Wie funktioniert ein Solargenerator?

Ein Solargenerator ist ein kleines Kraftwerk, das Sonnenenergie in elektrischen Strom umwandelt. Mithilfe von Solarzellen, auch Photovoltaik-Module genannt, kann kostenlose und umweltfreundliche Energie aus Sonnenlicht gewonnen werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Stromgeneratoren, die Diesel, Benzin oder Gas verbrauchen, funktioniert ein Solargenerator vollkommen emissionsfrei. Die Solarzellen wandeln die Sonnenstrahlung direkt in Gleichstrom um. Dieser wird in einer Batterie gespeichert und über einen Wechselrichter in nutzbaren Wechselstrom für Endverbraucher umgewandelt.

Ein großer Vorteil von Solargeneratoren ist ihre Unabhängigkeit von der Stromversorgung aus dem Netz. Gerade für die mobile Stromversorgung, etwa auf Reisen oder im Van, sind sie eine umweltfreundliche und kostengünstige Alternative zu Benzin-Generatoren. Auch als Notstrom-Backup für das Haus können Solargeneratoren zum Einsatz kommen.

Was ist ein Solargenerator?

Ein Solargenerator ist ein Gerät, das Sonnenenergie in elektrischen Strom umwandelt. Der Aufbau besteht in der Regel aus folgenden Komponenten:

• Solarpaneele (Photovoltaik-Module)
• Batteriespeicher (meist Blei-Gel-Akkus)
• Laderegler
• Wechselrichter

Die Solarpaneele wandeln das Sonnenlicht direkt in Gleichstrom um. Dieser wird in den Akkus gespeichert. Der Laderegler überwacht dabei die Ladezustände und schützt die Batterie vor Überladung. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom aus den Akkus dann bei Bedarf in haushaltsüblichen Wechselstrom mit 230V um.

Solargeneratoren gibt es in unterschiedlichen Bauformen, von kleinen portablen Systemen bis hin zu fest installierten Anlagen für den Heimgebrauch. Auch bei großen Photovoltaikanlagen auf Hausdächern oder Freiflächen, die ins öffentliche Stromnetz einspeisen, spricht man von Solargeneratoren.

Arten von Solargeneratoren

Es gibt verschiedene Arten von Solargeneratoren, die sich in ihrer Bauweise und ihrem Einsatzbereich unterscheiden:

Mobile Solargeneratoren

Mobile oder portable Solargeneratoren sind speziell für den mobilen Einsatz konzipiert. Sie bestehen aus einem Gehäuse mit integrierten Solarzellen, einer Batterie und einem Wechselrichter. Der Vorteil dieser Systeme ist, dass sie flexibel eingesetzt werden können, da sie nicht fest installiert sind. Sie eignen sich daher ideal für Camping, auf Reisen oder für die Stromversorgung im Garten. Meist haben sie eine Leistung von 100 bis etwa 1000 Watt. Nach dem Ladevorgang können die kleinen Kraftwerke den Strom über Steckdosen und/oder USB-Anschlüsse abgeben.

Stationäre Solargeneratoren

Stationäre Solargeneratoren sind fest an einem Ort installiert, typischerweise auf dem Dach. Sie speisen den erzeugten Solarstrom direkt in das Hausnetz ein. Stationäre Generatoren haben meist eine höhere Leistung im Bereich mehrerer Kilowatt. Sie können einen Großteil des Strombedarfs eines Einfamilienhauses decken.

Solar-Backup-Generatoren

Diese Systeme dienen als Notstromversorgung bei Stromausfällen. Sie bestehen aus Solaranlage, Batteriespeicher und Wechselrichter. Bei einem Stromausfall springt automatisch der Solargenerator an und versorgt wichtige Verbraucher mit Solarstrom. So ist man für Blackouts gerüstet.

Funktionsweise eines Solargenerators

Ein Solargenerator funktioniert nach dem Photovoltaikprinzip. Das bedeutet, die Solarmodule wandeln die Sonnenstrahlung in elektrischen Gleichstrom um.

Die Solarmodule bestehen aus Solarzellen, die meistens aus Silizium hergestellt sind. Wenn Licht auf die Solarzellen trifft, werden Elektronen freigesetzt und es fließt elektrischer Strom. Dieser Gleichstrom wird über Kabel zum Laderegler geleitet.

Der Laderegler hat zwei wichtige Aufgaben. Erstens überwacht er den Ladezustand der Batterie und verhindert, dass sie überladen wird. Zweitens gleicht er die Spannung der Solarmodule an die der Batterie an. Ohne Laderegler könnte die Batterie beschädigt werden.

In der Batterie wird der Solarstrom gespeichert. Meistens kommen Blei-Gel- oder Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Lithium-Ionen-Akkus haben eine höhere Energiedichte und Zyklenfestigkeit. Die Batterie speichert die Energie zwischen, damit auch nachts oder bei schlechtem Wetter Strom zur Verfügung steht.

