12V Alternativnetz - Grundsatzfragen / Kapazitätsberechnung

    Hallihallo,


    nachdem ich mich durch gefühlte 200 Threads zu den Themen Solar / Autobatterie / 12V Netze gelesen habe, muss ich nun doch leider selbst eine Frage stellen.
    Mein Vorhaben teilt sich wie folgt auf:


    Zielvorgabe:
    Täglicher 6 bis 8 Stunden Betrieb eines ursprünglich 220V Verbrauchers, allerdings mit externem Netzteil, selbst für mich zu erkennen, 12V / 5A selbst am Gerät.
    Die 12V Angabe lässt mich hoffen bzw hat mich auf die Idee gebracht, dass ich das Gerät auch mit alternativen Energien (nicht nur im ) betreiben kann.


    Hier die Daten am Netzteil:
    [ATTACH=CONFIG]9499[/ATTACH]


    Zum Abgleich, die Daten am Verbraucher:
    [ATTACH=CONFIG]9500[/ATTACH]


    Die Idee:
    Verbraucher in der Anwendungzeit an eine Autobatterie (o.ä.) schliessen. In der anwendungsfreien Zeit soll die Autobatterie dann über Windkraft oder Solar (am besten beides) wieder geladen werden (Zum Laden der Autobatterie komme ich später bzw in einem anderen Thread bzw. mache mich extra noch mal schlau).


    Fragestellung (und tut mir leid, ich habe es mir nicht selbst herleiten können, zumindest nicht so, dass ich meiner selbst sicher bin)
    1. Wie errechne ich, ob und wie lange eine 12V Autobatterie (oder gibt es etwas besseres für diesen Zweck?) meinen Verbraucher versorgen kann?
    Kann die Batterie (die ja eigentlich ein Akku ist) das überhaupt?
    Wenn ja, bei welchen Ah / Batteriekapazität


    Meine (bisherige) Berechnung:
    Benötigter Strom = 5A
    Benötigte Zeit (max.) = 8Std.


    Q = A * t
    40Ah = 5 * 8


    Oder mache ich einen Denkfehler?
    Wenn ich richtig rechne und nach verfügbaren Autobatterien eine mit 120Ah kaufe, dann habe ich (wenn sie denn voll geladen ist) 3x 8 Std Betrieb des Verbrauches zur Verfügung. Oder?
    Und sieht so auch die Praxis aus?



    Weiterführende Gedanken zur Ladung der Batterie:
    Schafft man es überhaupt eine 120Ah (meinetwegen auch kleinere) in 16Std per Solar und/oder Wind wieder voll zu laden?
    Beim Thema Solar und Windladung stehe ich nämlich noch mehr am Anfang als bei der Verbrauchsberechnung.



    Falls ich einen geeigneten Thread übersehen habe, lasst es mich bitte wissen.


    Danke für eure Hilfe!
    Ahoi
    Micha

    Hallo Galahat,


    vielleicht hilft Dir das als Starter. Technische Detailfragen beantworte ich gern.


    Viele Grüsse


    Matthias

    They who can give up essential liberty to obtain a little temporary safety, deserve neither liberty nor safety.
    Benjamin Franklin (1775)

    Zitat von Waldschrat;110144

    vielleicht hilft Dir das als Starter. Technische Detailfragen beantworte ich gern.


    Danke, Waldschrat!


    Ja, öhm, tut es. Zumindest bleibe ich bei meiner aufgestellten Rechnung.
    V*A=W
    also
    12*5=60


    60Watt hat mein verbraucher also,
    macht nach deiner Linkempfehlung 480 Watt/Stunden pro Tag.


    Ergibt eine Solarkapazität von 472Wp
    macht eine Batteriekapazität von 332 Ah (!)


