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Solaranlage - Systemmodule ala ibgmg

Empfohlene Beiträge

Hallo,

 

Ich habe mir ja schon öfters Gedanken zur Stromversorgung unseres Calis gemacht und über Solarsysteme, Ladebooster, LiFePo4-Batterien, Sinus-Wechselrichter und was es sonst noch alles so gibt nachgedacht und mir viele Systeme dazu angeschaut. Letztendlich habe ich mich entschlossen das System selbst zu konfigurieren und selbst zu bauen :D.

 

Grundbedingung, es soll eine fest installierte Anlage werden, die einfach immer funktionsfähig ist und keinerlei Umbauten oder Inbetriebnahmen bedarf und keinen zusätzlichen Platz im Fahrzeug beansprucht.

 

Die Anlage soll so leistungsfähig werden, dass später (wenn der Sinus-Wechselrichter kommt) auch unsere Pedelec-Akkus problemlos geladen werden können. Damit das funktioniert, muss die Anlage ausreichend groß dimensioniert werden und die Module sollten einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben. Ungünstige Ausrichtung, bedingt durch die Festmontage oder schlechte Wetterverhältnisse, sollten in Verbindung mit einem MPPT-Solarregler bestmöglich ausgenutzt werden.

 

Nun habe ich nach langer Recherche und Konfiguration meines Systems so langsam alle Teile zusammen und möchte den Verlauf von der Teileauswahl bis hin zur montierten, betriebsfertigen Anlage hier weitergeben.

 

Installationsmaterial - eine kleine Übersicht

 

- Befestigungsmaterial Module

 

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- 12V Kfz.-Verkabelung nach dem Regler

 

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- Solar-Verkabelung vor dem Regler

 

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Module und Modulträger

 

- Ich habe nach Modulen gesucht, die sich für den Quereinbau auf dem Cali-Dach eignen.

 

Ein von den Abmessungen gut geeignetes Modul habe ich bei Wattstunde gefunden. Das flexible WATTSTUNDE Modul WS110-FX hat die Abmessungen von 1.050 x 540 x 3mm und liefert 110Wp. Das Modul ist mit DAYLIGHT SUNPOWER Zellen bestückt, wohl die derzeit effizientesten Zellen auf dem Markt. Das Modul ist erstklassig verarbeitet. Es werden 80% der Leistung für min. 10 Jahre garantiert.

 

Das Modul eignet sich für eine feste Verklebung auf einem durchgängigen Untergrund. Wattstunde liefert auch eine genaue Montageanleitung zum Verkleben der Module.

 

- Ein direktes verkleben der Module auf dem Dach scheidet für mich aus. Zu groß sind die Risiken bei defekt eines Moduls. Aber auch die großen Unterbrechungen bei der Dachkontur des Calis sind dafür eher nicht geeignet. Deshalb soll es eine leicht montier- und wieder abbaubare Lösung werden.

 

Die flexiblen Module benötigen dafür eine stabile Trägerplatte. Dazu habe ich ein 3mm Alu-Tragblech ähnlich der im Netzt erhältlichen Konstruktionen entworfen, aber entsprechend meiner speziellen Vorstellungen im Detail neu konstruiert.

 

Das fertige Solar-Element soll als Plug & Play Lösung einfach aneinander gereiht und verbunden werden können. Die Montage soll möglichst weit hinten am Heck beginnen, damit auch der Weg für die Kabeleinführung kurz gehalten werden kann. Die Kabel sollten in einem geschlossen Kabelkanal geführt werden können. Die offene Befestigung mit Kabelbindern bei den Kauflösungen gefällt mir einfach nicht.

 

- Der Radius der vorgebogenen Tragbleche (mittels Rollenbiegemaschine) ist so gewählt, dass unter Beibehaltung einer Restspannung das Blech der Dachkontur in einem Abstand von 5mm folgen kann. Untergeklebte 5mm dicke EPDM-Streifen im Bereich der Dachhochpunkte führen zu einer extrem stabilen, völlig flatterfreien Konstruktion. Die Distanz sorgt in Zusammenhang mit den Vertiefungen des Daches auch für eine gute Hinterlüftung und damit für eine Kühlung der Module.

