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Hier stelle ich den Umbau meiner momentan vorhandenen Solaranlage vor.
Die Anlage ist März 2005 in Betrieb gegangen und hatte (leider) 1 Jahr Zwangspause.
Insgesamt sind 1700 KW/h Leistung bis heute (Mai 2009) erzeugt worden.
Folgende Aspekte sollen berücksichtigt werden:
- Nutzung der Energie im gesamten Haus
- Größere Solarfläche
- Größerer Pufferspeicher in Form von Batterien
- Echt-Sinuswechselrichter für den Problemlosen Betrieb von Fernsehgeräten, Musikanlage insbesondere meiner Röhrenverstärker und anderer Geräte.
- Umbau der Anlage auf 24V
Nutzung der Energie im gesamten Haus:
Hierfür habe ich vom Dachboden nun einige Kabel gezogen. Dazu zählen: ins Wohnzimmer zum Fernseher sowie ins Arbeitszimmer zum dort stehenden Computer.
Der Fernseher kommt mit Receiver auf seine 115W im Betrieb.
Der Computer mit TFT Monitor auf gut 120W während einer Rechenphase.
Der Fernseher läuft am Tag gut 5 Stunden. Der PC kommt auf seine 4 Stunden. Am Wochenende erfahrungsgemäß etwas mehr.
Damit komme ich auf knapp etwas über 1 KW/h je Tag. Hinzu kommt noch der Verbrauch von meinem Zimmer. Hierbei handelt es sich Täglich um ca. 4 Stunden PC mit gut 100W. Also nochmal 0,4 KW/h je Tag.
Ich rechne nochmal für Licht im Haus 0,6 KW/h je Tag ein.
Dies entspricht 2,0 KW/h je Tag im Durchschnitt. Mit meiner jetzigen Modulleistung, effektiv 18A Ladestrom bei 14,4V also gut 260W, kann ich ca. 1,2 KW/h je Tag erzeugen. So sind wir also schon beim nächsten Thema.
Größere Solarfläche:
Die Solarfläche soll nun effektiv Wachsen. Hierbei werde ich mich für eine etwas ausgefallene Methode entscheiden. Bekanntlich verwendet man für 12V Inselanlagen Module von 16-18V Effektivspannung und einen normalen Shunt-Laderegler, wie ich ihn momentan auch habe. Diese Art von Ladereglern “verbräht” die Spannungsdifferenz von der Modulspannung zur Ladespannung von 14,4V. Diese liegt je nach Erwärmung der Module zwischen 2-4V. Das bei gut 19A Modulstrom macht immerhin 38-76 Watt aus!!!
Daher werde ich Module mit höherer Spannung verwenden die eigentlich zur Netzeinspeisung gedacht sind. Diese sind um einiges Günstiger zu bekommen als die 18V Module. Ein spezieller, so genannter MPPT-Laderegler kommt nun zum einsatz. Sie funktionieren wie ein Step-Down Wandler. Die Spannung wird herunter gesetzt, die Ampere dafür hoch. Die Ausgangsleistung ist (abgesehen der Verluste) gleich der Eingangsleistung. So kann die volle Leistung der Module ausgeschöpft werden. Zudem spart man sich dicke Kabelquerschnitte von den Modulen zum Regler.
Die Wahl fiel auf 4 Stück 150Wp Module sowie den MPPT Regler 30A von IVT
Größerer Pufferspeicher in Form von Batterien:
Auch so eine Sache. Man kann eigentlich nie genug Pufferspeicher haben um schlechte Tage zu überbrücken und auch in seiner Abwesenheit keinen Strom unnötig in den Modulen zu lassen. Daher werde ich die bereits vorhandenen 400Ah Speicher auf 2640Ah erweitern. Kern der Erweiterung ist eine Staplerbatterie mit 24V 1120Ah. Man muss ab und zu mal in ebay reinschauen oder einfach beim nächsten Staplervertrieb nachfragen ob die nicht noch eine rumstehen haben. Meistens sind sie zu schwach für den weiteren Betrieb in einem Stapler. Der maximale Entladestrom ist nichtmehr gegeben. Die Kapazität ist allerdings noch voll da. Und wir wollen ja keine 300A auf einmal rausziehen. Von daher ist dies eine sehr Kostengünstige Lösung.
