Anfrage für Photovoltaikanlage gestartet

Ich lese mal interessiert mit...

Schau dir mal die Victron Geräte an. Die decken das ab und sind Langzeit-insel-tauglich. Stehe jetzt auch vor der Entscheidung.

LG Milty

Die 48V sind für die Strecke von Dach zum Wechselrichter/Speicher nicht von Belang. Sie machen aber als Batterie-System-Spannung ab einer geplanten Abgabeleistung ab 3.000W auf jeden Fall Sinn.

Zwischen den Solarmodulen und der PV-Elektronik wird man im Bereich von mehreren 100V Gleichspannung (Strangspannung) liegen. Das hängt von den Gegebenheiten auf dem Dach ab und welche Eingangsspannung am Wechselrichter/Laderegler optimal ist.

Reine Einspeise-Wechselrichter werden von der Solarmodulseite z.B. ca. 400V angefahren. Die erreicht man z.B., in dem man 10 PV-Module mit z.B. 36V zu einem Strang zusammenschaltet, 10x 36V ergeben 360V. Man muss zur maximal zulässigen Eingangsspannung des Wechselrichters etwas Reserve lassen, weil Solarzellen bei Kälte eine höhere Spannung liefern, als bei Hitze. D.h. an einem sonnigen aber frostigen Wintertag liefert jedes Modul 1..3V mehr Spannung, macht bei 10 Modulen in Reihe dann 10...30V mehr Gesamtspannung.

Wie die Module auf dem Dach zu Strängen zusammengefasst werden, hängt wiederum von der Beschattungs-Situation auf dem Dach ab (durch Kamine, Antennen, Dachaufbauten, benachbarte Gebäude, Bäume etc.). Von der Verkabelung her am einfachsten ist ein Strang, an dem alle Module hintereinander hängen. Diese Methode bringt aber auch die meisten Nachteile bei Verschattung. Wird auch nur ein Teil eines Moduls abgeschattet, bricht die Leistung des gesamten Strangs massiv ein, wird ein Modul komplett oder "ungeschickt" beschattet (z.B. quer über alle Spalten mit Solarzellen), bricht die Leistung des ganzen Strangs komplett zusammen.

Will man ein Dach möglichst voll belegen und auch beschattungsgefährdete Bereiche nutzen, muss man die Module in mehrere Stränge aufteilen, so dass im Fall einer Beschattung maximal nur der betroffene Strang ausfällt, nicht aber die gesamte PV-Anlage.

Das wissen aber die Solarteure/Planer. Die schauen sich das Dach an und machen eine Sonnenstands-Simulation anhand von Luftbildern.

Grüsse

Tom

Schau dir gerne mal die Module von Solarwatt an. Glas-Glas und ein bisschen robuster gebaut. Ich habe die 60M letztes Jahr verbaut.

Ich bin gespannt auf dein Projekt

Hier mal ein paar Videos von Mitanlagen. Aber das muss selber jeder entscheiden. Ich habe mich schon lange gegen eine solch Mietanlage entschieden und ich glaube ich habe es richtig gemacht. Aber bei mir gehe ich auch von einer anderen Situation aus.

Und hier. ist aber eine kaufwerbung.

Wegen Kleinwindanlagen in der Praxis guckst du hier:

https://www.oeko-energie.de/produkte/windkraft/index.php

Die wissen wovon sie reden, die allgemeinen Bemerkungen zu lesen lohnt sich allemal.

In der Praxis läuft es darauf hinaus, dass fast immer für EFHs ein paar PV-Module zuverlässiger und mehr liefern.

Dann gibts da auch noch Nachbarschafts-Fragen, wenn der glaubt dass das Windrad ihn stört hast du ein Problem.

Zu den verlinkten Videos (das obere). Mit dieser Wortgewalt kann der glatt der nächste Bundeskanzler werden. Dazu braucht man nicht allzuviel Sachkompetenz im Detail, wie seine folgenden Ausführungen zeigen. Aber erstmal 4 Minuten Geschwurbel bis er zu Potte kommt.

Interessant wird es bei 4:06: "Sagen wir mal ne 3500 kW-peak-Anlage ... " 3.5 Megawatt für ein EFH mit 4000 kWh Jahresverbrauch ??? Anderthalb Stunden Vollast-Produktion und die 4000kWh sind da! Das wären übrigens rund 3500 m2 Kollektorfläche, die passen eher nicht mehr auf ein EFH-Dach.

