GSIKE-Ratgeber zur Dimensionierung einer 4-kW-Inselanlage mit 24 V

Listen Sie zunächst die Geräte auf, die Sie mit Strom versorgen möchten, und geben Sie ihren täglichen Verbrauch in Wh an. Das ist der Ausgangspunkt für die gesamte Berechnung.

Seien Sie beim Erstellen der Liste sorgfältig. NVergessen Sie die Geräte im Standby-Modus nicht: den Internetrouter, die Ladegeräte, den Fernseher im Bereitschaftsmodus. Sie wirken winzig, summieren sich aber auf 50 bis 100 Wh pro Tag. Wenn Sie sie auslassen, ist das System zu knapp ausgelegt und die Batterie ist früher als erwartet leer.

Berücksichtigen Sie anschließend die jahreszeitlichen Schwankungen. Im Sommer gibt es mehr Sonne und die Module liefern mehr Strom, aber Sie nutzen auch mehr Geräte (Ventilator, stärker beanspruchter Kühlschrank). Im Winter gibt es weniger Sonne, aber ohne Klimaanlage verbrauchen Sie weniger. Dimensionieren Sie die Anlage für einen durchschnittlichen Tag, weder den besten noch den schlechtesten.

Bei der Platzierung der Module sind Neigung und Ausrichtung wichtig. Ein nach Süden ausgerichtetes Dach mit der richtigen Neigung liefert den höchsten Ertrag; stehen die Module auf dem Boden oder liegen teilweise im Schatten, benötigen Sie mehr Fläche, um denselben Ertrag zu erzielen.

NVergessen Sie den Schutz nicht. Das Solarfeld kann bei voller Sonne eine hohe Spannung erzeugen. Sie brauchen Sicherungen und einen Überspannungsschutz auf der DC-Seite, so nah wie möglich an den Modulen und der Batterie.

Bei der Auswahl des Kabelquerschnitts sollten Sie Spielraum für die Zukunft einplanen. Wenn Sie heute 25 mm² verlegen und in einem Jahr weitere Module hinzufügen möchten, müssen Sie die Kabel möglicherweise neu verlegen. Deshalb empfehlen wir einen Querschnitt, der eine Größe über dem aktuellen Mindestmaß liegt.

Und wenn Sie in einer gewitterreichen Gegend wohnen, installieren Sie auch am AC-Ausgang einen Überspannungsschutz und überprüfen Sie die Erdung, die für die Sicherheit des Systems entscheidend ist.

Bevor Sie etwas berühren, sollten wir uns die Größen ins Gedächtnis rufen. Ein 400-W-Modul liefert im Leerlauf etwa 40 V und unter Standardbedingungen etwa 10 A. Wenn Sie drei Module in Reihe schalten, addieren sich die Spannungen (120 V), während der Strom gleich bleibt; bei einer Parallelschaltung von drei Modulen verdreifacht sich der Strom, während die Spannung gleich bleibt. Der MPPT des GSIKE arbeitet zwischen 60 und 500 V DC, daher sind Reihen mit 2 bis 12 Modulen à 400 W problemlos möglich.

Der häufigste Fehler ist, die Spannung des Moduls mit der Batteriespannung zu verwechseln. Die Module erzeugen zwischen einigen Dutzend und mehreren Hundert Volt Gleichstrom; die Batterie hat 24 V. Der MPPT-Regler gleicht diesen Unterschied aus: Er entnimmt dem Modul Energie bei optimaler Spannung und gibt sie mit 28,8 V an die Batterie ab. Deshalb können Sie Hochspannungsmodule gefahrlos in Reihe schalten, ohne die Batteriebank zu gefährden.

Ein weiterer häufiger Fehler ist, die Batterie nach der Energie (Wh) zu dimensionieren und den Strom (A) zu vergessen. Der GSIKE mit 4200 W benötigt bei 24 V an der Batteriebank kontinuierlich etwa 175–200 A. Wenn Ihre 100-Ah-Batterie nur eine kontinuierliche Entladung mit 50 A zulässt, schaltet sie sich zum Schutz ab und der Wechselrichter stoppt. Sie brauchen eine 24-V-LiFePO4-Batterie, die diesen Strom liefern kann, und nicht nur die gewünschten Wh.

