EUROPÄISCHES SEGEL-INFORMATIONSSYSTEM
Energieversorgung:
Solarzellen auf Segelyachten




Eine Solarzelle oder photovoltaische Zelle ist ein elektrisches Bauelement, das kurzwellige Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie wandelt. Die physikalische Grundlage der Umwandlung ist der photovoltaische Effekt, der ein Sonderfall des inneren photoelektrischen Effekts ist.

Solarzellen unterscheiden sich dadurch grundsätzlich von anderen Arten der regenerativen Elektrizitätserzeugung, bei denen lediglich die Antriebsenergie für den Generator nicht konventionell erzeugt wird.

Solarzellen kann man nach verschiedenen Kriterien einordnen. Das gängigste Kriterium ist die Materialdicke. Hier wird nach Dickschicht- und Dünnschichtzellen unterschieden. Ein weiteres Kriterium ist das Material: Weltweit am häufigsten wird Silizium eingesetzt. Dessen Kristallstruktur kann kristallin (mono-/polykristallin) oder amorph sein. Silizium steht als Grundstoff für die Solarzellenproduktion in fast unbegrenzter Menge zur Verfügung.





Bobby Schenk schreibt dazu: "Tatsächlich verfügen sehr viele Langfahrtyachten über mehrere Energiequellen, also über die Hauptmaschine mit der Lichtmaschine dran, Solarzellen, Windgenerator, vielleicht auch noch über einen Schleppgenerator. Warum? Sehr einfach, weil die Solarzellen nicht ausreichen, den gesamten Energiehaushalt abzudecken. Eigentlich sind sie ja ideal: Sie lärmen nicht, bedürfen keiner Unterhaltung und Sonne ist in den meisten Fahrtengebieten, jedenfalls entlang der schönen Passatzonen zur Genüge vorhanden. Jedoch, die Stromausbeute mit den Paneelen ist für viele enttäuschend gering, vor allem, wenn man den Anschaffungspreis in Rechnung stellt. Dass Solarzellen häufig nicht zufriedenstellend Strom liefern, liegt auch daran, dass auf einer Fahrtenyacht zuwenig Platz, nicht ausreichend Fläche zur Verfügung steht. Das sehe ich aber - neben dem Preis - als einziges Problem."



Die Solarleistung
Um zu sehen wie viel Strom in die Batterie geladen wird, muß die tatsächlich vom Modul abgegebene Leistung in Ampere umgerechnet werden. Bei dieser Umrechnung ist jetzt allerdings mit 17V zu rechnen, nicht mit 12V! Um eine Batterie laden zu können muß immer eine höhere Spannung angeboten werden, als die Batteriespannung selbst. Aus diesem Grund sind Solarmodule immer auf 17V Nennspannung ausgelegt.

Da die wirklich momentan abgegebene Solarzellenleistung nie bekannt ist wird oft ein Messgerät und eine Anzeige mit eingebaut, die direkt den Ladestrom in Ampere anzeigt. Wenn diese Anzeige z.B. 3A anzeigt und diesen Wert eine Stunde durchgängig hält, so wurden theoretisch 3Ah in die Batterie geladen (abzüglich der Ladeverluste, s.u.). Der Solarertrag (oder auch Kapazitätsertrag einer Solarzelle)
Die „Ernte“ eines Solarmoduls, also die Menge an Ah, die in die Batterie geladen wird ist nur sehr schwer vorherzusagen, da sehr viele unterschiedliche Faktoren mit in diese „Ernte“ hineinspielen. Natürlich zuerst mal die Solarleistung, also die Größe und die Anzahl des/der Solarmodule. Dann das Wetter, der Standort, die Ausrichtung, die Lufttemperatur, die Jahreszeit etc.

Man kann versuchen „typische“ Erfahrungswerte für bestimmte Modul-Nennleistungen (z.B. für 75Wp) für bestimmte Gegenden und Jahreszeiten angeben, aber dabei sind erhebliche Fehler vorprogrammiert. Für ein flach liegend auf dem Schiff montiertes 75Wp-Modul an einem perfekt sonnigen Tag an einem zu keiner Zeit abgeschatteten Standort können folgende Zahlen als Anhaltspunkt betrachtet werden:

Geschätzte Batterieladung pro Tag in Ah aus 75Wp Solarleistung in Europa

Ort / Jahreszeit Frühjahr Sommer Herbst Winter
Skandinavien <3 10 3-5 0
Deutschland 6 15 8 <2
Südeuropa 10 20 13 <5


Durch Verwendung nachführender Solarzellen, die immer perfekt auf die Sonne ausgerichtet sind kann dieser Ertrag deutlich verbessert werden. Beim Betrieb elektrischer Geräte sowie beim Laden der Batterie treten ggf. auch noch zusätzliche Verluste auf, die man bei seinen Berechnungen eventuell beachten muß. Der Betrieb von Fernsehgeräten mit 220V-Anschluß erfordert einen Spannungswandler 12V/220V. Diese Wandler haben einen Wirkungsgrad von vielleicht 80%. Wenn mein 220V-Fernseher also mit 50Watt Verbrauch (entspricht 4,2A) angegeben ist, dann wird aus der Batterie in Wirklichkeit mehr Strom entnommen, nämlich um die Verluste des Wandlers auszugleichen.

Der letzte Verlust betrifft die Solarzellen selbst. Durch Alterung verlieren diese von Jahr zu Jahr an Spitzenleistung, sie bringen also weniger Ertrag. Deshalb sollte man nie gebrauchte Zellen bei einem Schiffswechsel „mitnehmen“, sondern auf dem neuen Boot auch neue Zellen installieren – zumal durch technischen Fortschritt neuere Zellen bei gleicher Größe noch mehr Leistung bringen, als die Alten je gebracht haben.


Weblinks:
Solarzellen in Wikipedia
Silicium in Wikipedia

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Schlagwörter: Solarzellen auf Yachten, photovoltaische Zelle, Silizium, Energieversorgung auf Yachten, Technik Yacht, Yacht,Fahrtensegeln, Segeln



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