Solarmodul auf dem Van: Ein Muss?

Die Teil­nahme an mehr­tä­gi­gen Out­door-Klet­ter­aus­flü­gen ist ein be­deu­ten­der Mei­len­stein für Klet­te­rer welt­weit. Auf der Su­che nach Un­ab­hän­gig­keit ent­schei­den sich vie­le Klet­te­rer, mich ein­ge­schlos­sen, für das Rei­sen mit dem Van, um ent­le­ge­ne Fel­sen zu er­rei­chen. Die An­zie­hungskraft der Selbst­ver­sor­gung führt zu Über­le­gun­gen wie der Möglichkeit, un­ter­wegs Strom zu ha­ben, was Ge­dan­ken an die Nut­zung von So­lar­ener­gie her­vor­ruft. In mei­nem Fall ha­be ich den Schritt ge­wagt und ein Solarmodul auf mei­nem Van in­stal­liert, um es­sen­zi­el­le Sa­chen wie ei­nen tra­gbar­en Kühlschrank und ei­nen La­ptop mit Strom zu ver­sor­gen, während ich gleich­zei­tig ver­su­che, den CO2-Fuß­ab­druck die­ser Klet­ter­aben­teu­er aus­zu­glei­chen. Lasst uns die De­tails ei­ner sol­chen In­stal­la­ti­on und de­ren Mach­bar­keit für dich un­ter­su­chen!

Dieser Artikel ist wie folgt strukturiert:

Einführung in Solartechnologie

Die Forschung und Entwicklung von Solarzellen ist seit den 1950er Jahren ein blühendes Feld, das mit siliziumbasierten Modulen begann, die 1954 eine Effizienz von ~6% aufwiesen.¹ Innerhalb von 30 Jahren erreichte ihre Effizienz aufgrund intensiver Bemühungen ~25%, während auch andere Technologien wie Kupfer-Indium-Gallium-Disulfid (CIGS)-Solarzellen auftraten, die dünnere Solarpaneele ermöglichen. Bis 2010 tauchten neue Materialien und Strukturen wie organische und Perowskit-Solarzellen auf, und der Forschungsschwerpunkt begann, sowohl Effizienz als auch Langlebigkeit zu berücksichtigen. Hierdurch konnte Solarstrom zu einer zunehmend rentablen Option für die großangelegte Stromerzeugung werden. Heute setzt die Forschung an Solarzellen ihren Schwerpunkt auf der weiteren Steigerung der Effizienz, der Kostenreduzierung und der Verbesserung der Nachhaltigkeit, wobei Laboreffizienzen im Bereich von ~47% für Tandemsolarzellen erreicht werden.²

Wenn du an den aktuellsten Effizienzrekorden für verschiedene Solartechnologien interessiert bist, besuche die offizielle NREL-Website für weitere Details.² Die Rekordwerte ab Januar 2024 findest du in der untenstehenden Abbildung.

All diese Effizienzwerte werden in einem standardisierten Setup bei einer festen Temperatur (25 °C), einem Bestrahlungsspektrum (AM1.5G), einem Winkel (0°) und einer Intensität (1000 W/m²) gemessen.³ Diese Bedingungen sind typisch für Länder wie Deutschland, können sich jedoch stark von anderen Regionen unterscheiden: Durchschnittstemperaturen von über 45 °C im Sommer in Wüsten sind nicht ungewöhnlich, während die jemals gemessenen Höchsttemperaturen sogar über 80 °C liegen.⁴ Im Vergleich: Eine Temperaturerhöhung um 1 °C verringert die Effizienz eines Solarmoduls um etwa 0,4 %.⁵ Darüber hinaus beeinflussen auch Bestrahlungswinkel und -intensität die Modul-Effizienz. Sei daher nicht überrascht, wenn dein Solarmodul nicht genau den gewünschten Effizienzwert liefert.

Wesentliche Komponenten für Deine eigene Solarmodul-Aufbau

Zunächst benötigst du für eine solche Aufbau natürlich ein Solarmodul. Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl von Optionen, die meist im Bereich von ~20 % Effizienz liegen. Ich habe mich für ein Modul entschieden, das leicht, halbflexibel ist und vor allem auf das Dach meines VW T5.2 passt. Dieses spezielle Modul liefert unter optimalen Bedingungen einen maximalen Gleichstrom (DC) von 6 A bei einer Spannung von etwa 20 V und ergibt somit eine Leistung von 120 W.