Sicherungen: Am Pluspol der Batterie, so nah wie möglich am Anschluss, installieren Sie eine DC-Sicherung, die auf das 1,25- bis 1,5-Fache des maximalen Stroms des Kabelabschnitts ausgelegt ist. Bei einem 200-A-System ergibt das eine Sicherung mit etwa 250 A. Auf der Modulseite schützt die Strangsicherung jede Reihe. Das sind preiswerte Teile, die einen Brand verhindern, wenn ein Kabel ausfranst.

L-DC-Schalter und Fehlerstromschutzschalter dürfen nicht fehlen. Der 230-V-Ausgang des Wechselrichters muss über einen Leitungsschutzschalter geführt werden, der bei Überlast abschaltet, und über einen Fehlerstromschutzschalter, der Personen schützt. Diese Komponenten baut ein Installateur beruflich ein. Wenn Sie die Anlage jedoch selbst montieren, sollten Sie nicht daran sparen, um Geld zu sparen.

Denken wir an den Eigenverbrauch. Die äquivalenten Sonnenstunden pro Tag multiplizieren die Leistung Ihrer Anlage. Im französischen Mutterland können Sie im Sommer mit 4–5 Sonnenstunden und im Winter mit 2–3 rechnen. Eine Anlage mit 3000 Wp erzeugt bei 4 Sonnenstunden und einem Gesamtwirkungsgrad von 80 % im Sommer etwa 9,6 kWh pro Tag. Diesen Wert müssen Sie mit Ihrem Verbrauch vergleichen.

Und bei der Batterie gilt die 80-%-Regel. LiFePO4-Batterien können im normalen Betrieb bis auf 80 % ihrer nutzbaren Kapazität entladen werden, ohne zu verschleißen. Eine Batterie mit 100 Ah bei 25,6 V speichert 2560 Wh; davon sind etwa 2048 Wh nutzbar. Das können Sie nachts ohne schlechtes Gewissen verbrauchen. Wenn Sie die Anlage für einen Tag Autonomie auslegen, verdoppeln oder verdreifachen Sie diesen Wert.

Ein Hinweis zur Ausrichtung: Auf der Nordhalbkugel zeigen die Module genau nach Süden und sind ungefähr im Winkel des Breitengrads geneigt. In Frankreich ist eine Neigung zwischen 30 und 45 Grad eine gute Wahl. Wenn Sie sie flach oder nach Osten ausrichten, sinkt die Stromerzeugung und Sie benötigen mehr Fläche als Ausgleich.

Und wenn Bäume oder Schornsteine teilweise Schatten werfen, zieht ein beschattetes Modul die ganze Reihe nach unten. In diesem Fall ist es besser, das Feld in kurze Reihen aufzuteilen oder auf Leistungsoptimierer pro Modul zu setzen. Bei einer kleinen Anlage reicht es oft, die Module zu versetzen, damit die Sonne sie während der Mittagsstunden direkt bescheint.

Rechnen wir ein sehr häufiges Beispiel durch: ein Ferienhaus, das LED-Beleuchtung (20 Wh/Tag), einen kleinen Kühlschrank (150 Wh/Tag), einen Router (50 Wh/Tag), Ladegeräte für Handy und Computer (80 Wh/Tag) sowie eine Druckpumpe, die täglich 10 Minuten läuft (30 Wh/Tag), nutzt. Gesamt: etwa 330 Wh pro Tag. Bei 4 Sonnenstunden erzeugt eine Anlage mit 1200 Wp etwa 3,8 kWh pro Tag, also mehr als genug; eine Batterie mit 50–60 Ah bei 24 V reicht für die Nacht.

Die DC-Verkabelung zwischen Batterie und Wechselrichter ist die Stelle, an der die meisten Energieverluste entstehen, wenn man Fehler macht. Bei 24 V ist die Stromstärke hoch: 4200 W bei 24 V entsprechen etwa 175 A. Wenn Sie ein zu dünnes Kabel verwenden, wird es heiß und es kommt zu Spannungsverlusten, sodass der Wechselrichter wegen Unterspannung Alarm schlägt. Deshalb reicht die Tabelle der Kabelquerschnitte von 25 mm² (kurz) bis 50 mm² (lang). Sparen Sie hier nicht: Kupfer ist im Vergleich zu einem Ausfall günstig.

