[Captain-Chaos]

Ich habe da mal was ganz neben der Reihe. Und zwar überlege ich mir einen Fotovoltaik-Modul auf meinen Balkon zu stellen. Nachmittags habe ich dort direkte Sonne und sonst ist er auch sehr hell. In meiner Überlegung hatte ich ein Modul in mit den Ausmaßen von 1007x652mm Betracht gezogen, das eine Leistung von 87Wp bringt. Also 17,4Volt bei 5,02Amperé. Mit diesem Modul möchte ich direkt ins Netz einspeisen. Dafür brauche ich ein Spannungswandler, der aus den 17,4V Gleichstrom 230/50Hz Wechselstrom in Sinus wandelt. Die käuflichen Spannungswandler auf dem Markt sind sehr teuer und ich denke, das geht auch einfacher und billiger. Gibt es dafür irgendwelche gesetzlichen Auflagen, um einen solchen Spannungswandler betreiben zu dürfen? Ich denke mal, einen schöneren 50Hz Sinus als den aus dem Netz bekomme ich hin...mit eurer Hilfe.

[Rumgucker]

Es geht nicht um einen schöneren Sinus sondern um einen der jeweiligen Netzspannung angepassten Rückstrom. Das ist richtig abgehobene Energietechnik.

Wenn Du da was falsch machst, gibts im einfachsten Fall eine höhere Stromrechnung. Im schlimmeren Fall gibts ne Anzeige vom Stromversorger. Und im allerschlimmsten Fall springt die Feuerschutzversicherung eben nicht ein.

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Empfehlenswert ist dagegen die Aufladung eines Autoakkus und die Versorgung Deines PCs über einen kleinen Spannungswandler aus diesem Akku - ganz am Stromnetz vorbei.

[Captain-Chaos]

Eine Autobatterie zu laden hatte ich auch angedacht, aber eleganter finde ich es trotzdem ins Versorgernetz zu speisen.

1. Es gibt weniger Verluste
2. Solarstrom einzuspeisen wird finanziell unterstütz, ich bekomme mehr Euros für meinen selbst erzeugten Strom, als ich für den Bereitgestellten bezahlen muss.

Zitat:Wenn Du da was falsch machst, gibts im einfachsten Fall eine höhere Stromrechnung. Im schlimmeren Fall gibts ne Anzeige vom Stromversorger. Und im allerschlimmsten Fall springt die Feuerschutzversicherung eben nicht ein.

Vielleicht habe ich deswegen so wenig über das Thema im Internet gefunden.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Captain-Chaos
1. Es gibt weniger Verluste

Das glaub ich nicht.

Zitat:Original geschrieben von Captain-Chaos
2. Solarstrom einzuspeisen wird finanziell unterstütz, ich bekomme mehr Euros für meinen selbst erzeugten Strom, als ich für den Bereitgestellten bezahlen muss.

Aber nur, wenn Du ne zugelassene und fachmännisch installierte Anlage vorweisen und abnehmen lassen kannst.

Zitat:Original geschrieben von Captain-Chaos
Vielleicht habe ich deswegen so wenig über das Thema im Internet gefunden.

Mich würde die Schaltungstechnik für einen wirklich effektiven Ladewandler interessieren. Gerade bei Deinen Solarzellen muss der Wandler ja hoch- und auch runtertransformieren können. Das ist nicht trivial!

[ChocoHolic]

Natürlich gibt es weniger Verluste wenn man ins Netz einspeist.
Der Wirkungsgrad von Blei-Akkus ist bescheiden und wenn man die Herstellenergie mitrechnet wirds sehr bescheiden!!!

In der Elektronik selber wird man natürlich besser wegkommen wenn man nur von 17Vdc auf Batteriespannung wandeln muss, anstatt von 17Vdc auf 230V/ac.

Aber jetzt bin ich platt Gucki:
Dein Kommentar hinsichtlich Zulassung ist ja richtig wohlerzogen.
Hast du heute kein Frühstück gekriegt?
Sonst bin ich hier doch immer das Weichei, das auf Einhaltung von Sicherheit / Zulassung etc. hinweist...