Dann ist die Berechnung des monatlichen Stromverbrauches als 1/12 des Jahresverbrauches natürlich Unsinn (bei 4:50), die darauf beruhende Rentabilitätsrechnung folglich auch - denn im Sommer haste viel mehr Produktion bei vermindertem Verbrauch und den muss man zu schlechtem Preis einspeisen; im Winter macht die Anlage viel weniger und man muss viel mehr Strom zukaufen.

Dann bei 5:19 "bei den 3500kWh die die Anlage im Jahr erzeugt ... " Da wird offenbar Peak-Leistung, die eh nicht stimmen kann, siehe oben, mit Jahresproduktion verwechselt ??? Und wieso soll die Eigenverbrauchsrate konstant 40% sein? Das würde ja bedeuten, dass man im Winter, wenn die Anlage wenig liefert, weil halt im Winter wenig Sonne ist, auch wenig Strom braucht! Sorry, aber kompetent geht anders.

Die Vermieter von PV_Anlagen rechnen selber mit einem sehr viel spitzeren Bleistift. Das finanzielle Risko trägt nämlich der Mieter - du zahlst auch im Januar die Monatsmiete, was dann einen teuren Solarstrom geben dürfte. Würde sich die PV übers Jahr rechnen, würden die das finanzielle Risiko der Stromproduktion selber tragen wollen, die PV-Anlage auf eigene Rechnung betreiben und die Dachflächen mieten.

Noch was zu deiner Anlage: Du musst sehr darauf achten, dass aufgrund der Dachgeometrie und Ausrichtung nicht Teile eines Stranges (in Serie geschaltete Panels) verschattet werden, denn das vermindert sehr den Gesamtertrag. Der Gesamttrom eines Stranges ist nicht höher als der Strom des schlechtesten Teilpanels, und der fällt deshalb bei Teilverschattung stark ab. Weil du aber geringe Primärströme willst (das spart viel Kupfer und verbilligt die Montage und den Laderegler: 5 kW vom Dach sind bei 48 Volt immer noch über 100 Ampère Primärstrom, den der Lade- und/oder Einspeiseregler abkönnen muss) musst du, wenn du so viel Dach verwenden willst, viele Panels in Serie schalten.

Also sich von der ausführenden Firma den genauen Verschaltungsplan zeigen lassen und das dann auch selber nachprüfen. Billigfirmen mit Akkord-Montagetrupps schludern da gerne.

Ebenfalls wichtig: Einspeisen muss bei mehr als 3kWp dreiphasig erfolgen.

Das mit dem KO-Punkt Ersatzstrom würde ich mal genau durchrechnen:

Wie häufig hast du im Normalbetrieb Stromausfälle?

Was kostet 1kWH Stromautarkie über Akkuspeicherung im Haus? Wieviele kWh Akku braucht es, um den Bedarf über die gewünschte Zeit decken zu können?

Die Ersatzkosten am Ende der Lebenszeit solltest du als fixe Betriebskosten auf das Jahr oder noch besser auf die kWh Solarstrom umlegen, und hier nicht mit hoffentlich fallenden Akkupreisen allzu schön rechnen.

Eine jährliche Überproduktion der PV-Anlage fällt wenn überhaupt im Sommer an, die kann man mit vertretbarem finanziellen Aufwand nicht in den Winter hinüberretten.

Es ist viel kosteneffizienter bei gleicher Sicherheit, sich einfach einen guten zuverlässigen 2.5 kW Benzin-Stromerzeuger in die Garage zu stellen und es so einzurichten, dass man rasch auf Autarkie umgeschaltet hat, wenn man ihn braucht. Du kannst den Stromerzeuger nämlich als nicht wiederaufladbaren, aber beliebig haltbaren Akku mit etwa 3kWh Kapazität pro Liter Benzinvorrat auffassen. 3kWh in Bleiakkus wiegen etwa 100 Kilo.

Gut, Netflix oder Fussball-Endspiel werden dann erstmal unterbrochen, aber wenn man bei einem längeren Stromausfall auf das Nötigste zurückgeht, kommt man mit dem Stromerzeuger und einigen 10 Litern Sprit weit. Auf Dinge wie Wasserkocher und Elektro-Kochherd solltest du im Interesse deiner Akkus dann nämlich sowieso verzichten. Aber dafür steht ein Flaschengaskocher bereit - auch der ist billig und altert nicht.

Akku-Autonomie über viele Tage wird absurd teuer, und wenn der Strom wie so oft im Winter weg ist (siehe Münsterländer Schneechaos) kriegste die Akkus mangels Sonne auch nicht wieder voll. Wenn du die Akkus als Notstromversorgung verwenden willst, müssen sie auch immer ganz voll sein, d.h. die kurzzeitige Pufferfunktion (mal nen Regentag überbrücken) fällt dann auch weg.