Die Verkabelung der Module arbeitet mit hoher Spannung und geringem Strom, deshalb reichen 4-mm²-Solarkabel für Reihen einer bestimmten Länge aus. Der Querschnitt ist hier nicht ganz so entscheidend; wichtig ist, ein für den Außenbereich geeignetes MC4-Solarkabel zu verwenden und keine Verbindungen mit gewöhnlichem Installationskabel herzustellen.

Und noch einmal zur Batteriesicherung: Sie gehört an den Pluspol, höchstens 20 cm vom Anschluss entfernt, und sollte auf das 1,25- bis 1,5-Fache des maximalen Stroms ausgelegt sein. Wenn ein Kabel das Blech des Fahrzeugs oder des Gehäuses berührt, löst diese Sicherung aus und verhindert einen Kurzschluss. Sie ist das günstigste und wichtigste Bauteil der gesamten Anlage.

Denken wir jetzt an den Winter. In Frankreich sinken die Sonnenstunden im Dezember auf 2–3. Ein Solarfeld, das im Sommer 10 kWh pro Tag erzeugt, liefert im Winter 4–5 kWh. Deshalb sollten Sie das Solarfeld anhand des schlechtesten Quartals auslegen, nicht anhand des besten. Wenn Sie es für Juli auslegen, wird es im Februar knapp; wenn Sie es für November auslegen, bleibt im Sommer überschüssige Energie, mit der Sie mehr laden können.

Und die Autonomie: Wie viele Nächte möchten Sie ohne Sonne überstehen? Wenn Sie für eine Nacht planen, reicht eine 100-Ah-Batterie; wenn Sie drei aufeinanderfolgende bewölkte Tage überbrücken wollen, brauchen Sie 200–300 Ah. Bei einem Wochenend-Schuppen reicht oft eine Nacht; bei einer dauerhaften Unterkunft sollten Sie den Tagesverbrauch verdreifachen, um auf der sicheren Seite zu sein.

Zum Schluss noch ein Tipp vom Installateur: Beginnen Sie mit dem Plan. Zeichnen Sie ein, wo die Module hinkommen, wo der Wechselrichter und die Batterie stehen und wo die Kabel verlaufen. Mit einem Plan müssen Sie die Kabel nicht dort verlegen, wo Sie es gar nicht vorhatten, und vermeiden, dass die Entfernung zwischen Batterie und Wechselrichter statt der geplanten 2 m plötzlich 6 m beträgt. Zweimal messen, einmal schneiden.

Sehen wir uns ein zweites Beispiel an, diesmal für eine Gartenwerkstatt mit etwas höherem Verbrauch. Nehmen wir an, die Werkstatt nutzt eine Leuchtstofflampe (40 Wh), ein kleines Schweißgerät, das täglich 20 Minuten in Betrieb ist (200 Wh), einen Kompressor, der gelegentlich anläuft (150 Wh), und Ladegeräte für Werkzeuge (100 Wh). Insgesamt sind das etwa 490 Wh pro Tag. Hier empfehlen wir ein Solarfeld mit 2000–2500 Wp (5–6 Module mit 400 W) und eine 60–80-Ah-Batterie mit 24 V. Der GSIKE betreibt beide AC-Ausgänge problemlos.

Ein häufiger Fehler ist, die Batterie auf die Spitzenleistung statt auf die Energie auszulegen. Die Spitzenleistung liefern der Wechselrichter und die Batteriebank beim Start; die Energie ist das, was Ihnen durch die Nacht hilft. Sie brauchen beides: eine Batteriebank, die den Strom von 175 A aushält, und zusätzlich genügend Ah für die gewünschte Laufzeit. Eine 100-Ah-Batterie, die nur mit 50 A entladen werden kann, ist für einen 4200-W-Wechselrichter nicht geeignet.