[Rumgucker]

@Choco.... Du Dödel, Du

Ich versuch den jungen Mann mit allerlei psychologischen Tricks von der 380V-Schiene runterzubringen und auf die 12V-Akku-Technik aufzusetzen.

Erstmal gehts mir um den ansonsten zu befürchtenden User-Schwund.

Zweitens halte ich die Energieeinspeisung ins Netz für eine äußerst komplexe Materie. Die mir bekannten Wandler sind zweistufig und freuen sich (bei kleinen Eingangsspannungen) schon über Wirkungsgrade von "> 0.8". Erst bei sehr hohen Eingangsspannungen (> 100V) erreichen die Dinger über "0.9".

Und drittens hat ein mit einer guten Elektronik gepflegter Akku IMHO einen Wirkungsgrad von 0.95 (Verhältnis reingesteckter Ladung zu entnommener Ladung) und ein gut ausgelegter Niedervolt-Ladewandler wird es auf 0.9 bringen, also in der Summe mit 0.85 ohne weiteres besser als die Wandler für die Netzspeisung.

Viertens ist eine Abnahme der Anlage bei unzugelassenen Einzelkomponenten wirklich unmöglich. Die Energieversorger hassen die Einspeiser. Wenn die irgendwas Negatives feststellen, machen die Terror. Und die Anlage wird bei der Abnahme wirklich genauestens geprüft. So achten die Versorger sehr genau darauf, dass auch wirklich eine Wirkleistung zurückgespeist wird. Man muss also auf Spannung UND Strom aufpassen, denn nur auf das einer oder nur auf das andere zu achten reicht nicht, wenn man an die äußerst komplexen Lasten im Nahbereich (TV-Schaltnetzteile, 30kW-Durchlauferhitzer mit elektronischer Regelung, Elektroherde, Schweißgeräte) und die Umspanntrafos im ferneren Bereich denkt. Einen Wandler so auszulegen, dass er mühelos mit induktiven Lasten oder (im nächsten Moment) mit kapazitiven Lasten klar kommt, halte ich nicht für trivial. Ich bezweifel, dass auch nur ein einziger User von uns die Expertise zum Entwurf eines derartigen Energiesystems hat. Nicht zu vergessen, dass wir alle drei Phasen bearbeiten müssen, denn nur eine Phase zu traktieren fände der Energieversorger bestimmt lustig. Die reguläre Amplitude im Drehstromnetz beträgt ein halbes Kilovolt. Bei Blitzeinschlag mehr. Das ist nichts für uns.

...insofern sprachen alle meine Überlegungen dafür, von der Kräfteverschwendung auf der Hochspannungsseite abzuraten und dafür lieber nen 12V-Akku mit Solarzellen aufzuladen.

[Dr.Wurstwasser]

Ich hätte auch noch eine Frage zum Thema Photovoltaik.
Halbleiter haben doch bei hoher Temperatur die beste Leitfähigkeit.
Warum ist dann der Wirkungsgrad von PV Anlagen bei niedriger Temperatur am besten?

[Rumgucker]

Dass Halbleiter bei hohen Temperaturen die beste Leitfähigkeit haben.... stimmt das denn? Bei MOS-Transistoren z.B. steigt der Widerstand mit der Temperatur.

Wikipedia schreibt, dass Solarzellen aus verschiedensten Materialien gebaut werden: Cadmium-Tellurid, Konzentrator-Mehrschicht, invertierte "triple-junction"-Solarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid und Gallium-Indium-Arsenid, Dünnschichtmodule auf Siliziumbasis oder monokristalline Module.

Ich könnte mir gut vorstellen, dass manche Technologien bei hohen Temperaturen und andere bei niedrigen Temperaturen genutzt werden sollten.

[Rumgucker]

Ich könnte mir bei Silizium-Zellen vorstellen, dass die von den einprasselnden Photonen mühsam auseinandergetriebenen Ladungsträger bei höherer Temperatur leichter innerhalb der Zelle rekombinieren können und somit nicht mehr durch den äußeren Stromkreis fließen.

