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Wie groß muss die Solarbatterie sein? ©

Viele Batterien in Insel-Anlagen sind viel zu klein dimensioniert! 

Daher bringen sie oftmals nicht die gewünschte Tages-Kapazität oder halten nicht lange.

Dies liegt nicht nur am völlig unterschätzten, nicht genau berechneten, Energiebedarf, sondern auch an den nicht ganz richtigen Berechnungs-Methoden. Selbst viele Batterie-Verkäufer oder angebliche "Solar-Firmen" beachten sie nicht oder wollen mit ihren errechneten, kleineren Lösungen günstiger als die Konkurrenz sein. Früher oder später erkennt der Nutzer dann aber die Unterdeckung und muss nachrüsten oder ersetzen...
Absolutes Minimum für die Größen-Bestimmung einer einfachen, normal genutzten, C100-Type ist es, den Tagesbedarf mit 4 zu multiplizieren, wie nachstehend erläutert. Richtige, langlebige und zuverlässige Dimensionierung sieht völlig anders aus und wird weiter unten dargestellt.

Entlade-Zeiten (C1 - C100)

Eine Akku-Kapazität wird in Amperestunden (meistens C100 oder K100) angegeben.
D.h., dass z.B. eine 100 Ah Batterie mit 12 V innerhalb von 100 Stunden theoretisch eine Gesamt-Energiemenge von 1200 Wattstunden (1,2 kWh) abgeben kann - also beständig einen Strom von 1 A. Da jedoch eine Batterie niemals(!) tiefer als 50% entladen werden sollte, ist die tatsächlich verfügbare Menge entsprechend geringer. Hält man sich an die Vorgabe der Entladezeit, dürfte man dann nur also nur etwa 288 Wh am Tag entnehmen. Wer mehr oder schneller Strom entnehmen will, braucht entsprechend größere Batterie-Kapazität oder muss sie zwischendurch mit Solar- oder Windenergie nachladen!


Wer immer wieder in kurzen Zeiträumen eine hohe Energiemenge benötigt, (z.B. Solarmobil), muss dies auch bei der Kapazitäts-Angabe (Stromentnahme-Zeit) berücksichtigen und eher nach Typen mit C1 oder C5 schauen. Durch diese unterschiedlichen Entladezeiten, bzw. Entladeströme kann die tatsächlich entnehmbare Kapazität einer normal gelagerten Batterie zwischen 110% und nur 60% liegen (Peukert-Effekt). In unserer Preisliste sind alle Modelle auf C 100 (ca. 4 Tage), zum besseren Vergleich, umgerechnet. In typischen Anwendungen ist die Entladezeit aber oft kürzer = weniger verfügbare Kapazität. Weiteren Einfluss darauf nimmt auch die Temperatur (optimal 20°C). Wenn die Kapazität auf einem Akku mit K5, K10 oder K20 angegeben ist, muss man diesen Wert mit ca. 1,4, 1,2 oder 1,1 multiplizieren, um den K100-Wert zu ermitteln. Je nach Typ kann dieser Faktor ein wenig abweichen.
 
Um mit besseren Werten dazustehen, gibt es nun einige Anbieter, die sinnfreier Weise gar einen K 120-Wert angeben...
Das würde einer Entladezeit von 5 Tagen entsprechen - völlig abweichend von typischen Anwendungen. Also aufpassen beim Vergleichen! 

Ermitteln der mindestens benötigten Batteriekapazität

Autonomie-Tage
Normalerweise sollte der tägliche Strombedarf auch Solar erzeugt, bzw. sonst wieder eingeladen werden. Um eine Schlechtwetter-Periode, einen erhöhten Bedarf oder eine "lange“ Nacht zu überbrücken, sollte der Akku ausreichend gewählt werden. Hierzu wird der Tagesstrombedarf je nach Bedarf mindestens verdoppelt und durch die Spannung (meist 12 V) geteilt.
Wer notfalls mit seinem WoMo (batterieladend) zum Campingplatz weiterfahren kann, muss nicht so viele Autonomie-Tage einkalkulieren, wie jemand der ganzjährig in einem autarken Haus wohnt - ohne weitere Nachlademöglichkeit!
1 Tag ist in aller Regel, vor allem bei Nutzung außerhalb des Sommers, sicherlich zu wenig, 5 Tage oder gar eine ganze Woche zu viel (teuer). Wer es sich aber erlauben kann und will, kann das machen, solange der Ladestrom hoch genug ist, damit die leeren Batterien auch wieder schnell voll werden. Wir empfehlen aber das 80/20-Prinzip.

Entlade-Tiefe
Um eine schädliche Tiefentladung (je nach Batterietyp unterschiedlich) zu vermeiden, sollte diese festgestellte Ah-Kapazität nochmals durch die maximal zulässige oder gewünschte, prozentuale Entladetiefe geteilt werden. Die meisten Hersteller geben für Ihre Angaben Entladetiefen von nur 20 - 30% an, um ein langes Batterieleben zu sichern. Auch wir halten dies für sinnvoll. Je geringer die Entladung, desto besser!
Aufpassen sollte man bei der Angabe dieser Entladetiefe.
Je nach Anbieter wird diese Zahl anders ausgedrückt. In der Regel sprechen wir von der entnommenen Menge, also bei angegebenen 30% Entlade-Tiefe, dass die Batterie noch zu 70% gefüllt ist. Andere meinen damit aber, dass die Batterie bis auf 30% entladen ist, also 70% entnommen wurde, was häufig auch technisch meist gar nicht möglich ist, weil die Spannung dann schon zu weit abgesunken wäre. Dies sorgt für Missverständnisse beim Vergleich und bei Anwendern, die sich wundern, dass ihre immer wieder zu tief entladene Batterie ganz schnell nicht mehr will...
Wenn man nur über einen kurzen Zeitraum eine Batterie nutzen will, kann natürlich mit 50% kalkuliert werden. Wer aber bei normalen Typen von 5,7 oder gar 10 Jahren träumt, sollte die obigen Empfehlungen berücksichtigen. Dafür wird dann die Kapazität durch diese Prozentzahl geteilt und nicht nur multipliziert! Hierbei werden die meisten Fehler gemacht - auch von manchen Anbietern!