Ein weiteres Detail, das oft vergessen wird, ist der Spannungsabfall in der Verkabelung der Module. Selbst bei hoher Spannung geht bei einem langen und dünnen Kabel etwas Spannung verloren. Verwenden Sie bei langen Reihen Solarkabel mit 4 mm² und überschreiten Sie 15–20 m pro String nicht, ohne den Kabelquerschnitt entsprechend zu berechnen. Bei einer sehr großen Anlage messen Sie den Spannungsabfall und passen den Querschnitt an.

Und der DC-Schalter. Zwischen den Modulen und dem Wechselrichter sollte sich ein DC-Trennschalter befinden, mit dem Sie den Modulstrang abschalten können, ohne aufs Dach steigen zu müssen, um die Module abzudecken. Das ist ein günstiges Bauteil, das die Wartung deutlich sicherer macht. Auf der AC-Seite vervollständigen ein Leitungsschutzschalter und ein Fehlerstromschutzschalter den Schutz.

Zum Schluss die Frage, die am häufigsten gestellt wird: Was passiert, wenn ich die Modulleistung überschreite? Der GSIKE erlaubt bis zu etwa 6200 W. Wenn Sie 7000 W installieren, kann der MPPT einfach nicht mehr aufnehmen, als seine Obergrenze zulässt. Er geht nicht kaputt, aber Sie bezahlen für Module, deren Leistung Sie nicht nutzen. Deshalb empfehlen wir, unter der Obergrenze zu bleiben und sie nicht zu überschreiten.

Noch eine praktische Beispielrechnung. Angenommen, Sie dimensionieren für einen Verbrauch von 500 Wh pro Tag. Bei 4 Sonnenstunden und einem Wirkungsgrad von 80 % benötigen Sie eine Modulleistung von 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... Das erscheint wenig, aber bedenken Sie, dass diese Berechnung für einen sonnigen Tag gilt. Wenn Sie für den Winter mit 2,5 Sonnenstunden dimensionieren, erfordert derselbe Verbrauch 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. Und wenn Sie Reserve haben möchten, verdoppeln Sie den Wert. Deshalb kommt ein kleiner Schuppen am Ende auf 1500–2000 Wp und nicht auf 300 Wp.

Noch ein letzter Tipp zur Batterie: Kaufen Sie die Kapazität nicht nach Ihrem geschätzten Verbrauch, sondern nach dem, was Sie messen. Wenn möglich, bauen Sie das System zunächst mit dem batterielosen Modus des GSIKE auf, beobachten Sie die App zwei Wochen lang und bestellen Sie die Batterie anhand dieses tatsächlichen Werts. Das ist viel besser, als auf gut Glück zu bestellen und am Ende zu wenig oder zu viel Kapazität zu haben.

Und wenn Sie sich bei den Berechnungen einmal unsicher sind, lassen Sie sie überprüfen. Ein qualifizierter Installateur verlangt nicht viel dafür, einen Blick auf Ihren Plan und Ihre Kabelquerschnitte zu werfen. Diese Stunde zur Überprüfung bewahrt Sie vor einem Dimensionierungsfehler, der mehrere Hundert Euro kosten könnte. Bei Strom mit 24 V und 500 V DC verzeiht L keine Berechnungen nach Augenmaß.

Zum Abschluss des Leitfadens eine Empfehlung zur Reihenfolge beim Kauf. Zuerst der Wechselrichter GSIKE 4200 W. Danach 3–6 Module mit je 400 W, je nach täglichem Verbrauch. Drittens die kommunikationsfähige 24-V-LiFePO4-Batterie in der von Ihnen ermittelten Größe. Viertens Sicherungen, Trennschalter und Kabel. Bei dieser Reihenfolge kaufen Sie weder zu viel noch zu wenig, und falls Sie unterwegs Ihre Meinung ändern, haben Sie Spielraum für Anpassungen.

Und denken Sie daran: Dieser Leitfaden ist ein Ausgangspunkt, kein starres Rezept. Jedes Dach, jeder Verbrauch und jedes Budget sind anders. Wenn Sie bei Ihren Berechnungen auf einen Zwischenwert kommen, runden Sie die Werte für die Module und die Batterie auf: Etwas zu viel ist besser als zu wenig. Mit dem GSIKE haben Sie dank der Obergrenze von 6200 W für die Module viel Spielraum, um zu erweitern, ohne den Wechselrichter auszutauschen.