Ein Solarmodul allein reicht jedoch nicht aus, um seine Energie zu nutzen: Ein Maximum-Power-Point-Tracker (MPPT) ist erforderlich, um die maximale Leistung durch Variation der elektrischen Last zu extrahieren. Auf diese Weise wird die Energieerzeugung an sich ändernde Umweltbedingungen angepasst. Da die erzeugte Energie meist nicht sofort verwendet werden kann, muss sie z. B. in einer Autobatterie gespeichert werden, bis sie wieder von einer Art Last benötigt wird (wie Lampen, Kühlschrank, Laptops). Bei der Auswahl der richtigen Batterie achte darauf, dass sie sowohl eine hohe Kapazität aufweist als auch in dein Auto passt. Schließlich benötigst du noch einige zusätzliche Materialien, um deine Komponenten montieren und verbinden zu können.

Installation

Zuerst musst du herausfinden, wie du dein Solarmodul auf deinem Van befestigen kannst. Viele Vans haben ein Dachreling-System auf dem Dach; falls nicht, musst du direkt montieren. Für Vans mit einem Reling-System kannst du eine passende Aluminiumplatte kaufen, das Solarmodul verkleben und die Platte am Reling-System verschrauben.

Als nächstes musst du eine Möglichkeit finden, Kabel vom Dach zu verlegen, um sie mit dem MPPT zu verbinden, der normalerweise unter dem Fahrersitz montiert ist.

• Wenn du ein Standarddach hast, verwende MC4-Steckverbinder, um die Solarkabel direkt mit deinem Solarmodul zu verbinden. Schneide dann ein kleines Loch in den Schutzgummi (durch den normalerweise die Rückleuchten des Autos geführt werden) und führe das Solarkabel hindurch. Achte darauf, das Loch mit wetterfestem Kleber abzudichten. Leite schließlich die Kabel im Inneren des Autos bis zum Fahrersitz.
• Für Vans mit einem aufklappbaren Dach verwende eine flexible Einrichtung. Ein kompatibles Spiralkabel und eine IP68-Anschlussdose können verwendet werden. Verbinde das Solarmodul über die IP68-Box mit dem Spiralkabel und gehe dann wie im vorherigen Schritt vor: Verbinde das Spiralkabel mit einem Standard-Solarkabel und leite sie ins Auto bis zum Fahrersitz.

Zum Schluss montiere den MPPT und verbinde ihn sowohl mit dem Solarmodul als auch mit der Autobatterie. Genieße die Vorteile deiner solarbetriebenen Einrichtung!

Übersicht der Komponenten

Stromrechner: Erzeugung vs. Verbrauch

Die Notwendigkeit einer Solarinstallation hängt von deinem Energiebedarf und der Dauer deiner Reisen ab. In jedem Fall benötigst du eine zweite Autobatterie, was möglicherweise bereits ausreichend für dich ist. Lass uns das mit der folgenden Berechnung genauer erkunden.

Passe die Beispielwerte der Autobatterie und des Solarmoduls im Abschnitt zur Leistung an. Wähle Lasten, die du für deinen Van hast oder planst. Abschließend kannst du weiter unten herausfinden, wie lange es dauert, bis die Lichter deines Vans ausgehen oder, einfacher ausgedrückt: bis deine Batterie leer ist.

In meiner Beispielrechnung wirst du feststellen, dass meine Batterie etwas mehr als 2 Tage lang meinen Energiebedarf decken kann. Das Solarmodul verlängert dies jedoch auf fast zwei Wochen. Da ich oft längere Ausflüge von mehr als zwei Tagen unternehme, wie zum Beispiel nach Fontainebleau, stellt die Installation des Solarmoduls sicher, dass meine Lichter nicht ausgehen.

Batterie: lade-Dynamik

Das installierte System funktioniert effektiv nur bei Sonnenschein. Während des Sonnenlichts lädt der erzeugte Strom die Batterie auf und erhöht deren Spannung, wie in Abbildung 3 dargestellt. Ich habe die Änderungen der Batteriespannung während zweier Ladezyklen mit einer Batterienutzung zwischendurch veranschaulicht.