    Was in normaler Autobatterie gerechnet schon mal ganz schön bis sehr groß ist! *staun*


    ich würde ja jetzt gerne eine Frage stellen, weiß aber gerade nicht welche..... hmpfh....;-/

    Hallo Galahat,
    ich würde als Akku eine Versorgungsbatterie verwenden,wie sie in Booten und Cravans Anwendung findet .So viel ich weiß ist diese ,im Gegensatz zur Autostarterbatterie; technisch dazu ausgelegt auch etwas tiefer entladen zu werden.Würde auch eher zu dem doppelten an Amperstunden Speicher tendieren also ca. eher 80AH.Damit bleibt mehr Spielraum auch an weniger sonnigen Tagen.
    Beim laden über Solar auch nicht zu niedrig einsteigen theoretisch würde ein 50Watt Modul 4Amperstunden abgeben ...in der Praxis dürfte der Wert weit darunter liegen.
    Das wäre es von meiner Seite rein rechnerisch...allerdings bin ich auch selbst noch nicht voll in der Materie.
    Vielleicht hilft es doch ein wenig.


    Gruß Dominik


    [COLOR="silver"]- - - AKTUALISIERT - - -[/COLOR]


    480 Watt geteilt durch 12....macht 40 Amperstunden....aber zur Schonung der Batterie lieber etwas mehr....so würde ich das rechnen...

    Hallo Galahat,


    das ist eben das Handycap regenerativer Energien, das gern ausgeblendet wird. Bei Nacht ist es dunkel, an trüben Tagen beinahe dunkel und im Winter, wo bei uns die Sonne selbst in Süddeutschland gerade mal bei einer Tageslänge von 8h eine Kulminationshöhe von 17° hat, ist der Erntefaktor unterirdisch. Und Windkraft läuft sowieso nur an exponierten, windreichen Standorten und selbst da bei Windstille nicht.


    Die Angabe Wp erinnert mich immer an die "bis zu 30 km" Reichweitenangaben von PMR-Funkgeräten. 100 Wp heisst, dass die Solarzelle an einem klaren und nicht allzu heissen Sommertag (Hitze vermindert den Wirkungsgrad) bei exakter Ausrichtung auf die Sonne zur Mittagszeit 100W liefern kann. Nur wann hat man das schon?


    Also muss es die Batterie als Zwischenspeicher richten. 330 Ah ist übrigens nicht so schrecklich viel. Ich habe in meinem "Kleinlaster" (24V Bordnetz) zwei 100Ah-Batterien in Reihe. 300 Ah sind also mit drei großen Batterien darstellbar, die auch nicht so schrecklich viel Platz wegnehmen.


    Wie gesagt, Fragen willkommen.


    Viele Grüsse


    Matthias


    Nachtrag: Wer mit dem Gedanken spielt, grössere Kapazitäten an Bleibatterien zu Hause zu installieren, muss Sicherheitsmassnahmen planen. Die Batterien sollten auslaufsicher in einer geschlossenen Plastikwanne untergebracht sein, die Plastikwanne muss über eine Zwangsentlüftung nach aussen (d,h. Gebäudeaussenseite, freie Luft, nicht in den Lagerraum verfügen, da sich bei versehentlicher Überladung, z.B. Defekt des Ladereglers, hochexplosives Wasserstoffgas bilden kann. Ich weiss, wovon ich rede. Wir haben in unserem Ortsverband schon mal bei einem über Bleibatterien notstromversorgten Amateurfunkrelais sündteures Lehrgeld bezahlt.

    They who can give up essential liberty to obtain a little temporary safety, deserve neither liberty nor safety.
    Benjamin Franklin (1775)

    Zitat von Waldschrat;110154

    Nachtrag: Wer mit dem Gedanken spielt, grössere Kapazitäten an Bleibatterien zu Hause zu installieren, muss Sicherheitsmassnahmen planen. Die Batterien sollten auslaufsicher in einer geschlossenen Plastikwanne untergebracht sein, die Plastikwanne muss über eine Zwangsentlüftung nach aussen (d,h. Gebäudeaussenseite, freie Luft, nicht in den Lagerraum verfügen, da sich bei versehentlicher Überladung, z.B. Defekt des Ladereglers, hochexplosives Wasserstoffgas bilden kann. Ich weiss, wovon ich rede. Wir haben in unserem Ortsverband schon mal bei einem über Bleibatterien notstromversorgten Amateurfunkrelais sündteures Lehrgeld bezahlt.