Sobald Sie die Zahlen haben, dient Ihnen das vollständige Datenblatt des GSIKE 4200 W als Referenz, um zu bestätigen, dass die berechnete 24-V-Batteriebank und das Solarfeld innerhalb der Grenzwerte des Geräts liegen. Und falls bei der Installation Fragen auftauchen, hilft Ihnen unser französischsprachiger Support weiter.

Letztlich geht es bei der Dimensionierung einer Anlage um nichts weiter als drei Berechnungen: den täglichen Verbrauch, die Spitzen-Sonnenstunden und den Wirkungsgrad des Gesamtsystems. Mit diesen drei Werten und der Tabelle in diesem Artikel haben Sie alles Wesentliche, um den GSIKE 4200 W und passende Komponenten zu bestellen, ohne zu viel zu kaufen oder zu knapp zu kalkulieren.

Wenn Sie Zweifel am Kabelquerschnitt oder an der Größe Ihres Solarfelds haben, ist das Datenblatt des GSIKE 4,2 kW maßgeblich. Und unser französischsprachiger Support beantwortet Ihre Fragen zur Dimensionierung vor und nach dem Kauf ohne Aufpreis.

Wie viele Solarmodule werden benötigt

Täglicher Verbrauch Empfohlene Modulleistung Anzahl der Module 400 W Erwartete Produktion 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/Tag 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/Tag 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/Tag 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/Tag

Beim GSIKE 4200 W liegt die maximale Solarleistung bei etwa 6200 W. Das bedeutet, dass Sie bis zu 15–16 Module mit 400 W verwenden können, auch wenn es in der Praxis besser ist, mit einem kleineren PV-Feld zu beginnen.

Welche Batterie wird benötigt?

Die Batteriegröße hängt davon ab, wie viel Energie Sie nachts zur Verfügung haben möchten. Als Faustregel sollte die nutzbare Kapazität das Zwei- bis Dreifache des Tagesverbrauchs betragen.

Tagesverbrauch Empfohlene Kapazität Beispiel bei 24 V Typ 200 Wh 400–600 Wh 24 V / 20–25 Ah Lithium 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah Lithium 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah Lithium

Kabelquerschnitt

Abstand Batterie–Wechselrichter Empfohlener Querschnitt Max. Verluste bis 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Konkretes Beispiel — einen Schuppen dimensionieren

Nehmen wir einen Schuppen mit einem Tagesverbrauch von 220 Wh an. Unsere Empfehlung:

Das ist ein vorsichtiges Beispiel: Die Anlage erzeugt reichlich Strom für Beleuchtung, Kühlschrank, Ladegeräte und ein kleines Gerät und lässt Spielraum, nächstes Jahr ein fünftes Modul hinzuzufügen. Wenn Sie den Schuppen nur am Wochenende nutzen, können Sie sogar auf eine Batterie verzichten und bei voller Sonne arbeiten; wenn Sie ihn täglich nutzen, ermöglicht Ihnen die 50-Ah-Batterie eine Nacht Autonomie.

Abschließendes Fazit

Abschließendes Fazit: Für eine autarke Anlage mit dem GSIKE 4200 W 24 V empfehlen wir, mit 4–8 Modulen à 400 W und einer 24-V-Batterie mit 50–100 Ah zu beginnen. Sie können ohne Batterie starten und die Batteriebank bei Bedarf erweitern.

Abschließendes Fazit

Häufig gestellte Fragen

Quellen und Referenzdaten

1. Produktdatenblatt GSIKE G4200EU24V 4,2 kW 24 V (189,99 EUR, kostenloser Versand in Frankreich) — https://gesike.com/fr-fr/products/gsike-4-2kw-24v-onduleur-hybride-mppt-120a-wifi-off-grid-france
2. EASUN 4 kW 24 V, führender EU-Shop — https://eu.easunpower.com/
3. MPPT-Anleitung 120 A und Bereich 60–500 VDC — technische Referenz — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. LiFePO4-Batterie 24 V und DC-Sammelschiene — Verkabelungsreferenz — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Anleitungen und Vergleiche