Solaranlage: Ausrichtung, Nachführung, Tag und Nacht

Solarstrom kostet nach dem Bau nichts mehr. Dafür liefert ein Panel nur, wenn es zur Sonne zeigt, und nachts gar nicht. Hier steht, wie viel auf jeder Welt ankommt, wie du ein Feld ausrichtest und wie du Panels und Akkus für eine Dauerlast planst.

Alle Zahlen sind mit denselben Formeln gerechnet wie im Solar-Rechner. Dort kannst du jedes Beispiel für deine Welt und Jahreszeit nachstellen.

Die Bauformen#

Panel	Nennwert	Fläche im Rechner	Anschlüsse	Bausatz
Sonnenkollektor	500 W	4 m²	Strom und Daten gemeinsam	Kit (Solarpanel)
Solarmodul (Dual)	500 W	4 m²	Strom und Daten getrennt	Kit (Solarpanel)
Solarmodul (flach)	500 W	4 m²	gemeinsam	Kit (Solarmodul Basic)
Solarmodul (Schwer)	500 W	4 m²	gemeinsam	Kit (Solarmodul Schwer)
Solar Panel (1x5)	2750 W	20 m²	gemeinsam	4 × Kit (Solarpanel)

Alle Panels haben dieselben Logikwerte: Horizontal und Vertical zum Ausrichten, Charge für die aktuelle Leistung, Ratio für den Wirkungsgrad der Ausrichtung, Maximum für die Leistung bei perfekter Ausrichtung. Eigenen Strom brauchen sie nicht.

Laut Spieldaten unterscheiden sich die 2-×-2-m-Bauformen in zwei Punkten, nicht in der Leistung:

• Flach und 45°: Das Solarmodul (flach) und das Solarmodul (gewinkelt) haben kein Drehgelenk. Horizontal und Vertical lassen sich zwar schreiben, bewegen aber nichts. Die Fläche zeigt immer so, wie du das Panel gebaut hast.
• Schwer (Heavy): Die schweren Bauformen wie das Solarmodul (Schwer) nehmen keinen Sturmschaden. Mehr dazu unten bei den Stürmen.

Was ein Panel wirklich liefert#

Der Nennwert ist keine harte Grenze. Das Spiel rechnet so, und der Rechner genauso:

1. Einstrahlung I = Solarkonstante ÷ Abstand zur Sonne². Die Solarkonstante ist 1367 W/m², auf Vulcan 2402 W/m².
2. Rohleistung = I · Fläche · Wetteranteil.
3. Liegt die Rohleistung über dem 1,4-Fachen des Nennwerts, wird sie gedämpft: P = roh ÷ log₁,₄(roh ÷ Nennwert). Bis 700 W Rohleistung kommt also alles durch.
4. Läuft an der Stelle des Panels gerade ein Wetterereignis, nimmt das Spiel 1,6 statt 1,4. Dann kommen bis 800 W ungedämpft durch.

Rechenbeispiel Mars: Im Jahresmittel kommen 592 W/m² an. Roh sind das 592 · 4 = 2367 W, also das 4,73-Fache von 500 W. log₁,₄(4,73) = ln 4,73 ÷ ln 1,4 = 4,62. Das Panel liefert 2367 ÷ 4,62 ≈ 512 W, wenn es genau zur Sonne zeigt.

Auf dem Mond sind es so rund 770 W, auf der Venus rund 1160 W. Auf Europa (rund 200 W) und Mimas (rund 60 W) bleibt die Rohleistung unter 700 W, dort wird gar nicht gedämpft – es kommt einfach wenig an.

Die Dämpfung verläuft nicht gleichmäßig. Zwischen 700 W und rund 1360 W Rohleistung sinkt die Leistung sogar: Bei 1000 W roh liefert das Panel nur 485 W, am tiefsten Punkt (1359 W roh) rund 457 W. Erst darüber steigt sie wieder. Deshalb kann weniger Licht mehr Strom bringen – siehe die Stürme unten.

Ausrichtung kostet schnell Leistung#

Der Wirkungsgrad hängt vom Winkel zwischen Panel und Sonne ab. Laut Spielcode gilt 1 − 2 · sin(Abweichung ÷ 2), begrenzt auf 0 bis 1:

Abweichung	Wirkungsgrad
0°	100 %
10°	83 %
20°	65 %
30°	48 %
45°	23 %
60° und mehr	0 %

Schon 30° daneben kosten also mehr als die Hälfte, ab 60° liefert das Panel nichts. Ebenfalls 0 W gibt es, wenn das Panel von der Sonne wegzeigt, während einer Verfinsterung durch den Mutterplaneten und wenn etwas zwischen Panel und Sonne steht. Das prüft das Spiel mit Strahlen: beim 2-×-2-m-Panel fünf (Mitte und vier Ecken), jeder verdeckte kostet 20 %. Das 1×5-Panel prüft je Segment einen Strahl. Steht Gelände vor der Sonne, ist es ganz dunkel. Schaden am Panel senkt die Leistung zusätzlich, im selben Verhältnis: 30 % Schaden heißt 30 % weniger.

