegt.  Gemessen an einem Tag mit einer Globalstrahlungsleistung von rund 750W/m².

Montage, Leitungsführung

Die PV-Module werden einzeln über eine modifizierte Kabeldurchführung von Solara ins Fahrzeug geführt. Statt der maximal drei PG 13.5 Verschraubungen (alter Panzergewinde – Standard) habe ich sie so geändert, dass drei M20 Verschraubungen hineinpassen. Diese sind dennoch korrekt mit O-Ringen gedichtet.

Die Verschraubungen habe ich mit Dichteinsätzen für zwei Leitungen bis 5.9 mm Durchmesser versehen, anstatt dem normalen Dichteinsatz (Verschraubungen und Zweifach-Dichteinsatz beides von LAPP). So werden je Verschraubung die Leitungen eines Solarmoduls durchgeführt.

Die relativ kurzen (0.5m) Anschlussleitungen der PV-Panels (mit MC4-Stecker/Buchse) werden mit crimp-freien MC4 – Verbindern von Weidmüller und Solareinzelleitungen verlängert mit 4 mm² Leitung. 2,5 mm² hätten hier völlig gereicht, Ströme liegen ja nur im Bereich von fünf Ampere und die Leitungen sind ja nicht allzu lang, jedoch funktionieren die WAGO-MC4-Stecker/Buchsen nur mit 4 – 6 mm² Querschnitt.

Die Leitungsführung auf dem Dach erfolgt mit PVC-Rohren M16 (Elektroinstallationsrohr), deren Schellen werden aber mit den PV-Panels verschraubt, so kann Regenwasser unter den Panels (auf dem Fahrzeugdach) frei abfließen, mal abgesehen von den Spoiler-Halterungen der Module.

Sollte ich so ein PV-Panel mal herunternehmen müssen, lassen sich die Rohre aus den Clip-Schellen jederzeit ausklinken.

Die PV-Panels werden mittels Spoiler-Halterungen (ebenfalls von Solara) auf das WoMo-Dach mit DEKALIN MS-2 (Klebeset Solarmodule) geklebt.

Die Verschraubung der Spoiler, wie auch der Schellen, mit dem Alurahmen der PV-Panels erfolgt jedoch nicht wie meist zu sehen mit Blechschrauben, sondern es werden in die Alurahmen der Panels metrische Gewindeeinsätze M4/M5 (ALU) eingepresst/genietet und eine ordentliche – vibrationsfeste – Montage mit metrischen Edelstahlschrauben der Klasse A4 (Säure-/Salzwasserfest) vorgenommen (A2-Schrauben sind zwar Edelstahl, aber nicht rostfrei).

Die Anordnung der Module erfolgt im Heckbereich des WoMo links und rechts hinter dem Dachlüfter der Dusche (links) bzw. der Micro – HEKI des Wasch-/Toilettenbereiches (rechts). Das dritte Modul etwas nach vorn versetzt in Fahrzeugmitte vor die Dachluke des Schlafbereiches.

In der Querachse überlappen sich die Module so, das die Leitungsführung quer direkt unter den Modulen über die gesamte Fahrzeugbreite erfolgen kann.

Die Dacheinführung der Leitungen ist unter dem rechten Modul platziert, die Leitungen führen dann direkt in den Hängeschrank oberhalb des rechten Einzelbettes.

Solarleitungen im WoMo

Die Leitungsführung im Fahrzeug erfolgt ja meist im Kabelkanal an der Decke/in den Schranken.

In meinem Fall hatte ich leider keinen Erfolg, hier noch irgendwas durch zu fädeln, so dass ich mich entschloss, die Solarleitung ab dem Sammelpunkt im Oberschrank (ORing – Baugruppe), dann mit einer zweiadrigen Solarleitung (2 x 6 mm² Solarleitung von LAPP), in einem kleinen (5 x 15mm) Kabelkanal an der Wand zwischen Bett und Toilettenraum, herunterzuführen. 

Unterhalb des Lattenrostes dann ca. 1 m nach hinten in die Regale der Heckgarage. Optisch akzeptabel, wenn auch nicht ganz unsichtbar.

Dort, in der Heckgarage, wird der Solarregler platziert. Dieser bzw. dessen Ausgang führt an einen 6-fach Sicherungsverteiler (von „Blue Sea“ – Bootsausrüstung), der in der Heckgarage platziert ist.

Dieser Verteiler ist dann mittels einer 2 x 25 mm² Verbindung, durch den Funktionsdoppelboden, bis direkt zum neuen Hauptverteiler an den Aufbaubatterien geführt.

Warum hier ein solch großer Querschnitt?

In der Heckgarage werden zukünftig noch zwei Anschlüsse für zwei 12V E-Bike-Ladegeräte 42V/4A (Eigenentwicklung) für die E-Bike-Akkuladung vorhanden sein.

Die Lastströme betragen hier dann bis zu 30A, umgekehrt kann der Solarregler bis zu 30 Ampere nach vorne zu den Batterien speisen.

Um hier nicht unnötig Wirkungsgrad zu verschenken und Leitungsverluste zu produzieren, sollte der Spannungsabfall über diese Leitung (ca. 2 x 6.5m lang) nicht über 0.5V liegen (hier dann rund 4-5% Verluste). Dies führt zu einer Querschnittsanforderung von min. 16 mm².

Ich habe 25 mm² verlegt, weil ich diese Leitung günstiger kaufen konnte als die 16 mm² und den größeren Querschnitt sowieso noch an anderer Stelle im Fahrzeug benötigt habe.

Als Leitung wurde LAPP Truck 170 Twin verwendet, eine Zwillingsleitung mit doppelter Isolierung. Diese ist ausreichend mechanisch stabil, so das eine Verlegung im Schutzrohr nicht notwendig ist. Die 2 x 25 mm² Leitung wiegt allerdings rund 0.57 kg/m, ein nicht zu verachtenden Zusatzgewicht im Fahrzeug.