Deswegen werden für praktisch alle Notstrom-Versorgungen in Gewerbe und Industrie Geräte auf der Basis von Verbrennungsmotoren vorgehalten.

Bei einem großflächigen und langfristigen Black-out ist der 2,5 kW Benzin-Stromerzeuger als Ersatz für eigene PV-Erzeugung mit Akkus sicherlich die wesentliche bessere Alternative bei Nacht und schlechtem Wetter , wenn man auf seinem Grundstück seine eigene Ölquelle nebst Raffinerie hat , oder zumindest einen Benzintank mit ein paar tausend Litern in der Garage.

Zitat von jp10686

5 kW vom Dach sind bei 48 Volt immer noch über 100 Ampère Primärstrom, den der Lade- und/oder Einspeiseregler abkönnen muss

Da ist ein Denkfehler drin. Die 48V Systemspannung hat man nur zwischen Laderegler-Ausgang, Batterie und Wechselrichtereingang. Vom Dach kommt die PV-Spannung immer in deutlich höherer Spannung. Ich betreibe eine 48V-Anlage mit 4kWp PV-Leistung, die Module sind in 3er-Strings verkabelt. Damit habe ich ca. 120V Strangspannung. Macht bei 4kWp 33,3A (bei 5kWp wären es rund 42A).

Ich hab die Strings selbst mit 6mm² PV-Leitung verkabelt und vom String-Sammler geht es mit (reichlich überdimensionierten) 25mm² zum15m entfernten Laderegler. Wie groß der Leitungsquerschnitt sein muss, kann man sich mit einem Leitungsrechner ausrechnen. bei meinen 33A und 15m Leitungslänge der Sammelleitung wären sogar noch 6mm² zulässig, um unter 3% Spannungsfall zu bleiben.

Bei 42A und 20m Leitungslänge würden 10mm² Querschnitt ausreichen.

Ich habe die 25mm² gewählt, um Ausbaureserve zu haben. Meine 4kWp sind auf dem Westdach, weitere 4kWp könnte ich auf der Ostseite und 2kWp auf der Südseite unterbringen, dann wäre ich bei theoretischen 83A (die aber praktisch kaum eintreten können, weil die Sonne nie gleichzeitig ideal auf West/Ost/Süd-Dach scheinen kann) und hätte bei meiner Leitungslänge sogar noch Luft bis 100A, falls ich mal ein "Repowering" mit besseren PV-Modulen mache.

Die zulässige Strangspannung am Laderegler-Eingang findet man im Datenblatt des Reglers. Meiner kann 150V ab. Deswegen habe ich die Strings so gewählt, dass ich auch im "worst case" (sonniger Wintertag bei -20°C) unterhalb der 150V-Grenze bleibe (bei Kälte steigt die Spannung von Solarzellen). Wenn man einen Regler mit z.B. max. 100V Eingangsspannung hat, dann muss man die Strings entsprechend kürzer machen, z.B. nur zwei Module.

Grüsse
Tom

Zitat von frieder59

Bei einem großflächigen und langfristigen Black-out ist der 2,5 kW Benzin-Stromerzeuger als Ersatz für eigene PV-Erzeugung mit Akkus sicherlich die wesentliche bessere Alternative bei Nacht und schlechtem Wetter , wenn man auf seinem Grundstück seine eigene Ölquelle nebst Raffinerie hat , oder zumindest einen Benzintank mit ein paar tausend Litern in der Garage.

Ich weiss nun nicht wie du liesest, aber aus meinem Beitrag sollte klar hervorgehen, dass der Stromerzeuger eine Ergänzung und nicht ein Ersatz sein soll.

Zitat von tomduly

Da ist ein Denkfehler drin. Die 48V Systemspannung hat man nur zwischen Laderegler-Ausgang, Batterie und Wechselrichtereingang. Vom Dach kommt die PV-Spannung immer in deutlich höherer Spannung. Ich betreibe eine 48V-Anlage mit 4kWp PV-Leistung, die Module sind in 3er-Strings verkabelt. Damit habe ich ca. 120V Strangspannung. Macht bei 4kWp 33,3A (bei 5kWp wären es rund 42A).

Ist wohl eine Definitionsfrage ... Wenn du einen 48V-Akkuspeicher mit 5kW lädtst, sind das jedenfalls über 100A, die aus dem Laderegler kommen.