Vertical lässt sich nur zwischen 15° und 165° stellen. Steht die Sonne tiefer als 15°, erreicht auch ein nachgeführtes Panel nicht mehr 100 %.

Tag und Nacht auf jeder Welt#

Ein Spieltag dauert fest 1200 s, auf dem Mond rund 1297 s. Die Tabelle zeigt ein 2-×-2-m-Panel bei klarem Wetter, berechnet über alle zwölf Jahresabschnitte des Rechners. „Tagesmittel“ heißt: über den ganzen Tag gemittelt, die Nacht mit 0 W eingerechnet.

Welt	Spitze je Panel	Tagesmittel nachgeführt	Tagesmittel flach	Nacht
Mars	484–553 W	rund 250 W	rund 64 W	555–645 s
Mond	754–783 W	rund 367 W	rund 125 W	642–653 s, dazu kurze Verfinsterungen
Venus	1154–1172 W	rund 565 W	rund 49 W	577–628 s
Europa	183–223 W	rund 72 W	rund 13 W	595–606 s, dazu 166–168 s Verfinsterung
Mimas	53–67 W	rund 21 W	0 W	575–625 s
Vulcan	643–1354 W	rund 446 W	rund 69 W	344–859 s

Was daraus folgt:

• Nachführen lohnt sich überall. Auf dem Mars bringt ein nachgeführtes Panel etwa viermal so viel wie ein flach liegendes.
• Mimas: Die Sonne steigt nur 30 bis 34° hoch. Ein flach liegendes Panel steht damit fast 60° daneben und liefert nichts.
• Europa: Jupiter verdeckt die Sonne jeden Tag rund 167 s lang. Die längste Dunkelphase dauert so bis zu 776 s.
• Vulcan: Die Jahreszeiten schwanken extrem. Die Nacht dauert zwischen 344 und 859 s – plane den Akku für die lange Nacht.

Panels und Akku für 1000 W planen#

Beispiel: Eine Basis auf dem Mars braucht rund um die Uhr 1000 W. Gerechnet wird mit dem ungünstigsten Jahresabschnitt (im Rechner Abschnitt 1: Nacht 645 s, Tagesmittel 249 W je nachgeführtem Panel).

• Panels: 1000 ÷ 249 = 4,02, also 5 nachgeführte Panels. Flach liegend bringt ein Panel in diesem Abschnitt nur rund 31 W – dafür bräuchtest du 33 Stück.
• Energie für die Nacht: Das Spiel zeigt Joule je Takt als „W“ an, ein Takt dauert 0,5 s. Also 1000 · 645 ÷ 0,5 = 1 290 000 J.
• Akku: Eine Station Batterie fasst 3 600 000 J. Mit 10 % Reserve bleiben 3 240 000 J, abzüglich der Selbstentladung von 10 J je Takt (24 000 J am Tag). Eine Batterie reicht.
• Kabel: Fünf Panels liefern mittags bis zu 5 · 553 = 2765 W. Das normale Kabel (5000 W) hält das. Bei zehn Panels wären es 5530 W – dann muss die Leitung vom Feld zur Batterie aus Schweres Kabel (gerade) sein.

Nachführen mit dem Tageslichtsensor#

Der Tageslichtsensor meldet, wo die Sonne steht: Activate ist 1 bei Sonnenlicht, Horizontal und Vertical geben die Richtung, SolarAngle den Winkel zwischen Sensor und Sonne. Alle Winkel beziehen sich auf den Sensor selbst. Bau ihn deshalb genauso ausgerichtet ein wie die Panels.

Sensor und Panel zählen die Winkel verschieden. Bewährt hat sich: Horizontal direkt übernehmen und Vertical mit einem Versatz umrechnen. Steht Ratio der Panels mittags deutlich unter 1, passen VERSATZ oder RICHTUNG nicht zu deinem Einbau – dann dort drehen.