Die Spannungswerte, die angegeben sind, sind typisch für eine Standard-Blei-Säure-Batterie.^6,7 Daher ist die Bewertung des Batterieladestatus einfach: Eine Spannung leicht über 14 V deutet auf eine vollständig geladene Batterie hin, während knapp unter 12 V auf Entladung hindeutet. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Werte je nach Batterietyp, Temperaturbedingungen und anderen Faktoren leicht variieren können.

Ausblick zur Nachhaltigkeit

Die Integration eines benzinbetriebenen Vans in den bewussten Kletterlebensstil erfordert durchdachtes Überlegen und das Engagement, Umweltauswirkungen zu minimieren. Um das Klettern im Freien nachhaltig zu gestalten, solltest du folgende bewusste Entscheidungen in Betracht ziehen:

1. Optimiere deinen Treibstoffverbrauch, indem du achtsam fährst und ein minimalistisches Design annimmst, um Gewicht und Verbrauch zu reduzieren. Erkunde alternative Kraftstoffe oder Hybridtechnologien.
2. Schütze die Natur, indem du biologisch abbaubare Seife für Outdoor-Duschen verwendest, keinen Müll zurücklässt und den Gebrauch von Einwegplastik minimierst.
3. Unterstütze lokale Wirtschaften, indem du lokal bezogene Produkte wählst, um die Umweltauswirkungen des Transports zu reduzieren.
4. Kompensiere Kohlenstoffemissionen, indem du aktiv an Kompensationsinitiativen teilnimmst.
5. Verwende nur so viel Energie wie nötig und erzeuge sie durch umweltfreundliche erneuerbare Energien, wie z. B. ein Solarmodul.

Diese Praktiken entsprechen einem bewussten Kletterlebensstil und gewährleisten, dass deine Abenteuer nicht nur umweltfreundlich sind, sondern auch positiv zur Klettergemeinschaft beitragen. Um dein Klettererlebnis weiter zu verbessern, schau dir meine Artikel zu den Themen Kreide: Hohe Staub­be­las­tung in Klet­ter­hal­len? und Mentales Training für besseres Klettern an. Genieße abschließend deine Reisen in deinem solarbetriebenen Van und zögere nicht, dich bei Fragen oder Gedanken zu melden. Gute Fahrt und viel Spaß bei deinen Abenteuern!

Bibliographie

1. Fraas, Lewis, and Larry Partain, eds. Solar Cells and Their Applications. 1st ed. Wiley, 2010. https://doi.org/10.1002/9780470636886.
2. ‘Best Research-Cell Efficiency Chart’. Accessed 20 December 2023. https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html.
3. Photovoltaikanlagen: normgerecht errichten, betreiben, herstellen und konstruieren ; Erläuterungen zu den Normen der Reihe VDE 0126, DIN EN 50380, DIN EN 50438 (VDE 0435-901), DIN CLC/TS 50539-12 (VDE V 0675-39-12), DIN EN 60904-8, DIN EN 61194, DIN EN 61345, DIN EN 61427, DIN EN 61683, DIN EN 61829, DIN EN 62124 und unter Berücksichtigung der VDE-Anwendungsregel VDE AR-N 4105. Berlin ; Offenbach: VDE Verlag GmbH, 2011.
4. Stone, Richard. “Move over, Death Valley: These Are the Two Hottest Spots on Earth.” Science, May 19, 2021. https://doi.org/10.1126/science.abj5470.
5. Mavromatakis, F., E. Kavoussanaki, F. Vignola, and Y. Franghiadakis. “Measuring and Estimating the Temperature of Photovoltaic Modules.” Solar Energy 110 (December 2014): 656–66. https://doi.org/10.1016/j.solener.2014.10.009.
6. Perez, Richard. ‘Lead-Acid Battery State of Charge vs. Voltage’, 1993.
7. Kollmeyer, Phillip J., and Thomas M. Jahns. ‘Aging and Performance Comparison of Absorbed Glass Matte, Enhanced Flooded, PbC, NiZn, and LiFePO4 12V Start Stop Vehicle Batteries’. Journal of Power Sources 441 (30 November 2019): 227139. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227139.

badgerboard2021

Mein Name ist Vincent und ich möchte meine Kletter- und allgemeine Outdoor-Erfahrung mit dir teilen. Wenn du Anmerkungen oder Fragen hast, zögere nicht, mich zu kontaktieren!