 

- Zur Verschraubung der Tragbleche in die C-Schienen des Cali-Daches habe ich Edelstahl Gewindeplatten mit M8- Bohrungen für die Modulbefestigung und M6 Bohrungen für die Fixierschrauben der Gewindeplatten in der C-Schiene herstellen lassen (noch in Arbeit). Die Befestigung der Bleche erfolgt mittels Edelstahl M8 Senkkopfschrauben flächenbündig in den C-Schienen des Daches. Einzig die 3mm Blechdicke ragt über die C-Schienen hinaus, was aber nicht zu einer Erhöhung des Fahrzeugs führt. Auch der Kabelkanal führt nicht zu einer Erhöhung des Fahrzeugs.

 

 

Das Rohblech mit Vorbiegung und aufgelegtem Modul

 

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Diverse Nachbearbeitungen beim Rohblech

 

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Verkabelung und Kabeleinführung

 

- Die Verkabelung soll von oben auf den Modulen leicht zugänglich bleiben und wird auf jedem Modulträger mit einem Aluminium U-Profil vollständig abgedeckt und geschützt. Bohrungen im Blech erlauben die Fixierung der Kabel mit Kabelbinder. Das vorderste U-Profil wird vorn mit einem Gummiblock verschlossen.

 

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- Das Grundmodul wird direkt mit dem Kabel vom Solarregler über die Dachdurchführung verbunden. Weitere Module können über Y-Verbinder einfach parallel an das Grundmodul angeschlossen werden. Die Anlage kann so über das Grundmodul hinaus flexibel erweitert werden, ohne dass an der Basisnstallation was geändert werden muss. Die Erweiterungsmodule könnten so auch problemlos wieder getrennt und abgenommen, um sie z.B. zur direkten, ausgerichteten Einspeisung zu verwenden, oder wenn der Platz auf dem Dach anderweitig gebraucht wird.

 

- Damit die Verkabelung auf dem Dach von den nicht allzu großen U-Profilen vollständig abgedeckt werden kann habe ich mich für die Verwendung des MC3 Solarstecker-System entschieden. Die MC4 Stecker sind im Vergleich einfach zu groß und bieten keine Vorteile bei dieser Verwendung.

 

- Das Anschlusskabel der Module an den Solarregler könnte natürlich ohne Dachbohrung über die Heckklappe erfolgen. Die fliegenden, offenen Leitungsverbindungen gefallen mir aber garnicht. Deshalb habe mich für die direkte Kabeleinführung durch das Dach entschieden und dafür eine geeignete Dachdurchführung gesucht.

 

Fündig bin ich beim Marineausrüster SCANSTRUT geworden. Die Dachdurchführung SCANSTRUT DS-H10 erlaubt die staub- und spritzwasserdichte (IP67) Kabeldurchführung eines Kabels von 6-10mm Durchmesser. Entsprechende Dichttüllen liegen der Durchführung bei.

 

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Braucht man nur noch ein passendes Kabel, was sich als sehr schwierig herausgestellt hat. Fündig bin ich da bei LAPP-Kabel geworden. Das hochflexible ÖLFLEX Steuerkabel Classic 100 450/750V 2x4mm² hat einen Außendurchmesser von 10,4mm und passt ideal mit der 10er Tülle in die DS-H10 Dachdurchführung. Der Kabelquerschnitt mit 2x4,0mm² reicht zudem aus, um den Strom von bis zu drei 110Wp Modulen ohne nennenswerte Leitungsverluste bis zum Solarregler zu bringen.

 

 

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Ölflex_Classic 100 450-750V 2x4mm2_DB0010086DE.pdf

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Solarregler

 

Ein schwieriges Kapitel.

 

Es soll ein MPPT-Regler werden, damit die ggf. eher ungünstigen Ausrichtbedingungen der Module bzw. trübes Wetter bestmöglich ausgenutzt werden können. Das SUNPOWER Modul eignet sich sehr gut zur Nutzung eines MPPT-Reglers. Der Regler soll min. 250Wp Modulleistung (max. 15A Ladestrom) verarbeiten können und einen 2. Ladeausgang für die Starterbatterie integriert haben. Zudem soll er zukunftsorientiert für AGM und LiFePo4 Batterien verwendbar sein, also entsprechende Ladeprogramme haben.