Von der Batterie wird der Gleichstrom zum Wechselrichter geleitet. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom mit 230V um. So kann der Solarstrom genutzt werden, um Haushaltsgeräte und Lampen zu betreiben. Der Wechselrichter ist ein wichtiges Bauteil, damit der Solargenerator an das Stromnetz angeschlossen werden kann.

Vor- und Nachteile von Solargeneratoren

Solargeneratoren haben einige klare Vorteile, aber auch ein paar Nachteile, die man kennen sollte.

Vorteile

• Kostenlose Energie – Nach der Anschaffung produziert ein Solargenerator kostenlose Elektrizität aus Sonnenlicht. Man muss keine teuren Diesel- oder Benzingeneratoren betreiben oder Stromrechnungen bezahlen.

• Umweltfreundlich – Da Solarenergie sauber und erneuerbar ist, ist ein Solargenerator eine umweltfreundliche Alternative zur Stromerzeugung. Es entstehen weder Abgase noch Lärm.

Nachteile

• Hohe Anschaffungskosten – Die Installation eines Solargenerators ist zunächst mit hohen Kosten verbunden. Man muss die Solarmodule, Batterien, Laderegler etc. kaufen. Die Investition rechnet sich aber langfristig.

• Leistungsbegrenzung – Die Leistung eines Solargenerators hängt von der verfügbaren Sonneneinstrahlung ab. Bei Bewölkung oder nachts kann weniger oder kein Strom produziert werden. Die Kapazität ist begrenzt.

Kaufaspekte Leistung

Bei der Leistung eines Solargenerators sollten Sie darauf achten, dass diese ausreichend dimensioniert ist für Ihren Energiebedarf. Es ist wichtig, den täglichen Stromverbrauch aller Geräte, die Sie anschließen möchten, genau zu berechnen.

Addieren Sie die Nennleistung in Watt aller Verbraucher zusammen, um den Gesamtverbrauch zu ermitteln. Berücksichtigen Sie auch, dass manche Geräte wie Kühlschränke einen höheren Anlaufstrom benötigen. Planen Sie hier eine Reserve von 10-20% ein.

Die Nennleistung des Solargenerators sollte mindestens dem erwarteten Spitzenverbrauch entsprechen. Achten Sie auch auf die Nennleistung der Solarmodule, diese gibt an, wie viel Leistung maximal erzeugt werden kann. Module mit mehr Watt Peak liefern mehr Energie.

Um die benötigte Leistung gut abschätzen zu können, ist es hilfreich, eine Liste mit den geplanten Geräten und deren durchschnittlichem Stromverbrauch zu erstellen. So kann die optimale Leistung für den Solargenerator ermittelt werden.

Kaufaspekte Batterie

Die Batterie ist ein sehr wichtiger Bestandteil des Solargenerators. Beim Kauf sollte man vor allem auf zwei Aspekte achten:

Kapazität

Die Kapazität gibt an, wie viel Energie die Batterie speichern kann. Je höher die Kapazität in Amperestunden (Ah), desto mehr Energie kann zwischengespeichert werden. Für kleine Systeme reichen oft 50-100 Ah aus. Größere Systeme oder solche zum Betrieb von leistungsstärkeren Geräten benötigen Batterien ab 200 Ah aufwärts.

Batterietechnologie

Bei der Batterietechnologie gibt es verschiedene Typen wie Blei-Säure, Lithium-Ionen oder Gel-Batterien. Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit aus, d.h. sie halten deutlich mehr Ladezyklen durch als herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Allerdings sind sie in der Anschaffung teurer. Gel- oder AGM-Batterien (absorbed glass mat) sind wartungsarm und ebenfalls langlebig.

Kaufaspekte Komponenten

Bei der Auswahl eines Solargenerators sollten Sie besonders auf die Qualität der Komponenten achten. Die wichtigsten Teile sind dabei die Solarmodule, der Laderegler, der Wechselrichter und die Batterie.

Qualität der Solarmodule

Die Solarmodule sind das Herzstück eines jeden Solargenerators. Hier kommt es vor allem auf die Qualität und Langlebigkeit an. Es gibt günstige No-Name Module aus China, diese sollten aber vermieden werden. Besser sind Markenmodule von Herstellern wie Kyocera, Solarworld oder Sunpower. Diese Module zeichnen sich durch eine hohe Effizienz und lange Lebensdauer aus.

Bei der Wahl der Solarmodule gibt es monokristalline und polykristalline Module. Experten empfehlen für Solargeneratoren monokristalline Solarzellen, da diese eine höhere Effizienz haben. Polykristalline Module sind zwar günstiger, liefern aber weniger Ertrag.