    Eben! An soetwas habe ich bei einer Kapazität von >300Ah auch gedacht. :frowning_face:


    Um etwas die Hosen bezgl. der Anwendung herunter zu lassen, bei meinem Verbraucher handelt es sich um ein medizinisches Gerät und steht im Schlafzimmer! [CPAP Beatmungsgerät]
    Dort derartige Sicherheitsvorkehrungen zu treffen halte ich für nicht umsetzbar (bei mir).


    Ladung war extern geplant, d.h. Umbau am Gartenschuppen.
    Dort dann vielleicht zwei oder drei kleine aber ausreichende Akkus laden und lagern und je einen vollen mit ins Schlafzimmer nehmen, anschließen, fertig. Leermachen, zum Schuppen, aufladen.


    Um gedanklich mal einen Schritt nach hinten zu gehen.
    Gehe ich davon aus, dass ich mich nicht für einen finalen SHTF vorbereiten will, sondern einen Stromausfall bis 3 Tage dauer, dann müsste ich doch eigentlich auch mit einem bis drei kleineren Geräten oder Batterien klarkommen, oder?
    Die autarke Absicherung der Ladung über alternative Energien ist zwar optimal und ein wirklich schöner Gedanke, wenn es mir mit einfachen Mitteln aber schon gelingt ein bis drei Tage Ausfall abzusichern, dann habe ich viel gewonnen.
    (Denn ab der ersten Nacht ohne Beatmungsgerät wird es ungemütlich!)


    Daher zur ersten Fragestellung zurück, 40Ah (voll geladen) am Bett stehen haben und für eine Nacht ausfallgesichert zu sein?
    Anders gefragt, Akku oder Batterie direkt an den Verbraucher anschliessen? Oder bedarf es bei solchen "Eigenumbauten" noch irgendwas?


    Ich meine, der Trafo / Netzteil macht doch nichts anderes als von 220V auf 12V runterzuregeln, oder?

    Hallo Micha,


    deine Rechnung ist richtig, 40 Ah.


    Der Wirkungsgrad beim Aufladen eines Akku ist leider nicht 100%, du musst mehr Energie aufwenden als du nachher wieder rausholen kannst.
    Wikipedia nennt 5% bis 20% Mehrbedarf, je nach Akkutyp musst du also 126Ah bis 144 Ah laden um den Akku voll zu bekommen.
    Wenn das in 16 Stunden passieren soll brauchst du entsprechend 7,9 bis 9 Ampere Ladestrom pro Stunde.


    Mit Windkraft habe ich keine Erfahrung, aber eine kurze Suche führte mich hierhin: http://home.arcor.de/wewima-windtechnik/html/ertrag.html
    Der Durchschnittliche tägliche Ertrag für eine Anlage von 2,2m Durchmesser liegt demnach (keine Ahnung an welchem Standort) bei rund 300 Wh.
    Geteilt durch 12 bekommen wir Amperestunden: 25Ah


    Um deinen 3-Tagesbedarf an Energie also an einem Tag wieder aufzuladen brauchst du theoretisch entsprechend 5-6 von den verlinkten Windkraftanlagen.
    Wie man in den Diagrammen sieht wird es aber auch Tage geben in denen der Akku nach einigen Stunden bereits wieder voll ist und Zeiten in denen es mehr als einen Tag dauert.


    Bei Solar ist es so ähnlich, im Jahresmittel braucht es ungefähr 300 Watt Solarpanele und 8 Stunden knackige Sonne.
    Praktisch sieht es so aus daß im Sommer weniger Solarpanele reichen würden und daß im Winter die doppelte Menge nicht ausreicht.


    Noch ein Wort zum Akku:
    Autobatterien sind dafür gebaut um sehr hohe Ströme für einige Sekunden zur Verfügung zu stellen (Anlasser) und werden danach direkt wieder aufgeladen. Für andere Anforderungsprofile sind sie schlecht geeignet. Solar- oder Traktionsakkus sind wesentlich langlebiger wenn kleine bis mittlere Ströme über lange Zeiträume benötigt werden.