[ChocoHolic]

@Gucki!
Sehr löblich. Ja, hohe Spannungen und direkte Netzeinspeisung sind lebensgefährlich. Und im professionellen Bereich gibt es meist firmeninterne Sicherheitsrichtlinien, die besagen, dass Arbeiten an Schaltungen mit gefährlichen Spannung nur dann erfolgen dürfen, wenn noch mindestens eine weitere Person im Labor ist. Zudem anständige Arbeitsplätze mit Notaus und FI.
Und ohnehin nur zulässig für Elektrofachkräfte, die die fünf Sicherheitsregeln kennen und einhalten.
Wer das bei sich daheim nicht sicherstellen kann, - lieber Finger weg.

Zu den 95% Wirkungsgrad beim Bleiakku:
Mit viel Glück ist das der Coulombsche Wirkungsgrad. Aber man sollte noch berücksichtigen, dass die Spannung beim Laden eher bei 13,5V liegt und die Spannung beim entladen im Mittel bei 11,5V.
Wenn alles gut geht, kommt man auf 80% elektrischen Gesamtwirkungsgrad.
Dann noch der Laderegler, sagen wir mal 85%. Macht also hintenraus schon unter 70%.

Last but not least der Arbeitspunkt der Solarzellen. Dieses Thema gilt aber auch Netzteinspeisung.
Ohne MPP-Tracker gehen einem nochmal ein paar Prozent verloren. Je nach Systemkonstellation 5%-20%.

Dann die Lebensdauer.
Wenn man beachtet hat, dass man DeepCycle Akkus ausgewählt hat (und nicht eine Autobatterie für Starteranwendungen), zudem einen halbwegs hochwertigen Typ auswählt und ganz brav immer nur etwa 50% Cyclustiefe nutzt, und einen perfekten Laderegler hat der die Batterie nie überlädt, und man ausserdem die Batterie niemals länger als 6 Monate ohne Laden rumstehen lässt(Selbstentladung!!!) und auch nur bei Raumtemperatur betreibt...ja dann hält der Akku vielleicht sogar 400-500 Zyklen. Und haste schon mal gekuckt wieviel Energie es frisst so einen Bleiakku zu herzustellen? ....

Großer Pluspunkt. Weniger gefährlich als Netzteinspeisung und autark und legal. Ich sage absichtlich weniger gefährlich, nicht ungefährlich. Bleiakkus können sehr Ströme liefern und durchaus einiges einschmelzen oder auch Brände verursachen und wenn es ganz dumm läuft sogar Explosionen hervorrufen.
Trotzdem: Im Vergleich zur Netzeinspeisung ein angenehmer Spielplatz.

Die zweistufigen System, die erstmal ne schwebende Zwischenkreisspannung von ca. 400V erzeugen und dann via Vollbrücke und Induktivitäten aufs Netz gekoppelt werden (Achtung solbald angekoppelt ist der Zwischenkreis natürlich nicht mehr schwebend) sind sicherlich kein gutes Anfängerprojekt. Schon gar nicht 3-phasig mit 600V Zwischenkreis...
Und Rückspeisevergütung mit nem Bastelsystem kann man wirklich komplett vergessen. Da muss man wohl eher mit ner Strafe rechnen. 100% Zustimmung zu Gucki.

Akkus = gut gegen lethalen Userschwund
Und sollte es mal wann gute kleine Energiespeicher geben, (Also nicht großtechnisch Wasser in einen Bergsee hochpumpen oder Gase in Höhlen komprimieren etc...) dann werden solche lokalen System schlagartig interessant. Es steht und fällt mit der Verfügbarkeit von guten Energiespeichern.
Die Solarzellen alleine amortisieren sich energetisch nach rund zwei-drei Jahren. ...mit Elektronik nach vielleicht 3-4 Jahren... Mit Akkus macht die energetische Amortisationsrechnung keinen Spass mehr.

[Captain-Chaos]

Vielen Dank an euch alle für die Erklärungen

Ich sehe schon, das Thema Netzeinspeisung ist nicht so einfach, wie ich mir das Vorgestellt habe.
Und den Ärger mit den Akkus will ich mir nicht antun, auch wenn ich das selbst hinbekommen würde.