 

Neben der LiFePo4-Eignung scheint besonders der 2. Ladeausgang für die Starterbatterie bei MTTP-Reglern ein Problem zu sein. Einzig die Votronic MPPT-Regler und ein MPPT-Regler von Schaudt können die Starterbatterie mit bescheidenen 1,0A ungeregelter Erhaltungsladung stützen. Wen man bedenkt, dass aufgrund des EURO 6 Batteriemanagements die Starterbatterie selbst nach langer Fahrt nur zu 70-80% geladen sein kann, eine nicht befriedigende Situation. Zahlreiche Verbraucher und alle Steuergeräte laufen ja über die Starterbatterie. Da will die Dynaudio-Anlage eher nicht in Betrieb genommen werden…..

 

Nach intensiver Suche habe ich dann aber doch einen aus meiner Sicht idealen MPPT-Regler von Western Co. - Typ WRM15-dualB gefunden. Der italienische Hersteller scheint hier nicht so bekannt zu sein, stellt aber sehr interessante Produkte her.

 

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Der 250Wp MPPT-Regler ist ein echter Dual-Regler für 2 Batteriekreise. Primär erfolgt die Ladung der Bordbatterien. Wenn diese vollgeladen sind erfolgt die automatische Umschaltung auf die Starterbatterie und der volle Ladestrom wird geregelt, entsprechend des eingestellten Ladeprogramms, der Starterbatterie zugeführt. Zusätzlich lässt sich für die Starterbatterie ein unterer Schwellwert einstellen, der den Regler veranlasst unabhängig vom Ladezustand der Bordbatterien die Starterbatterie bevorzugt zu laden.

 

Eine ideale Regelung in einem Reisemobil wie ich meine, weil die Starterbatterie nun vollwertig in das Lademanagement der Solaranlage integriert werden kann.

 

Die Steuerung des Reglers erfolgt über ein Bluetooth-Modul via App auf Android- oder iOS- Smartphones. Die Ladeströme beider Batteriekreise können „live“ verfolgt werden oder der Verlauf über eine Statistik-Funktion rückwirkend für die letzten 24h abgerufen werden. Ebenso lassen sich natürlich die genauen Batteriespannungen von Bord- und Starterbatterie jederzeit darstellen.

 

Der Regler ist nicht billig. Die Funktionalität und der mechanisch hochwertige Aufbau rechtfertigen den Preis aber klar. Die Garantie beträgt 5Jahre, was den Anspruch eines hochwertigen Produkts unterstreicht.

 

Western Co._Scheda-WRM15-Dual-B.pdf

Western Co._Manual_UM-WRM15-DualB-R11.pdf

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Anprobe

 

Die Bleche und U-Profile sind jetzt fertig, die Anprobe am Bus ist erfolgt. Alles passt bestens wie geplant :D.

 

ibgmg_cali-solarset_19_1920.jpg

 

 

Kosten des Solarsystems in der Ausbaustufe mit 2 Modulen und 220WP Gesamtleistung

 

Die Kosten sind natürlich immer ein interessantes Thema. Gemäß meiner exakten Materialliste zur Erfassung aller Material- und sonstigen Kosten summieren sich die Kosten auf rund brutto 1.500,- EUR für die 220Wp-Anlage. Kaufanlagen in solch einer Konfiguration bewegen sich schnell beim 3-fachen, wobei keine Kaufanlage diese Funktionalität im Vergleich erreicht hat.

 

Die Folgekosten für ein weiteres komplett vorverdrahtetes Modul mit Befestigungsmaterial würden sich auf etwa 600,- EUR belaufen, somit 2.100,- EUR Gesamtkosten für eine 330Wp-Anlage.

 

In den Gesamtkosten sind wirklich alle Kosten erfasst, also nicht nur für die Module, Tragbleche und Regler, sondern auch für jede Schraube, Kabel, Kleber, usw. und auch die Kosten fürs pulvern bzw. eloxieren der Teile. Die gesamte Arbeitszeit zur Planung und der Einbau der Anlage ist da natürlich nicht enthalten.

 

 

OK, soviel mal zum Einstieg in das Projekt :).

