“In Sachen vollständige Autarkie müssen wir die Erwartungen der Eigner oft dämpfen“, so Arne Gründel von Ferropilot. Um den kompletten Strombedarf einer komfortabel ausgestatteten Yacht zu decken, fehlt auf normalen Booten in Nordeuropa die Fläche. Um zu prüfen, welchen Nutzen ein Solarsystem bringt, empfiehlt er das Aufstellen einer Energiebilanz und den Einsatz eines Batteriemonitors mit Multishunt-System.
Dabei wird nicht nur der gesamte Strombedarf der Yacht erfasst, sondern es kann nach einzelnen Verbrauchern aufgeschlüsselt werden. „Damit lässt sich schnell erkennen, welches System aktuell die meiste Energie frisst, und man kann es gezielt abschalten“, so Gründel.
Strombedarf hängt vom Nutzungsverhalten ab
In Sachen Energieverbrauch gibt es zwar Richtwerte, wer aber sichergehen will, dass immer genug Saft da ist, kommt um eine individuelle Betrachtung nicht herum; der Strombedarf vieler Verbraucher hängt stark vom Nutzungsverhalten ab.
In der Regel ist die Kühlung einer der größten Stromfresser mit etwa 16 Amperestunden am Tag, aber schon beim Autopiloten wird eine pauschale Abschätzung schwierig. Je nach Belastung und Einsatzdauer muss man zwischen zehn und 80 Amperestunden veranschlagen. Instrumente und Plotter kommen auf weitere zehn Amperestunden, die LED-Beleuchtung und Posis bringen es auf sieben Amperestunden.
Es müssen also rund 40 Amperestunden nachgefüllt werden, das entspricht einem Energieverbrauch von 480 Wattstunden. Sparsame Yachten kommen mit 300 Wattstunden aus. Die durch die Solarmodule gewonnene Leistung hängt hauptsächlich von der Nennleistung in Wattpeak, der Ausrichtung und der Einstrahlung ab, die wiederum von der Jahreszeit, dem Wetter und dem Breitengrad abhängt.
Hier finden Sie die weiteren Artikel der Solartechnik-Serie:
Prognose pro 100 Watt Solarmodul und Tag
Zur Abschätzung lassen sich durchschnittliche Einstrahlungswerte heranziehen. Beispielsweise mit dem Fotovoltaik-Informationssystem PVIGIS der Europäischen Kommission (re.jrc.ec.europa. eu/pvg_tools/de/tools.html). Es prognostiziert für Kiel im Zeitraum von Mai bis September eine Ernte von 250 Wattstunden pro 100 Watt Solarmodul und Tag.
Die Beispielyacht müsste demnach rund 200 Watt Solarleistung an Bord haben. Auf dem Mittelmeer steht mit über 500 Wattstunden die doppelte Energiemenge zur Verfügung. Allerdings geht die Rechnung von optimalen, schattenfreien Bedingungen aus, was bei der Installation an Deck praktisch nie gegeben ist. In der Praxis wird man mehr Nennleistung vorhalten müssen.
An Schönwetter-Tagen von Juni bis August liefert bereits ein 150-Wattpeak-System mehr Energie, als nötig ist, was in Kombination mit einem 2.400-Wattstunden-Lithiumakku für weitgehende Unabhängigkeit von anderen Stromquellen sorgt. Derartige Anlagen lassen sich auch auf normalen Fahrtenyachten unterbringen, wie unsere Werkstatt zeigt.
Gut geregelt: MPPT oder PWM?
Die meisten Solarmodule sind mit 36 bis 42 in Reihe geschalteten Zellen bestückt, was bei einer Nennspannung von 0,5 Volt pro Zelle ausreicht, um einen 12-Volt-Bleiakku direkt zu laden. Um den Akku nicht zu schädigen, ist lediglich eine automatische Abschaltung nötig. Genau das macht ein sogenannter Pulsweiten-Modulations-Regler, kurz PWM. Er unterbricht den Stromfluss zum Akku beim Erreichen der Ladeschlussspannung. Da die Spannung des Solarpaneels auf die Akkuspannung heruntergezogen wird, betreibt man das Modul aber nicht unbedingt im optimalen Arbeitspunkt. Wie aus der Kennlinie oben hervorgeht, liefern Solarzellen über einen weiten Spannungsbereich einen konstanten Strom. Die Fläche unter der Kurve gibt die Leistung an. Je höher die Spannung ist, bei der die Zellen arbeiten, desto mehr Leistung liefern sie.
Genau hier setzt die MPPT-Technik an, das Kürzel steht für Maximum Powerpoint Tracking. Dahinter verbirgt sich ein Spannungswandler, der dafür sorgt, dass die Arbeitsspannung des Solarmoduls von der Akkuspannung entkoppelt ist. Damit kann das Modul je nach Einstrahlung und Temperatur bei höherer Spannung arbeiten und so mehr Leistung abgeben (graue Fläche in der Grafik oben). Dem stehen Verluste bei der Spannungswandlung gegenüber. Daher sollte ein MPPT-Regler so dimensioniert sein, dass er mit mindestens 80 Prozent seiner Leistung läuft.