Berechnungs-Beispiele für Blei-Batterien:
Falscher Ansatz:
Strombedarf : Spannung  : Entladetiefe = Akkugröße
 431 Watt h   :   12 Volt     :      50 %        =   72 Ah
 
Etwas besser:
Strombedarf : Spannung  X 4 (100h)  =  Akkugröße
 431 Watt h   :   12 Volt     x       4        =    140 Ah
 
Ganz gut gerechnet:
Strombedarf  X Autonomietage : Spannung : Entladetiefe = Akkugröße
 431 Watt h   X    2Tage            :  12 Volt     :      35 %        =   205 Ah
 
Optimal dimensioniert:
System-Verluste berücksichtigen!
Bei jeder Energie-Lagerung, Entladung und auch Wandlung kommt es zu Verlusten. Je nach Art, Qualität der Komponenten und Temperaturen können diese im System bis zu 25% betragen! Daher sollte man Diese, in wichtigen Anwendungen, auch berücksichtigen.
Der Lade-Faktor dagegen, der ebenfalls 0,95 bis 0,75 betragen kann, wirkt sich eher auf die notwendige Solargenerator-Leistung, bzw. die System-Effektivität aus - wird aber auch häufig nicht berücksichtigt...


 
Entladezeit (Peukert-Effekt)
Dieses Phänomen wird in den allermeisten Berechnungen unterschlagen. Wer aber seinen ermittelten Energiebedarf in einer kürzeren Entladezeit (oft nur 1 - 10 Stunden) entnehmen will, muss nochmals sein Kapazitäts-Ergebnis nach oben korrigieren. Denn die normale Formel geht von einer Entlade-Zeit über 100 Stunden aus. Durch die schnellere Entladung mit höheren Strömen geht die Batterie-Kapazität soweit zurück, dass man nochmals bis zu 40% (abhängig auch von Temperatur, Alter, Aufbauart) aufschlagen sollte.
Grundsätzlich gilt auch  bei der Dimensionierung das 80/20-, bzw. Pareto-Prinzip! 
Siehe auch Speicher wirtschaftlich dimensionieren.

Seit die Solarmodul-Preise so extrem gesunken sind (um bis zu 90%), kann man daher meist ruhig ein "wenig drauflegen" - manchmal zu Gunsten einer Batterie-Verkleinerung, denn diese werden eher teurer (wegen Rohstoff Blei). Kommt es aber auch auf Winter-Nutzung oder zuverlässigen Betrieb an, nutzt auch der größte Solar-Generator nichts - denn auch 1000 x Null bleibt Null! Somit müssen dunkle Zeiten durch eine entsprechend große Batterie abgedeckt werden oder besser durch einen anderen Generator (Wind, Wasser, Benzin) überbrückt werden.
Hat man sich für 3 und mehr Tage Autonomie-Sicherheit im Winter entschieden, muss dies auch bei der Generator-Größe Berücksichtigung finden, damit diese große Batterie auch wieder rechtzeitig voll geladen wird...
Wird die große Batterie regelmäßig mit zu kleinem Strom geladen, verhungert sie früher oder später = kein Reklamationsgrund, sondern falsche Behandlung!
 
Hat man besondere Blei-Batterie-Typen, bzw. andere Techniken, wie Lithium, kann man teilweise kleiner dimensionieren, weil Diese stärker entladen werden dürfen. Zaubern können sie aber auch nicht. Nur was an Energie drin steckt und wieder eingeladen wird, kann auch entladen werden! 

 

Sogenannte "Strom-Speicher", für normale netzgekoppelte Anlagen, werden nicht nach diesem Prinzip dimensioniert -

es sei denn, man will sich für Stromausfälle, mit eigenem Notstrom, absichern. Dann kommt es darauf an, was und wieviel sicher versorgt werden soll und wie lange. Siehe auch https://www.oeko-energie.de/shop1/de/Solarstrom/Inselanlagen/Notstrom--Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-USV/ 

Ansonsten kommt es "nur" auf das Verhältnis Anlagengröße / Strombedarf abends / gewünschte Eigenstrom-Quote /Speichergröße an.
Ein einfacher Ansatz kann sein: je kWp Solarmodul-Leistung - ein kWh Batterie-Kapazität.

Weicht man hiervon ab und baut den Speicher größer, kann man zwar u.U. seinen "Autarkie-Quote" ein wenig erhöhen. Dies geht aber immer zu Lasten von Ökonomie und Ökologie. Genau wie beim E-Auto, ist es meist besser "so klein wie möglich, so groß wie nötig", aufzubauen und das 80/20-Prinzip anzuwenden.

Das mögen Andere völlig anders sehen. Die haben dann aber auch keinen ökologisch/ökonomischen Ansatz.

Mit dem Unabhängigkeitsrechner kann man ein bisschen herumspielen...