 

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ibgmg_cali-solarset_17_1920.jpg

 

Jetzt gehen die Alu-Teile erstmal zur Oberflächenveredelung. Entweder werde ich sie schwarz eloxieren oder schwarz pulverbeschichten lassen.

 

Wattstunde_WS-FX Modulreihe.pdf

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Hallo,

 

schöne Anlage sehr gut durchdacht, habe allerdings auch nichts anderes erwartet!

Was mich noch interessieren würde, kann man diesen Anbau ohne irgendwelche Garantieeinbußen vornehmen?

 

Gruß Slide

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Sehr schöne Anlage, interessant geplant und gut durchdacht.

Und hatte mich erst gewundert, aber im letzten Absatz wurde dann das schwarz-Pulvern erwähnt...

Aber warum eine 330Wp Anlage? Wegen der Lademöglichkeit für e-bikes?

Um die 150-160Wp sollte doch für einen California normalerweise reichen? 220Wp erst recht.

 

Danke für die Dokumentation

 

 

ulrich

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Sehr intressant. Denke auch schon einige Zeit über eine Solaranlage nach. Die Tragbleche finde ich super, da ich das Solar-Element auch nicht auf das Dach kleben möchte. Leider habe ich im Netz noch nichts passendes gefunden. Selbst anfertigen scheitert leider am fehlenden Werkzeug. Ich werde den interessanten Thread auf jeden Fall weiter verfolgen. Vielleicht finde ich auch noch passende Tragbleche, oder jemand kann mir sagen, wo man welche herbekommt :).

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Aber warum eine 330Wp Anlage?

 

Hallo Ulrich,

 

Es ist nur eine Hunweis, dass das 3. Modul problemlos möglichwäre. Meine Anlage wird zunächst mit 2 Modulen aufgebaut und 220Wp erhalten. Die Leistung wirkt sich halt vor allem unter ungünstigen Bedingungen positiv aus. Das Thema laden von E-Bike Akkus ist übrigens garnicht son trivial wie es ausschaut. Mein Stromer-Akku hat z.B. rund 1.000 Wh bei 48V und wird über einen Schnelllader in 4h komplett aufgeladen. Das gehe ich aber erst später an, wenn es an den Einbau eines Sinus-Wechselrichters geht.

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Hallo,

 

schöne Anlage sehr gut durchdacht, habe allerdings auch nichts anderes erwartet!

Was mich noch interessieren würde, kann man diesen Anbau ohne irgendwelche Garantieeinbußen vornehmen?

 

Gruß Slide

 

Nunja, das Loch im Dach werden sie mir nicht auf Garantie ersetzen :D.

 

Ansonsten ist die Anlage ja wie ein Gebäckstück zu sehen. Die zul. Traglast des Daches werde ich damit nicht überschreiten, die C-Schienen sind für Lastaufnahme konzipiert und vorgesehen. In die bestehende elektrische Anlage greife ich ja nicht ein und modifiziere auch nichts, wenn man von der zusätzlichen Stromeinspeisung absieht.

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Hallo Habu01,

 

Sehr intressant. Denke auch schon einige Zeit über eine Solaranlage nach. Die Tragbleche finde ich super, da ich das Solar-Element auch nicht auf das Dach kleben möchte. Leider habe ich im Netz noch nichts passendes gefunden. Selbst anfertigen scheitert leider am fehlenden Werkzeug. Ich werde den interessanten Thread auf jeden Fall weiter verfolgen. Vielleicht finde ich auch noch passende Tragbleche, oder jemand kann mir sagen, wo man welche herbekommt :).

 

 

Vielleicht so etwas? http://www.solartx.ch/web/

 

Tolle Arbeit (ibgmg), die du hier vorgestellt hast! In Schwarz sieht das natürlich ganz fein aus. Prima Idee!

 

Viel Freude daran!

 

LG

Radkäppchen

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Next Step? Auf 3,5 t auflasten oder LiFePo verbauen? :)

Habe ich mit der 3,3t Auflastung bei Einbau meines Luftfahrwerks ja schon vorgesorgt :D. Ein Gewichtsproblem habe ich deshalb noch lange nicht. LiFePo4 werde ich aber bestimmt mal näher untersuchen, deshalb sollte der Regler auch bereits LiFePo4-fähig sein.