Wie gross sind denn die Umwandlungs- und Speicherverluste bei modernen Systemen, wenn man von 120V auf 48V runter geht (--> Strom mal 2.5) und dann wieder von 48V auf 230V Wechselspannung wandelt? Da wäre es doch eigentlich logisch, die Akkubatterie ungefähr im Spannungsbereich der Panels zu halten?

Zitat von jp10686

Wenn du einen 48V-Akkuspeicher mit 5kW lädtst, sind das jedenfalls über 100A, die aus dem Laderegler kommen.

Das stimmt, am Ausgang des Reglers. Am Eingang liegt die Strangspannung an. Moderne Laderegler, die nach dem MPPT-Verfahren arbeiten, haben Wirkungsgrade im Bereich von 99% (z.B. die von Victron). Technisch gesehen ist ein MPPT-Regler wie ein Schaltnetzteil aufgebaut, das man von Laptops etc. her kennt. Eine Eingangsspannung wird in eine Wechselspannung mit hoher Frequenz "zerhackt", diese wird über einen HF-Trafo in den Bereich der gewünschten Ausgangsspannung transformiert und wieder gleichgerichtet. Je höher die Schaltfrequenz, desto geringer die Wandlungsverluste. Durch verändern der Schaltfrequenz kann man die Ausgangsspannung exakt einstellen und auch die Belastung des Eingangs (der MPPT-Regler versucht, die Solarmodule im optimalen Arbeitspunkt (maximum power point, mpp) zu betreiben, dieser Arbeitspunkt wandert je nach Bestrahlung, Zellentemperatur etc. Deswegen fährt der MPPT-Regler in Intervallen immer wieder die Belastung der Module etwas runter und wieder rau, bis der Punkt wieder gefunden ist, an dem das Produkt aus Modulspannung und -strom maximal ist, den Vorgang nennt man Tracking - deshalb MPPT-Regler.

Bei einfachen PWM-Regler (das sind alle Solarregler, die kein "MPPT" im Datenblatt oder im Namen haben) ist es dagegen tatsächlich so, dass die Eingangsspannung möglichst nah an der gewünschten (maximalen) Ladespannung liegen sollte. Typisch sind z.B. 18V Modulspannung am Eingang des PWM-Reglers, um ein 12V-System zu laden (die Batterie braucht im Ladeprozess je nach Typ bis zu 14,4V), bei 24V-Batterie entsprechend 36V und bei 48V-Batterie dann 54V Spannung von den Solarmodulen. PWM-Regler reichen die Modulspannung 1:1 durch an die Batterie und schalten sie in unterschiedlich langen Impulsen ein bzw. aus (pulse width modulation - PWM), dadurch stellt sich an der Batterie effektiv eine Gleichspannung ein, die je nach Puls-Pausen-Verhältnis gleich hoch wie die Modulspannung oder einstellbar niedriger gesetzt werden kann. Problem dabei: die Modulspannung, die oberhalb der jeweils benötigten Batteriespannung liegt, kann nicht in Ladeleistung umgewandelt werden, der Wirkungsgrad ist deutlich geringer, als bei MPPT-Reglern.

Hier auch nochmal kurz und knapp im Vergleich erklärt.

Grüsse

Tom

Zitat von jp10686

Ist wohl eine Definitionsfrage ... Wenn du einen 48V-Akkuspeicher mit 5kW lädtst, sind das jedenfalls über 100A, die aus dem Laderegler kommen.

Wie gross sind denn die Umwandlungs- und Speicherverluste bei modernen Systemen, wenn man von 120V auf 48V runter geht (--> Strom mal 2.5) und dann wieder von 48V auf 230V Wechselspannung wandelt? Da wäre es doch eigentlich logisch, die Akkubatterie ungefähr im Spannungsbereich der Panels zu halten?

Nein. Das ist absolut nicht logisch!

Du vergisst, dass die Leitungsverluste bei hohen Strömen (also niedrigen Spannungen) wesentlich höher sind als die Wandlerverluste. Noch dazu braucht man halbe Kupferbergwerke, um den Strom vom Dach bis zur (aus Temperaturgründen idealerweise im Keller stehenden) Batterie zu bekommen.

Noch dazu haben Wechselrichter sowie Ladeelektronik zumeist einen vergleichsweise niedrigen Eingangsstrombereich.

DC-Seitig werden normalerweise Spannungsniveaus von mehreren 100V gefahren (um Leitungsquerschnitt und Spannungsabfall so gering wie möglich zu halten). Der Fronius Symo z.B. hat einen Spannungsbereich von 150-595V. Da wären sogar die 120V von tomduly zu niedrig.