Echt-Sinuswandler:
Am falschen Ende sollte man wirklich nicht Sparen! Sinus-Wechselrichter kosten nicht sehr viel mehr als die billigen Trapez-wechselrichter, bringen aber viel mehr. Nicht nur wegen dem höheren Wirkungsgrad. Ich werde einen 700W sowie einen 3000W Wechselrichter verbauen, welche zentral alle Abnahmestellen versorgen werden.
Los Geht´s!!!
Heute habe ich den Wechselrichter und den Laderegler bekommen. Ich fange mit dem Lageregler an.
Schon beim entfernen der Packung fiel mir das hohe Gewicht auf. Das Gehäuse besteht aus Metall was mir sofort einen Positiven Eindruck, auch wegen dem Gewicht, bescherte. Die Schraubklemmen sind Massiv und nehmen bis 16mm² alles auf. Dabei handelt es sich nicht um diese Billigen Schraubklemmen wo nur die Schraube selbst auf das Kabel drückt!!! Das Gerät ist mit Lüftungsschlitzen versehen was eine gut Belüftung zu erwarten lässt. Dazu kommt noch ein Temperaturfühler sowie die Möglichkeit eines Displays anzuklemmen.
Bei den Aus- sowie Eingängen befinden sich noch Status LED´s. Links für die ausreichende Modulspannung, Mitte für die Aktivierung des Lastkreises sowie Rechts für verpolt angeschlossenen Batteriespeicher.
Die Inbetriebnahme gestaltet sich recht einfach. Batterie anschließen, Module anschließen, Last anschließen. Danach wird durch betätigen eines Knopfes der Ladeprozess gestartet. So gibt es auch beim Verkabeln während Sonne keine Funken oder Blitze. Durch erneutes Betätigen wir der Lastausgang freigeschaltet. Die Grüne LED leuchtet. Dabei ist zu hören, dass dies mittels eines Relais geschieht. Ein Verlustfreies schalten was die billigen Laderegler nicht haben.
Negative Aspekte gibts bei mir für die recht schwach ausfallende Statusanzeige der Batterie. Eine RGB-LED hätte es schon sein können. Zudem sicher einfach, aufgrund des integrierten Mikrocontrollers, zu realisieren.
Der Erste Test:
Nach dem Anklemmen des Ladereglers und drücken der Taste war noch etwas am Modul- sowie Ladestrom zu sehen. Es war zwar schon 19 Uhr, aber trotz dessen waren 5 Ampere Modulstrom noch vorhanden. Ein Blick auf den Ladestrom war schon nicht schlecht. Ganze 7 Ampere! Das heisst bei wenig Sonne habe ich momentan eine Leistungssteigerung von 40%! Das macht schon was her.
Weiter geht´s mit dem Wechselrichter
Ich habe mir bei ebay einen Wechselrichter von Waeco mit 700W dauerlast recht günstig geschossen. Der Wechselrichter hat zudem eine Nulllastabschaltung was erlaubt, dass sich dieser selbstständig in den Standby fährt wenn keine Last angeschlossen ist.
Da die Batterieeinheit später noch an das BHKW angeschlossen werden soll, werden die Verbraucher noch etwas erweitert. Hierzu habe ich mir noch einen 3000W Sinuswechselrichter besorgt, welcher auch große Verbraucher versorgen kann. Zudem kann er 15 Minuten lang sogar 4500W leisten und einen Spitzeneinschaltstrom von 8000W!
Hierzu einige Bilder:
Der Wechselrichter wird mit 50mm² Kabel an die Batteriebank angeschlossen.
Update 10.4.2010:
Der Wechselrichter wurde entsprechend montiert. Bei dem extremen Gewicht von ca. 25 KG verwende ich durchgehende Gewindeschrauben M8. Der kleine Wechselrichter ist Trafolos und daher ziemlich leicht.
Neben dem Wechselrichter sehen wir noch den Stromzähler, sowie FI-Schutzschalter, Leistungsschutzschalter und ein einschalverzögertes Zeit-Relais. Da die Wechselrichter am Ausgang dauerkurzschlussfest sind MUSS unbedingt diese Sicherungpalette DIREKT hinter dem Wechselrichter angebracht werden. Die Umschaltung zwischen Netz und Solarstrom erfolgt direkt in der Unterverteilung. Dazu gleich mehr.
Laderegler sowie Amperemeter:
wie man an den Anzeigen sieht, läuft die Anlage momentan bei voller Ladeleistung. Bei der blauen Kiste (rechts) handelt es sich um einen LEM Stromwandler. Dieser kann im gegensatz zu den einfachen Stromwandlern auch Gleichstrom messen. Dabei wird ein Hallwandler eingesetzt. Dieser erfasst den Modulstrom.