 

Ein Tragblech wiegt übrigens 5,6kg. Dazu kommen 1,4kg Modulgewicht, etwas Kleber, Kabel, das Abdeckprofil und die 4 Edelstahl-Gewindeplatten. In Summe rund 7,5kg pro Modul. Zusammen also 15kg Dachlast für die 220Wp-Anlage. Das ist jetzt keine besonders hohe Zusatzlast ;).

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Hallo,

 

ich habe heute die Tragbleche zurückbekommen. Habe sie schwarz (C35) eloxieren lassen. Ist wesentlich härter und robuster als eine Pulverbeschichtung und eignet sich perfekt für die Verklebung der Module. Schaut sehr edel aus das Ganze.

 

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Auch meine Edelstahl-Gewindeplatten sind nun fertig. Dass sich die Edelstahlschrauben im Edelstahlgewinde nicht fressen, werde ich die Gewinde mit einer speziellen Keramikpaste vorbehandeln.

 

Mal sehen, vielleicht komme ich dieses Wochenende dazu die Module auf den Tragblechen zu verkleben.

 

ibgmg_cali-solarset_21_1920.jpg

 

bearbeitet von ibgmg
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Gut siehts aus, wann startet die Serienproduktion?

Gibts auch Bilder wenn du deinem Cali schmerzen zu fügst und das Loch ins Dach machst?

Melde lieber schon mal ein Patent an, bei dem ganzen E Hype kannst dann den E-Bus lade unabhängig machen!

 

Gruß Slide

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Hallo Markus,

 

vielen Dank für die tolle Dokumentation!

 

Sieht sehr wertig aus. Evt. ändere ich meine Stromführung noch und füge meinem Cali "auch Schmerzen zu". Sehr interesant finde ich auch die Möglichkeit, ein drittes Modul zu verbauen.

 

Ich bin der Meinung, Leistung hat man nie genug.

 

Meine Anlage liefert mit zwei Modulen vom Dach 300Wp und ggf. über ein mobiles Modul noch einmal 100Wp.

 

Meinen vollen Respekt für die klasse Arbeit.

 

Grüße

ansgar

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Hallo Markus,

kann mich meinen Vorrednern eigentlich nur anschließen. Top Arbeit und absolut perfekt dokumentiert.

Bin schon gespannt auf die nächsten Arbeiten...

Darf ich fragen wo du die Bleche hast eloxieren lassen?

 

Vielen Dank fürs Teilen und beste Grüße

Björn

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Gast toppits
Hallo Markus,

 

vielen Dank für die tolle Dokumentation!

 

Sieht sehr wertig aus. Evt. ändere ich meine Stromführung noch und füge meinem Cali "auch Schmerzen zu". Sehr interesant finde ich auch die Möglichkeit, ein drittes Modul zu verbauen.

 

Ich bin der Meinung, Leistung hat man nie genug.

 

Meine Anlage liefert mit zwei Modulen vom Dach 300Wp und ggf. über ein mobiles Modul noch einmal 100Wp.

 

Meinen vollen Respekt für die klasse Arbeit.

 

Grüße

ansgar

 

Mit 400 Wp kann es wirklich eng werden da bist du mit 550 auf der sicheren Seite.

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...dann muss ich ja doch wohl noch ein drittes Panels auf's Dach packen...😉😁

 

...wenn da nicht der Votronic Tripple zu schwach wäre und gegen einen größeren ausgetauscht werden müsste...😏

 

ansgar

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Gast toppits

Und ruf den Elon an wegen der passenden Speicherbatterie.

 

Scherz beiseite, ich habe 150 Wp extern und keinen Mangel gehabt. Allerdings koche ich auch meinen Kaffee mit Gas und nicht mit der Expert & Milk unterwegs. :)

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Hallo,

 

@Slide

Jetzt muss ja erstmal die Prototyp-Anlage fertig und getestet werden. Das nimmt schon noch etwas Zeit in Anspruch. Der Cali ist ja nicht mein Hauptbetätigungsfeld....:D. Klar werde ich auch die Dachdurchdringung und den weiteren Verlauf dokumentieren.