Hochwertiger Laderegler

Der Laderegler ist dafür verantwortlich, die Batterie optimal zu laden und vor Tiefentladung zu schützen. Billige Laderegler können die Batterielebensdauer verkürzen. Daher empfiehlt sich ein Markenladeregler, wie von Victron, Studer oder Steca. Diese zeichnen sich durch präzise Ladefunktionen und einen zuverlässigen Batterieschutz aus.

Professioneller Wechselrichter

Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Batterie in 230V Wechselstrom für Haushaltsgeräte um. Auch hier sind Markenprodukte ratsam. Gute Wechselrichter stammen von Herstellern wie Victron, Studer, SMA oder Kaco. Achten Sie auf eine reine Sinus-Schwingung und genügend Watt Leistung für Ihren Bedarf.

Hochwertige Batterie

Die Batterie ist das Energiespeichermedium des Solargenerators. Hier gibt es unterschiedliche Batterietypen wie Blei-Säure, Gel- oder die modernen Lithium-Batterien. Letztere zeichnen sich durch hohe Zyklenfestigkeit und lange Lebensdauer aus. Bei Blei-Säure-Batterien sollten Sie auf Markenhersteller wie Varta oder Hoppecke setzen.

Mobile Solargeneratoren

Mobile Solargeneratoren sind speziell für den Einsatz unterwegs konzipiert, zum Beispiel beim Camping, auf Reisen oder für Outdoor-Aktivitäten.

Im Gegensatz zu stationären Anlagen sind sie kompakt und einfach zu transportieren. Meist haben sie einen Tragegriff oder Rollen, damit man sie leicht von A nach B bringen kann.

Bei der Auswahl eines mobilen Solargenerators sind vor allem zwei Faktoren wichtig:

• Leistung – Wie viel Strom benötigt man unterwegs? Für das Laden von Smartphones, Laptops und kleineren Geräten reichen oft schon 100 bis 200 Watt Leistung aus. Möchte man aber größere Geräte wie Kühlschränke betreiben, braucht es mehr Leistung.

• Kapazität – Wie lange soll der Solargenerator autark Strom liefern können? Je größer die Batteriekapazität, desto länger kann man den Strom speichern. Allerdings sind größere Batterien auch schwerer. Eine gängige Kapazität für mobile Solargeneratoren liegt zwischen 100 und 300 Wh.

Bei der Wahl des richtigen mobilen Solargenerators sollte man also genau überlegen, welche Geräte man damit betreiben möchte und wie lange die Stromversorgung sichergestellt sein muss. Leistungsstarke Modelle ermöglichen einen hohen Energiebedarf, sind dafür aber schwerer zu transportieren. Leichtere Generatoren eignen sich für kürzere Touren und den Betrieb kleinerer Geräte.

Stationäre Solargeneratoren

Stationäre Solargeneratoren werden fest an einem Ort installiert, wie z.B. auf dem Dach eines Hauses. Im Gegensatz zu mobilen Generatoren sind sie nicht transportabel, dafür können sie eine deutlich höhere Leistung erbringen.

Stationäre Systeme eignen sich ideal, um ein ganzes Haus mit Solarenergie zu versorgen. Die Solarmodule werden dafür auf dem Dach montiert und über Kabel mit dem Wechselrichter im Haus verbunden. Dieser wandelt den Gleichstrom der Module in haushaltsüblichen Wechselstrom um. Überschüssige Energie kann in Batterien gespeichert werden.

Für ein Einfamilienhaus werden in der Regel Anlagen mit einer Leistung von 5-10 kWp installiert. Damit lassen sich je nach Sonneneinstrahlung etwa 4000-8000 kWh Solarstrom pro Jahr erzeugen. Dies entspricht in etwa dem Verbrauch eines 4-Personen-Haushalts. Mit einem stationären Solargenerator kann so ein großer Teil des eigenen Strombedarfs kostengünstig und umweltfreundlich gedeckt werden.

Stationäre Systeme werden in der Regel von Fachfirmen geplant und installiert. Dabei muss die ideale Ausrichtung und Neigung der Solarmodule berücksichtigt werden, um eine maximale Energieausbeute zu erzielen. Auch die passende Dimensionierung von Wechselrichter, Batteriespeicher und Verkabelung will fachgerecht geplant sein.

Notstromgeneratoren

Notstromgeneratoren sind Solargeneratoren, die speziell als Backup-Stromversorgung bei Stromausfällen eingesetzt werden. Sie sorgen für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung wichtiger Geräte und bieten so Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz.

Die Größe von Notstrom-Solargeneratoren ist sehr unterschiedlich. Für kleinere Anwendungen wie die Stromversorgung wichtiger Haushaltsgeräte gibt es kompakte Systeme mit einer Leistung bis etwa 3 Kilowatt. Für komplette Häuser sind auch größere Systeme mit 10 Kilowatt oder mehr Leistung erhältlich.