Bei mir in Hannover gibt es eine Firma, die Fotovoltaik-Anlagen installiert. Falls die bereit sind ihre kostbare Zeit zu opfern, werde ich die mal zu dem Thema interviewen.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Captain-Chaos
Bei mir in Hannover gibt es eine Firma, die Fotovoltaik-Anlagen installiert. Falls die bereit sind ihre kostbare Zeit zu opfern, werde ich die mal zu dem Thema interviewen.

Jo. Gute Idee. Und mach bei der Gelegenheit gleich ein wenig Werbung für uns hier. Vielleicht kann uns einer von den Kollegen mal substantiiert im Forum erklären, was da alles auf uns zukäme.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von ChocoHolic
Last but not least der Arbeitspunkt der Solarzellen. Dieses Thema gilt aber auch Netzteinspeisung.
Ohne MPP-Tracker gehen einem nochmal ein paar Prozent verloren. Je nach Systemkonstellation 5%-20%.

das ist in der Tat ein Problem, welches ich demnächst auch zu lösen habe.
Ich habe mal mit einem kleinen Solarpaneel 12V die Last geändert und die dabei abgegebene leistung ermittelt:



das gilt natürlich für eine konstante Bestrahlung. Wird diese anders, kann es durchaus sein, daß sich die Kurve zu anderen Spannungen hin verschiebt. Um also das Maximum herauszuholen, muß der Regler wissen, bei welcher Spannung dieses liegt und den ausgangsstrom entsprechend steuern, damit di Spannung an der zelle auf den optimalen Wert zusammenbricht.

Ich bekomme demnächst 24V in Form von 200Ah-NC-Akkus, die ich irgendwie sinnvoll nutzen möchte. Also Solarzellen dran und nachts den Hof beleuchten? Oder die Lötstationen damit betreiben? Mal sehen....

[Rumgucker]

Interessante Messkurve! Ein Controller könnte die Solarzellen-Spannung und den Strom messen und daraus eine Regelgröße für den Ladewandler gewinnen. Wenn dann die Ladewandler-Endstufe auch vom gleichen Controller gesteuert wird, dann wär der Aufwand extrem überschaubar.

Könnte ich bei mithelfen! Neuer Thread?

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Interessante Messkurve! Ein Controller könnte die Solarzellen-Spannung und den Strom messen und daraus eine Regelgröße für den Ladewandler gewinnen. Wenn dann die Ladewandler-Endstufe auch vom gleichen Controller gesteuert wird, dann wär der Aufwand extrem überschaubar.

Könnte ich bei mithelfen! Neuer Thread?

der thread paßt doch, und die bisher eingebrachten Argumente auch.

Wenn ich das richtig interpretiere, liegt das Maximum bei der halben Leerlaufspannung und dem 1/Wurzel(2) fachen Kurzschlußstrom. Also Leistungsanpassung.

Der Prozessor müßte also ab und zu mal die Leerlaufspannung messen und auf die Hälfte davon an der zelle regeln.
Oder tatsächlich eine Leistungsmessung vornehmen, also Strom und Spannung während des betriebes messen. Dafür muß allerdings die Soll-Spannung abgestuft geänder werden, um den Strom für maximale Leistungsabgabe zu ermitteln.

Aber gehen sollt das schon irgendwie.
Nebenbei sollte auch der Ladezustand des Akkus überwacht werden, um im Bedarfsfall etweder aus dem Netz zusätzlich zu laden, oder 268 elektronische Türgongs in Betrieb zu setzen, um Überschuß zu verheizen ;-)

[Rumgucker]

Ich stelle mir einfach so ne 8-poligen Pic vor, z.B. 12F675 oder was Alfsch für nen Atmel empfiehlt, gibts bei Reichelt für nen Euro und wenn Du keinen Prommer hast: Programmierung über die parallele Schnittstelle (Brenner-Weichware kostenfrei von mir). C-Compiler gibts für Privatleute kostenfrei im Netz.

Spannender finde ich die Wandler-Endstufe mit den Treibern und die Strommessung. So ungefähr könnte ich mir das winzige Gerätchen vorstellen:

[Rumgucker]

Wie macht man die Strommessung? Transduktor?

[ChocoHolic]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Interessante Messkurve!