    Die Kapazität geht einher mit einer Angabe der Entladedauer, bei seriösen Herstellern sind auch mehrere Angaben möglich, z.B. 12V 105Ah(c20) 120Ah(c100)
    Bedeutet: Der Akku kann wahlweise 105Ah für 20 Stunden liefern = 5,25A pro Stunde oder 120Ah für 100 Stunden = 1,2A pro Stunde
    Wie man sieht schlägt die Physik hier nochmals zu Buche, je weniger Strom ich entnehme desto mehr Kapazität bekomme ich heraus.
    Darum ist ein größerer Akku wirtschaftlicher. Falls du dich entschließen kannst einen Akku zu nehmen der hundert mal mehr Kapazität hat als du Strom benötigst dann hast du einen besseren Entladewirkungsgrad als mit einem kleineren Akku. Natürlich ist das ein Kostenfaktor.


    Lebensdauer: Ein Akku kann nur wenige hundert mal komplett geladen und wieder entladen werden (seriöse Hersteller geben die Zahl an). Wenn der Akku jeweils nur halb entladen wird dann macht er das mehr als doppelt so lange mit. Die Lebensdauer ist also umgekehrt proportional zur Entladetiefe. Ein doppelt so großer Akku hält also mehr als doppelt so lange. Von daher ist der doppelt so hohe Anschaffungspreis über die Lebensdauer pro Jahr gerechnet günstiger.


    Ich höre hier mal auf, falls noch Fragen offen sind, gerne...


    Gruß,
    J.

    If you are looking to government for the answer, you obviously don´t understand the problem.

    Zitat von galahat;110158


    ... bei meinem Verbraucher handelt es sich um ein medizinisches Gerät und steht im Schlafzimmer!
    Dort derartige Sicherheitsvorkehrungen zu treffen halte ich für nicht umsetzbar (bei mir).


    Ladung war extern geplant, d.h. Umbau am Gartenschuppen.



    Hallo Galahat,


    ich kenne Deine Wohnsituation natürlich nicht, aber die Batterien müssen ja keineswegs im Schlafzimmer stehen - wo sie meiner bescheidenen Meinung nach schon aus Sicherheits- und Gesundheitsgründen nichts zu suchen haben. Jeder gut durchlüftete Platz taugt, Du erwähnst einen Schuppen, perfekt! Bei einer Wohnung im dritten Stock könnte es z.B. der Balkon sein. Da Wasserstoff, weil viel leichter als Luft, nach oben abgeht, erledigt sich das Knallgasproblem von selbst. Ins Schlafzimmer verlegt man sich dann halt eine 12V-Steckdose.

    Zitat von galahat;110158

    Gehe ich davon aus, dass ich mich nicht für einen finalen SHTF vorbereiten will, sondern einen Stromausfall bis 3 Tage dauer, dann müsste ich doch eigentlich auch mit einem bis drei kleineren Geräten oder Batterien klarkommen, oder?


    Also Dein Gerät braucht 60W. Macht bei 12V 5Ah, damit für eine Nacht `a 8 Stunden (darf ich Schlafapnoe als Behandlungsgrund vermuten?) 40Ah. Für Dein Szenario 3 Tage Stromausfall reichen also 120 Ah. Ich würde persönlich da ein wenig Sicherheitsreserve drauflegen und für mindestens 150 Ah votieren.

    Zitat von galahat;110158


    Ich meine, der Trafo / Netzteil macht doch nichts anderes als von 220V auf 12V runterzuregeln, oder?


    Stimmt. Runterregeln / Runtertransformieren, stabilisieren plus üblicherweise galvanische Trennung.


    Viele Grüsse


    Matthias

    They who can give up essential liberty to obtain a little temporary safety, deserve neither liberty nor safety.
    Benjamin Franklin (1775)

    Hallo Micha,


    habe einige Zeit geschrieben an meinem Text, in der Zeit hat sich ein Dialog entwickelt dem ich entnehmen kann daß es dir weniger um tägliche Nutzung von regenerativer Energie geht sondern mehr um ein Backup-System für deine Beatmungsmaschine.


    Unter diesem Gesichtspunkt wäre vielleicht eine Brennstoffzelle interessant: http://www.efoy.com/de/reisemobile-faqs.html
    Die kleinste, EFOY 600, würde den Job machen, zusammen mit einem Akku von ungefähr 60Ah.


