Solaranlage und Batteriespeicher berechnen
Speicher in kWh = Tagesverbrauch × Autonomietage ÷ (Entladetiefe × Wechselrichter-Wirkungsgrad): 5 kWh für 1 Tag mit LiFePO4 bei 80% und 90% Wechselrichter brauchen 6,94 kWh (144,7 Ah bei 48 V). Module = Tages-Wh ÷ (Volllaststunden × 0,75): bei 4 Stunden sind das 1.667 W, also 5 Module à 400 W.
So funktioniert’s
- Tagesverbrauch in kWh und die größte gleichzeitige Last in Watt eingeben, oder zur Geräteliste wechseln und jedes Gerät mit Watt und Stunden pro Tag hinzufügen.
- Autonomietage (wie lange der Speicher ohne Sonne reichen muss), Systemspannung und Batterietyp wählen. LiFePO4 wird meist bis 80 bis 90% Entladetiefe genutzt, Blei-Säure bis 50%.
- Sonnenstunden (Volllaststunden) für Standort und Jahreszeit, Modulleistung und Systemverluste eingeben. Für eine Inselanlage den schlechtesten Monat nehmen.
Berechnung
Speicherkapazität (kWh) = Tages-kWh × Autonomietage ÷ (Entladetiefe × Wechselrichter-Wirkungsgrad). Ah = kWh × 1000 ÷ Systemspannung.
Solargenerator (W) = Tages-Wh ÷ (Volllaststunden × (1 − Systemverluste)). Modulanzahl = Generator-W ÷ Modul-W, aufgerundet.
Dauerleistung des Wechselrichters = größte gleichzeitige Last × 1,25. Geräte mit Motor (Kühlschrank, Pumpe, Ventilator, Werkzeug) ziehen beim Anlauf kurz etwa das Dreifache, das muss die Spitzenleistung abdecken.
Laderegler-Strom ≈ installierte Modul-W ÷ Batteriespannung × 1,25. Ein grober Wert für MPPT-Regler; zusätzlich prüfen, ob die Leerlaufspannung der Module unter der Grenze des Reglers bleibt.
Rechenbeispiel
- Verbrauch 5 kWh/Tag, 1 Autonomietag, LiFePO4 48 V bei 80% Entladetiefe, Wechselrichter 90%: 5 ÷ (0,8 × 0,9) = 6,94 kWh, also 144,7 Ah bei 48 V.
- 4 Volllaststunden und 25% Verluste: 5000 ÷ (4 × 0,75) = 1.667 W Module, also 5 Module à 400 W (2.000 W), die an einem Durchschnittstag etwa 6 kWh liefern.
- Größte Last 1000 W: Wechselrichter mindestens 1.250 W. Laderegler ≈ 2.000 ÷ 48 × 1,25 = 52,1 A.
Typische Volllaststunden
Nur grobe Bereiche. Den Wert für den genauen Standort und den schlechtesten Monat aus NREL PVWatts / NSRDB oder dem Global Solar Atlas der Weltbank nehmen.
| Klima | Volllaststunden pro Tag |
|---|---|
| Hohe Breiten im Winter | 1-2 |
| Bewölktes gemäßigtes Klima, Jahresmittel | 3-4 |
| Sonnige mittlere Breiten, Jahresmittel | 4-5 |
| Wüsten und sonnige Tropen | 5-7 |
Annahmen
- Die Last ist Wechselstrom über einen Wechselrichter, deshalb wird dessen Wirkungsgrad auf den Speicher angewendet. Für Gleichstromlasten 100% eintragen.
- An Tagen ohne Sonne deckt der Speicher den ganzen Tagesverbrauch; Solarertrag an diesen Tagen wird nicht abgezogen.
- Die Module sind so ausgelegt, dass sie den Speicher mit der Sonne eines Tages wieder füllen. Für schnellere Erholung nach Schlechtwetter mehr Module einplanen.
- Eine Planungsschätzung. Die endgültige Anlage von einer Fachkraft bestätigen lassen.
Häufige Fragen
Wie groß muss der Speicher für 5 kWh am Tag sein?
Bei 1 Autonomietag, LiFePO4 bis 80% genutzt und 90% Wechselrichter: 5 ÷ (0,8 × 0,9) = 6,94 kWh, also 144,7 Ah bei 48 V. Für 2 Tage mit Blei-Säure bei 50% wächst er auf 22,22 kWh.
Was sind Volllaststunden (Peak Sun Hours)?
Die Stunden pro Tag, die die Sonne mit 1000 W/m² scheinen müsste, um die Tagesenergie zu liefern. Das ist nicht die Tageslichtdauer. Den Standort in NREL PVWatts oder im Global Solar Atlas nachschlagen und für ganzjährigen Betrieb den schwächsten Monat verwenden.
Warum 25% Systemverluste?
Module liefern selten ihre Nennleistung. Wärme, Verschmutzung, Verkabelung, Fehlanpassung und der Laderegler kosten jeweils etwas. NREL PVWatts setzt 14% ohne Temperatureffekte an; insgesamt 20 bis 30% ist für kleine Inselanlagen eine übliche, leicht vorsichtige Annahme.
12 V, 24 V oder 48 V?
Die Energie in kWh bleibt gleich, aber höhere Spannung bedeutet weniger Strom, dünnere Kabel und einen kleineren Regler. 12 V passt für kleine Anlagen unter etwa 1 kW, 24 V für die Mitte und 48 V für größere Hausanlagen.
Wie groß sollte der Wechselrichter sein?
Mindestens das 1,25-Fache der größten gleichzeitigen Last, mit einer Spitzenleistung für den Motoranlauf. Ein 150-W-Kühlschrank kann kurz etwa 450 W ziehen.
Kann ich die Anlage allein danach bauen?
Nutzen Sie das Ergebnis zum Planen und Kalkulieren. Kabelquerschnitte, Sicherungen, Strangspannung, Temperatur und örtliche Vorschriften gehören in die Hände einer Elektrofachkraft.