Langer Rede kurzer Sinn: Hohe Spannungen und dadurch niedrige Ströme sind trotz notwendigem DC-DC-Converter und dessen Verluste billiger und effizienter als ein PV-System mit 48V!

Hinzu kommt, dass ja sowieso ein Laderegler notwendig ist. Das kann entweder (wie bereits beschrieben) ein primitiver und ineffizienter PWM-Regler sein, oder ein (teurerer aber dafür mehr Ertrag bringender) MPP-Tracker.

Da man diesen Laderegler ohnehin nicht sinnvoll weglassen kann, kann man gleich das PV-Spannungsniveau so hoch ansetzen, dass man gerade noch innerhalb der Vmax bleibt.

Danke für die ausführlichen und detailtreuen Erklärungen!

Als simpel gestrickter Praktiker würde ich einfach mal die PV-Fläche etwas grosszügiger dimensionieren, zumal ja meist nicht die vorhandene Fläche limitierend ist. Ob die Lade- und Wandlerverluste dann 95 oder 98% betragen, ist zwar sehr interessant, aber nicht wesentlich.

Aber das Hauptptoblem an der ganzen Geschichte, nämlich wie man den Strom selber aufbewahrt, das scheint mir doch wesentlich weniger elegant gelöst zu sein als die Batterieladung mit der oben beschriebenen MPPT-Technik.

Vor allem wenn es um mehr gehen soll als die simple Tag-Nacht-Pufferung oder die Überbrückung eines sonnenlosen Tages, also etwa um die wochenlange Autarkie im Winter, scheint mir noch kein anderer bezahlbarer Weg als ein Notstromer zu existieren.

Das liegt schlicht daran, dass im Winter die Sonne fast nichts macht, auf 50 Grad Nord und bei den typischen sonnenlosen Wetterlagen im Winter kommt nun mal fast nix bei den Panels an. Da kann man entweder sich den Keller mit teuren Akkus zubauen oder eben für solche hoffentlich seltenen Fälle auf anderes ausweichen.

Ich habe das durchgerechnet, ich wohne auf 46 Nord auf 1000m in einer auch im Winter nebelfreien und sonnigen Gegend, bin also gegenüber den meisten hier im Forum diesbezüglich privilegiert. Eine Akkubatterie lohnt sich selbst hier einfach hoffnungslos nicht.

Wenn man die Elektroverbraucher auf das wirklich nötige runterfährt (Kühlschrank, Licht, Heizungssteuerung bei Stückholz oder Pellets) und sich vorher schon Gedanken über stromsparende Geräte gemacht hat, kommt man mit sehr wenig Strom aus und man braucht auch nicht kubikmeterweise Treibstoffvorrat. Elektrisch kochen ist dann natürlich kein Thema, und wer nur eine Wärmepumpe als Heizung hat, hat ein Problem. Den Kühlschrank kann man im Winter an einen kälteren Ort stellen, was sehr viel beim Verbrauch ausmacht; im Sommer ist es egal.

Hier sehe ich ein grundsätzliches Problem für die Zukunft: Bei Neubauten werden fast nur noch Wärmepumpen mit PV auf dem Dach für Heizung und Warmwasser installiert. Auch Altbauten werden immer mehr so umgerüstet. Von März bis Oktober eine feine Sache, aber im Winter erzeugen die Dinger eine hohe Grundlast an Stromverbrauch, der "irgendwie" gedeckt werden muss.

So etwas primitives wie einen Holzofen mit Kochplatte hat kaum einer mehr, macht halt Dreck und das Holz braucht Platz. Dabei haben die Dinger für den Notfall den unbezahlten Vorteil, dass sie so primitiv sind, dass nix kaputtgehen kann und dass der Brennstoff mindestens hier wo ich wohne jederzeit vorhanden ist.

Um auf die Ausgangsfrage zurückzukommen: PV für den Normalbetrieb, im Autarkiefall nur für Licht und Kühlschrank. Unsere Gesellschaft ist derartig auf Strom angewiesen, dass im Falle des grösseren Blackouts sowieso gar nix mehr funktioniert - dann hat man auch im Häuschen mit der autarken PV-Anlage vermutlich andere Probleme, als wie man den HomeServer am Laufen hält.

Die Tendenz geht immer mehr zu hochvolt-akku-packs.

48v hat den vorteil, das man auch für ein notfall Backup mit kleinem akku starten kann.

Laderegler gibt's auch mit hoher spannung, aber wird entsprechend kostenintensiv. Bei victron kostet das 450v 100a modell über 1000 eur.

Üblich sind 150/250v bei victron.