Das mittlere Zeigerinstrument ist abgeklemmt, es ist noch aus der Zeit der 12V Batteriespannung und kann nun nicht mehr verwendet werden. Das sieht alles noch etwas Chaotisch aus, da ich mir noch nicht ganz sicher bin wie ich die komplette Ausführung machen werde. Ich denke es wird später ein Mikrocontroller alle Messwerte erfassen und entsprechende Werte, Diagramme, ect. auf einem Display ausgeben. Selbstverständlich werde ich darüber berichten! =)
Die Batteriebank: (zurzeit etwas über die hälfte, etwa 700 Ah)
Die Batterien haben ein automatisches Füllsystem für das Batteriewasser sowie eine vorgesehene Säureumwälzung. Diese wird auch noch angeschlossen. Dabei wird Luft in die Zellen gepumpt, die Säure zirkuliert und ein besseres Lade-/Entladeverhältnis erreicht. Wir sprechen bei Bleibatterien von einem Faktor von 0,8 ohne Umwälzung bzw. 0,9 mit Umwälzung. Zum vergleich: eine NiMh-Zelle kommt auf etwa 0,55!
damit ist unsere kleine Rundreise auf dem Dachboden vorerst beendet. Wie schon gesagt wenden wir uns nun der automatischen Netz/Solarumschaltung in der Unterverteilung zu. Ich habe die Sicherungen welche umschaltbar sein sollen auf zwei Umschaltkreise aufgeteilt. Auf gleichmäßige Belastung achten! Angeschlossen wurden Verbraucher, welche oft und kontinuierlich laufen. Z.b. Kühlschränke, Gefriertruhe, Lichter, Heizverteiler (Fußbodenheizung), usw. Darauf achten, dass gerade bei Induktiven Lasten wie Kühlschränken, der Wechselrichter einen hohen Einschaltstrom liefern kann.
In der Unterverteilung kommt direkt das Kabel vom 3KW Wechselrichter an. Der kleine Wechselrichter ist hier nicht mit eingebunden. Die Verbraucher habe ich alle an die Sicherungen nebeneinander geschaltet. So verwende ich einfach die üblichen Sammelschienen VOR den Sicherungen und muss keine Brücken legen.
Die komplette UV:
verantwortlich für das Umschalten von Solar/Netz sind K1 und K2. K3 und K4 sind für das BHKW, dazu aber mehr auf der BHKW-Seite.
K1 und K2 sind Koppelrelais mit Stecksockel und je 4 Umschaltern. Die Kontaktbelastbarkeit liegt bei 10A je Umschalter. Es sind pro Relais immer zwei zusammengefasst, was 20A Umschaltlast bereitstellt. Die Relaisspulen sind direkt mit dem Wechselrichterkreis verbunden. Sprich, wenn der Wechselrichter läuft sind die Relais angezogen, wenn nicht dann nicht (logisch oder? =) Der Wechselrichter hat (leider) für unsere Zwecke ungeeignet einen Soft-Start. Durch das langsamen Hochfahren der Ausgangsspannung spinnen die Relais, und die FI-Schalter am Wechselrichter und am Netz fliegen durch. Dafür ist das Zeitrelais (ihr könnt euch erinnern) auf dem Dachboden. Dies schaltet erst nach 3 Sekunden ein. Nach dieser Zeit ist der Wechselrichter komplett hochgefahren und die Relais ziehen sofort an. Aufgrund ungleicher Phasenlage zwischen Netz und Wechselrichter kann es passieren, dass der Leistungsschutzschalter beim umschalten am WR rausfliegt. Daher werde ich noch ein Zeitrelais montieren, was die beiden Relais in der Unterverteilung nacheinander anziehen lässt. Damit sollte dies behoben werden.
Wichtig ist auch das passend zu Kennzeichnen. Nicht das irgendwann ein Elektriker kommt der keine Ahnung hat, dass Solarstrom in der UV ist und eine gewischt bekommt.
mit diesen Verbrauchern kommen wir auf gut 6-8 KW/h pro Tag.
Achja nochwas!!!!
Wer Interesse an den “alten” Teilen wie Wechselrichter 150W Sinus sowie 600W Trapez, Laderegler 20A hat, soll sich melden. Sie stehen zum Verkauf.
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