In der Tat eine interessante Messkurve.
Üblicherweise weisen Solarzellen eine deutlich stärkere Stromquellencharakteristic auf und haben den MPP eher zwischen 70%...85% der Leerlaufspannung.
Meines Wissens sind Leerlaufspannung als auch prozentuale Lage des MPP eine Funktion der Sonneneinstrahlung.
Ich muss zugeben mein Wissenstand in diesem Bereich ist fast 15 Jahre alt.
Einfache MPP-Algorithmen haben damals die Last variert , die Leistung gemessen und sich immer wieder an den MPP hingetastet.
Ein etwas eleganterer Ansatz kam von einer Moskauer Uni (haben die damals aber patentiert - glaub ich..):
Man zwinge dem Arbeitspunkt der Solarzelle eine kleine AC-Spannung u(t) auf (bei ner einphasigen Netzeinspeisung ergibt sich das durch Modulation der Netzeinspeisung von alleine). Betrachtet man nun einen Arbeitspunkt links vom MPP so zeigt sich für den kleinen Wechselanteil der Momentanleistung p(t) ein zu u(t) phasengleiches Wechselsignal. Rechts vom MPP ist p(t) gegenphasig zu u(t).
Im MPP verdoppelt sich die Frequenz von p(t). Zudem wird die Amplitude der anregenden Frequenz für das p(t) Signal im MPP minimal.
...et voila... p(t) liefert einem also die Information welche Richtung man regeln muss und ausserdem ziemlich unübersehbare Verhältnisse wenn man im MPP ist.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von ChocoHolic
In der Tat eine interessante Messkurve.
Üblicherweise weisen Solarzellen eine deutlich stärkere Stromquellencharakteristic auf und haben den MPP eher zwischen 70%...85% der Leerlaufspannung.
Meines Wissens sind Leerlaufspannung als auch prozentuale Lage des MPP eine Funktion der Sonneneinstrahlung.

letzteres vermute ich auch, hab aber dazu keine messungen gemacht.

Der Meßaufbau war denkbar einfach: Drahtpoti an der Zelle, angefangen bei Kurzschluß und dann in 1V-Schritten verstellt und den Strom gemessen.
Bei Anpassung bleibt dummerweise die Hälfte der leistung in der Zelle. Am liebsten wäre mir eigentlich Spannungsquellenverhalten, der relativ hohe Innenwiderstand stört mich. Kann allerdings sein, daß es bessere Module gibt. Das hier verwendete Dünnschichtmodul ist auch schon etwas älter, hab ich so Anfang der 90er mal bei einem Elektronikversender erstanden.

Ich würde bei mir ein 12V-Paneel verwenden und mit einem Aufwärtswandler arbeiten.
Regelung mit dem Atmel etwa in der Art, daß die leistung für den aktuell entnommenen Strom ermittelt wird und dann der Strom in beide Richtungen geändert wird. Ein Vergleich der damit verfügbaren Leistungen ergibt den neuen Sollwert.
Die Meßintervalle können recht lang gewählt werden, 10 oder 20 sek. sollten reichen.

Als Prozessor schwebt mir schon etwas leistungsfähigeres vor, der nebenbei auch eine eventuelle Nachführung regelt und den Ladezustand der Akkus kontrolliert. Wenn ich tatsächlich dort auch Energie entnehme, kann auch zusätzliches Laden aus dem netz erforderlich sein, um einen zu niedrigen Ladezustand der Akkus zu verhindern. Denn auch bei denen steigt der innenwiderstand bei zunehmender entladung und verursacht zusätzliche Verluste. Rumliegen hab ich z.B. Atmega644P aus einem anderen Projekt.

Mit der programmierung hab ich allerdings so meine Probleme, C ist nicht so mein Ding. da muß ich auf externe Hilfe zurückgreifen.
Und mit Assembler bin ich beim Z80 stehengeblieben, mit Software, die ebenfalls auf einem z80-system läuft

[Rumgucker]

Der Z80 war erst mein dritter uC. Angefangen mit Single-Chippern der 8048-Serie, dann 8080 und dann Z80. Unser letztes Z80-Derivat-Projekt hier im Hause war 2000/2001. Der Z80 hat alle überlebt und wird vermutlich sogar noch uns überleben. Bis heute der stückzahlenstärkste uC weltweit, trotz PCs.