Ein Notstrom-Solargenerator besteht wie andere Systeme auch aus Photovoltaikmodulen, Batteriespeicher, Laderegler und Wechselrichter. Zusätzlich verfügt er über eine automatische Umschaltung, die bei einem Stromausfall die Versorgung nahtlos auf den Solargenerator umschaltet. So kann die unterbrechungsfreie Stromversorgung sichergestellt werden.

Der große Vorteil von Notstrom-Solargeneratoren ist die Unabhängigkeit vom Stromnetz. Bei Stromausfällen steht weiterhin Strom zur Verfügung. Zudem produzieren die Systeme den Strom aus Sonnenenergie umweltfreundlich selbst. Mit einem Notstrom-Solargenerator ist man für den Ernstfall gerüstet.

Solarmodule

Die Solarmodule, auch Photovoltaik-Module genannt, sind die Komponente eines Solargenerators, die aus der Sonneneinstrahlung Gleichstrom erzeugt. Sie bestehen aus mehreren in Reihe geschalteten Solarzellen.

Es gibt zwei gängige Zelltypen:

Monokristalline Solarzellen

Diese bestehen aus einem einzigen Kristall und haben den höchsten Wirkungsgrad von typischerweise 15-22%. Allerdings sind sie auch die teuerste Variante.

Polycristalline Solarzellen

Diese Solarzellen bestehen aus mehreren Kristallstrukturen und haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad von typisch 13-18%. Sie sind in der Herstellung günstiger als monokristalline Zellen.

Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent der Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Strom wird bei gleicher Sonneneinstrahlung erzeugt. Allerdings sind monokristalline Module auch teurer, so dass es eine Abwägung zwischen Kosten und Effizienz gibt.

Insgesamt sind die Unterschiede beim Wirkungsgrad aber oft nicht sehr groß, so dass auch preisgünstigere polykristalline Module eine gute Wahl für einen Solargenerator sein können. Wichtiger sind eine hohe Qualität und Langlebigkeit der Module.

Fazit

Beim Kauf eines Solargenerators sollten verschiedene Aspekte berücksichtigt werden, um das passende System für die eigenen Bedürfnisse zu finden.

Die Auswahl der Komponenten wie Solarmodule, Batterien und Wechselrichter bestimmen die Leistung, Langlebigkeit und Effizienz des Systems. Höhere Investitionskosten rechnen sich langfristig durch kostenlose Solarenergie und geringere Betriebskosten.

Solargeneratoren sind eine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen und tragen zur Energiewende bei. Sie produzieren keinerlei Emissionen während des Betriebs. Die Solarenergie ist eine unerschöpfliche Ressource.

Die Technologie der Photovoltaik und Energiespeicherung entwickelt sich rasch weiter. Solargeneratoren werden effizienter und erschwinglicher. Sie werden eine wichtige Säule der zukünftigen Energieversorgung sein und können dezentral und unabhängig Strom erzeugen.

Mit einem Solargenerator setzt man auf eine zukunftsfähige Technologie für eine saubere Energiegewinnung.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einem mobilen und fest installierten Solargenerator?

Mobile Solargeneratoren sind klein, kompakt und transportabel. Sie können mit auf Reisen genommen werden, z.B. zum Camping. Stationäre Solargeneratoren sind fest an einem Ort installiert, typischerweise am Hausdach. Sie sind größer dimensioniert und versorgen das Haus mit Strom.

Welche Batteriearten eignen sich am besten für Solargeneratoren?

Für Solargeneratoren eignen sich vor allem Blei-Säure-Batterien, Lithium-Ionen-Akkus oder auch Gel-Batterien. Wichtig sind eine hohe Zyklenfestigkeit und lange Haltbarkeit. Lithium-Ionen-Akkus punkten mit einem guten Gewichts-/Leistungsverhältnis.

Wie hoch sollte die Kapazität der Batterie sein?

Die Batteriekapazität richtet sich nach dem täglichen Strombedarf und der Leistung der Solarmodule. Als Faustregel gilt: die Batteriekapazität in kWh sollte etwa dem 1- bis 3-fachen Tagesverbrauch in kWh entsprechen.

Worauf sollte man bei der Leistung achten?

Die Nennleistung des Solargenerators sollte an den täglichen Strombedarf angepasst sein. Für kleinere Anwendungen reichen oft schon 300-500 Watt. Zum Betrieb größerer Geräte oder eines Haushalts werden 2-5 kW empfohlen.

Sind monokristalline oder polykristalline Solarmodule besser?

Monokristalline Solarzellen sind etwas effizienter, aber auch teurer. Bei begrenztem Platz ist ihre höhere Flächenleistung von Vorteil. Ansonsten tun es auch preiswertere polykristalline Module mit geringerem Wirkungsgrad.