 

@Ansgar

Theoretisch könnte man ja auch ein 4. Modul parallel dran hängen. Der Regler gibt das aber nicht her, müsste also durch einen stärkeren Laderegler ersetzt werden. Der 15A-Regler ist formal für 2 Module ideal ausgelegt. Allerdings ist es aber auch so, dass die Angaben zur Nennleistung (unter Annahmen von 1.000 W/m² Einstrahlleistung bei konstanter Systemtemperatur von 25°C) der Module in unseren Breitengraden nicht erreicht werden kann. Weitere Verluste, vornehmlich aus ungünstiger Ausrichtung, Kabelverlusten, Teil-Verschattung und starker Erwärmung der Module, drücken die Leistung zusätzlich nach unten.

 

Ich werde das im Betrieb mit 2 Modulen dann mal genau anschauen, welche Ströme da tatsächlich fliesen.

 

@Björn

Ich lasse bei Fa. Riedl & Soelch in Nürnberg eloxieren und auch pulvern.

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Sehr fein. Bei mir im Keller schauts gerade ähnlich aus. Habe mich auch für zwei Alubleche und leichte Formanpassung auf der Rundbiegemaschine entschieden.

 

Bei den Befestigungssteinen in den Schienen wollte ich eigentlich eine zweiteilige Lösung wie beim rob111 realisieren. Du hast ja jetzt nur den inneren Stein gefertigt, richtig? Liegt dann die Aluminiumplatte direkt auf den C-Schienen auf? Oder Moosgummi? Oder EPDM dünn dazwischen?

 

Gruß

Robert

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Hallo Robert,

 

Ich lege einen 2mm dicken EPDM-Streifen dazwischen, der am Modul zwischen den Bohrungen aufgeklebt wird.

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Danke Markus für die hervorragende, vor allem sehr gut nachvollziehbare Beschreibung.

Saubere Ausführung, Kompliment. Die Sache mit dem Western Laderegler leuchtet mir absolut ein.

Fahre auch ein Delite, Lademöglichkeit unterwegs ist da schon ein Thema.

Bin gespannt was Du noch zum Sinus-Wechselrichter mitteilst.

 

Dirk

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Hallo,

 

Bevor die Solarmodule nun nahezu unlösbar mit der Trägerplatte verklebt werden, habe ich natürlich die Platten vorbereitet und zur Kontrolle komplett montiert. Damit die gewollte Distanz von 4-5mm zu Calidach zuverlässig eingehalten werden können, habe ich entsprechende EPDM-Streifen aufgeklebt. Dies sichert auch einen stabilen „Verbund“ der Platten mit dem Dach. Im Bereich der Befestigung der Tragplatten auf der C-Schiene des Daches habe ich ebenfalls 2mm EPDM-Streifen aufgeklebt.

 

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ibgmg_cali-solarset_23_1920.jpg

 

 

Bei der Erstmontage habe ich festgestellt, dass die gewählte Vorbiegung fasst etwas zu groß war. Der mittlere EPDM-Streifen hatte keinen Kontakt mehr zum Dach. Dies konnte ich aber manuell leicht korrigieren, so dass die Tragbleche jetzt unter leichter Spannung absolut formschlüssig mit exakt 5mm Abstand zum Dach aufliegen.

 

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Nach exakter Ausrichtung der Tragleche habe ich die Befestigungssteine über die Madenschrauben arretiert. Jetzt können die Bleche problemlos abgenommen und ohne weitere Justage wieder montiert werden. Die M8 - Schrauben zur Befestigung der Tragbleche habe ich ja als Senkkopf-Lösung direkt in die Tragbleche eingearbeitet.

 

Das passt perfekt und schaut absolut gut aus.

 

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Jetzt geht es dann weiter mit dem Verkleben der Solarmodule und der Vorverkabelung auf den Tagblechen :).

 

bearbeitet von ibgmg
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Hallo Markus,

Hut ab, dass die Tragbleche so gut passen! Hast du die Maße via Karton Schablone ermittelt?

Gibt es für das Tragblech eine Maßzeichnung? Wenn ja, würdest du diese teilen?

Ich denke die Maße zu ermitteln ist nicht ganz ohne, so dass später ein schöner paralleler Abstand zum Dach entsteht.

Viele Grüße Björn

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