Das Programm braucht einen Sensor mit dem Namen „Sonne“ und Panels mit dem Namen „Solarfeld“, alle im selben Netz wie das IC-Gehäuse. Nachts fahren die Panels in eine Parkstellung Richtung Sonnenaufgang:

# --- Solarfeld nach dem Tageslichtsensor ausrichten ---
define SENSOR 1076425094       # Tageslichtsensor (StructureDaylightSensor)
define PANEL -2045627372       # Sonnenkollektor (StructureSolarPanel)
define NSENSOR HASH("Sonne")         # Name des Sensors
define NFELD HASH("Solarfeld")       # Name aller Panels
define VERSATZ 90              # Grad: Panel vertikal = VERSATZ + RICHTUNG * Sensor
define RICHTUNG -1             # 1 oder -1, je nach Einbau
define VMIN 15                 # Grad: flacher kippt das Panel nicht
define VMAX 165                # Grad: steiler auch nicht
define PARKH 90                # Grad: Parkstellung horizontal
define PARKV 60                # Grad: Parkstellung vertikal
alias licht r0
alias h r1
alias v r2

start:
yield
# --- 1. Sonne lesen ---
lbn licht SENSOR NSENSOR Activate 0
bnan licht start               # kein Sensor mit diesem Namen
lbn h SENSOR NSENSOR Horizontal 0
bnan h start
lbn v SENSOR NSENSOR Vertical 0
bnan v start
# --- 2. Sensorwinkel in Panelwinkel umrechnen ---
mul v v RICHTUNG
add v v VERSATZ
max v v VMIN
min v v VMAX
# --- 3. Nachts parken, dann schreiben ---
select h licht h PARKH
select v licht v PARKV
sbn PANEL NFELD Horizontal h
sbn PANEL NFELD Vertical v
j start

Fehlt der Sensor, springt bnan zurück und die Panels bleiben stehen. Das ist gewollt: Ein NaN als Winkel zu schreiben, wäre schlimmer als Stillstand. Für andere Bauformen tauschst du nur den Hash in PANEL. Mehr zu Winkeln und Parkstellung steht in der Akademie, siehe unten.

Ohne Chip geht es auch von Hand: Die Solarsteuerung in einer Konsole stellt alle erreichbaren Panels gemeinsam ein. Der Sonne folgt sie aber nicht von selbst.

Stürme: anderes Licht und Schaden#

Ein Sturm ändert zwei Dinge: wie viel Sonne ankommt und, bei den meisten Stürmen, die Gesundheit der Panels. Die Tabelle zeigt ein nachgeführtes 2-×-2-m-Panel bei mittlerem Sonnenabstand, genau ausgerichtet und noch ohne Schaden:

Welt und Ereignis	Sonne laut Wetterdaten	klar	im Sturm	Schaden
Mars, Staubsturm	30 %	512 W	710 W	ja
Venus, Sturm	30 %	1164 W	806 W	ja
Europa, Schneesturm	30 %	202 W	60 W	ja
Vulcan, Aschesturm	5 %	866 W	334 W	ja
Mond, Sonnensturm	400 %	767 W	2711 W	nein
Vulcan, Sonnensturm	400 %	866 W	3154 W	nein

Warum der Mars-Sturm mehr bringt: 592 · 4 · 0,3 = 710 W Rohleistung. Das liegt unter 1,6 · 500 = 800 W und wird deshalb gar nicht gedämpft. Bei klarem Himmel sind es 2367 W roh, die auf 512 W gedämpft werden. Das ist kein Rechenfehler, sondern so steht es im Spielcode.

Sturmschaden: In jedem Takt trifft es jedes Panel im Freien mit 10 % Wahrscheinlichkeit mit 0,5 % seiner Gesundheit. Im Mittel sind das 6 % pro Minute. Ein Sturm dauert laut Wetterdaten 2 bis 10 Minuten, nach einem langen Sturm fehlen also im Mittel rund 60 % der Leistung. Die Ausrichtung spielt dabei keine Rolle, wegdrehen hilft nicht. Sonnenstürme richten keinen Schaden an. Die schweren Bauformen nehmen nie Sturmschaden – auf Welten mit Stürmen sind sie deshalb die bessere Wahl. Beschädigte Panels reparierst du mit Isolierband oder einer Glasplatte.

Häufige Fehler#

• Panel liefert am Tag 0 W: mehr als 60° daneben, verschattet oder von der Sonne weg gedreht. Ratio zeigt den Wirkungsgrad der Ausrichtung.
• Kabel brennt mittags: Das Feld liefert mehr als 5000 W über normales Kabel.
• Basis geht nachts aus: Akku zu klein oder Panels laden ihn am Tag nicht voll. Ein Netz ist nur versorgt, wenn die Erzeugung größer ist als der Bedarf.
• Leistung sinkt nach jedem Sturm: Die Panels sind beschädigt. Reparieren oder auf schwere Panels umsteigen.
• Flaches Panel folgt der Sonne nicht: Das flache und das 45°-Panel lassen sich nicht drehen.

Weiter#

• Rechnen für deine Welt: Solar-Rechner und Strom-Rechner
• Akkus richtig anschließen: Batterien und Speicher: Größen, Laden, Entladen, Transformator dazwischen
• Kabel und Trafos: Kabel, Sicherungen und Transformatoren richtig dimensionieren
• IC10-Akademie: Sonnenstand
• IC10-Akademie: Solar-Nachführung
• IC10-Akademie: Sturm-Modus