    Der Preis ist relativ hoch, aber dafür hättest du pro Tankpatrone (10 Liter) mehr als 14 Nächte Betriebssicherheit.
    Wenn man sich Solarpanele, Befestigung, Verkabelung, Laderegler, oder Windkraft incl. Fundament, womöglich Statik, ... + großer Akku durchrechnet kommt man aber auch in diese Größenordnung.



    Gruß,
    J.


    P.S.
    40Ah als Ausfallsicherung für eine Nacht:
    Im Prinzip ja, jedoch müsste die Spannung von deinem Netzteil im Bereich von 13,8 Volt liegen um den Akku vollgeladen in Bereitschaft zu halten.
    Ob dem so ist müsstest du nachmessen, da bei geringerer Spannung, z.B. tatsächlich nur 12,0 Volt der Akku weniger als halbvoll gehalten wird und die Restbetriebszeit bei Stromausfall entsprechend kümmerlich sein wird.


    In dem Fall könnte man ein Relais zwischenschalten das mittels Arbeitskontakt dein Netzteil mit der Maschine verbindet und bei Stromausfall entsprechend über den Ruhekontakt auf den Akku umschaltet. Mit einem kleinen separaten Netzteil, wie es z.B. verwendet wird um Motorradbatterien zu überwintern, würde man die Selbstentladung ausgleichen und den Akku dadurch immer vollgeladen in Bereitschaft halten.

    If you are looking to government for the answer, you obviously don´t understand the problem.

    Hallo,


    deine 13,8 V zum laden einer Flüssigkeitsbatterie sind etwas zu wenig, zumindestens wenn sie in einer annehmbaren Zeit geladen werden soll. Im Fahrzeugbereich liegt der optimale wert bei 14,4V.
    Weiter würde ich bei einer Batterie nicht auf eine mit H2SO4 Füllung sondern mit Geelfüllung verwenden. Einmal entsteht kein Gas und zweitens kann sie nicht auslaufen.
    Ein ehemaliger Kollege von mir hat sein Haus (altes Bahnhaus in der Pampa) auf 12 V umgerüstet, das ist viele Jahre her und funktioniert super. Das einzige was noch mit 230V betrieben wird ist die Wama. Zum waschen und zum laden der Batterien hat er einen kleinen Generator, der die Solarzellen auf dem Dach unterstützen kann wenn es nötig ist.


    Gruß meramdo

    Ich würde Dir empfehlen mal zu überprüfen,ob das Gerät tatsächlich durchgehend 60W benötigt. Viele dieser Geräte haben eine Heizplatte zum vorheizen welche nicht permanent betrieben wird.(Befeuchter)


    Es könnte durchaus sein,das Du durchschnittlich nur um die 45-50W benötigst. Damit sieht die Rechnung schon mal etwas besser aus.


    Da es sich um ein unverzichtbares medizinisches Gerät handelt würde ich mir überlegen zum aufladen der Akkus tagsüber einen kleinen Generator einzusetzen.Mir persönlich wäre eine Solarlösung hier zu unsicher.


    Eine Anlage die Dir im Sommer genug Strom liefert kann Dich im Winter ganz böse im Stich lassen.


    Denkbar wäre eine Solarzelle um eine Erhaltungsladung für die Batterien zu ermöglichen solange diese nicht benötigt werden. Entsprechender Laderegler vorausgesetzt natürlich. Da ein Schuppen vorhanden ist ginge das sicher ganz prima.


    In sachen 12V Gerät: Nicht alle Geräte vertragen(permanent) den Strom einer Autobatterie. Diese liefert nur auf dem Papier durchgehend 12V. Bei Voller Batterie können es auch mal 13,5V sein. Wird die Batterie leer fällt die Spannung auch deutlich unter 12V. In einem Wohnmobilforum habe ich mal gelesen, das einige Geräte nach einem Jahr den Geist aufgegeben haben wenn sie Direkt an die Batterie angeschlossen wurden.


    Ein Spannungsregler wäre sicherlich aus Preppersicht angebracht.




    Gruß:Andreas