(Leerlauf-)Spannungsbegrenzung Solaranlage

[Hornet]

Hallo zusammen,

ich habe mir eine kleine Balkon-Solaranlage mit zwei 100 W Modulen aufgebaut, die einen Wechselrichter speisen.
Aktuell sind die beiden Module parallel geschaltet, was zwar funktioniert, allerdings erreicht der Wechselrichter laut Verkäufer erst bei >> 12V einen optimalen Wirkungsgradbereich.

Folglich würde ich die beiden Module daher gerne in Reihe schalten. Das Problem ist aber, dass die max. Eingangsspannung des Wechselrichters 32 V beträgt. Diese würde (zumindest) im Leerlauffall aber leider überschritten (jedes Modul liefert im Leerlauf max. ca. 20 V).

Daher wollte ich mal in die Runde fragen, wie ihr eine entsprechende Spannungsbegrenzung auf 32 V realisieren würdet?

Vielen Dank schon im Voraus für Eure Rückmeldungen!

Grüße
Hornet

[heavybyte]

Hallo Hornet,
das ist keine gute Idee die Panel in Serie zu schalten, nicht wegen der Spannung, sondern wegen dem Strom.
Du bekämest weniger Ertrag.
Bei 20V Leerlaufspannung werden die Module ihre maximale Leistung bei ca. 12V abgeben, Zauberwort MPPT.
Genau für diese Anwendung sind die Module auch konzipiert.

Wenn du sie in Reihe schaltest, liefern sie ja nur den halben Strom und sind deshalb weniger ertragreich als in Parallelschaltung.

Also, leg es dir nochmal über.

[heavybyte]

uuupps....da war jemand schneller

[heavybyte]

Du hast völlig recht, wenn man keine Batterie als Puffer benutzt.

Ich betreibe eine Inselanlage mit Batteriespeicher und war gedanklich bei meiner Anlage.

[Hornet]

Danke schon mal für die Rückmeldungen.

Hier die Angabe, aufgrund derer die höhere Spannung vermutlich nötig ist:

• Netzwechselrichter MPPT-Bereich 15,5-23V

• Vmp (eines Solarmoduls) muss im MPPT-Bereich liegen, um eine gute Leistungseffizienz sicherzustellen

Sorry, dass ich das nicht gleich gepostet habe, an die Angabe konnte ich mich selbst nicht mehr erinnern...

Edit:
Aber ok, wenn der MPPT-Bereich nur bis 23V geht, kann ich auch die Reihenschaltung vergessen. Da hab ich mir wohl mal wieder Schrott "andrehen" lassen

Leider kann ich das Ding nicht mehr zurückschicken, da ich blöderweise schon ein Netzfilter nachgerüstet habe, da das Teil auch HF-mäßig eine Katastrophe ist.
Das ist das "gute Stück" übrigens:
https://www.amazon.de/gp/product/B07R3RWQT1

Edit 2:
Wie man so eine Spannungsbegrenzung am elegantesten realisieren könnte, würde mich aber trotzdem interessieren.

[gernstel]

Im Prinzip durch eine parallel geschaltete Z-Diode, die ab einer gewissen Spannung leitfähig wird und somit die maximale Spannung begrenzt. Da in diesem Fall auch noch Leistung zu vernichten ist, muss sie durch einen Leistungstransistor verstärkt bzw. von einem solchen unterstützt werden.
Das führt zum Stichwort "Shuntregler", und damit findet Google beispielsweise diese Diskussion zum gleichen Thema:
https://www.mikrocontroller.net/topic/309038

[heavybyte]

Edit 2:
Wie man so eine Spannungsbegrenzung am elegantesten realisieren könnte, würde mich aber trotzdem interessieren.

Eine Spannungsbegrenzung ist insoweit nicht sinnvoll, als du ja bestrebt bist, die gesamte Energie der Panels in nutzbare Energie umzuwandeln.

Du kannst natürlich durch bestimmte Massnahmen die Spannung begrenzen, was aber zu Verlusten führen würde.

Bei deiner etwas schwachbrüstigen Anlage, solltest du darauf bestrebt sein, dass jedes Jota an Energie auch zum Ertag beisteuert.

Du solltest deshalb keine Energie in eine Spannungsbegrenzung verschwenden, sondern versuchen soviel Energie wie möglich aufzufangen.

[heavybyte]

Verwendet man MPP Tracker als Laderegler, darf die Generatorspannung höher sein, der Spannungs“Überschuss“ wird in höhere Erträge umgewandelt.
Im Gegenteil: MPP Tracker machen umso mehr Sinn, wenn man die Generatorspannung deutlich fährt höher als als die Lastspannung.

Also, das muss man differenzieren:
Hast du eine definierte Lastspannung, wie z.B bei einen Akku, ermittelt der MPPTracker bei welcher Spannung der maximals Strom möglich ist.

Beispiel: Hast du einen 12V Akku und zwei in Reihe geschaltete Panels von je nominal 20V, dann nützen dich die 40V garnichts, weil der Strom zu gering ist und unnötig viel Spannung bei der daown-regelung verheizt wird.

In diesem Fall müssen die Panels parallel geschaltet werden, damit der MPPT aus der gelieferten Spannung und dem zur Verfügung stehenden Strom das Maximum an Ladestrom bereitstellen kann.

Eine zu hohe Spannung wäre eben kontraproduktiv.

[Hornet]

Eine Spannungsbegrenzung ist insoweit nicht sinnvoll, als du ja bestrebt bist, die gesamte Energie der Panels in nutzbare Energie umzuwandeln.

Meine Idee war, nur die für den Wechselrichter schädliche Spannung sicher "fernzuhalten", sprich Begrenzung auf 32 V.
Unter Last hätte die Anlage auch bei Reihenschaltung m.E. immer <= 32 V. Also so was in der Richtung wie @gernstels Vorschlag.

[hotelsierra1]

Folglich würde ich die beiden Module daher gerne in Reihe schalten. Das Problem ist aber, dass die max. Eingangsspannung des Wechselrichters 32 V beträgt. Diese würde (zumindest) im Leerlauffall aber leider überschritten (jedes Modul liefert im Leerlauf max. ca. 20 V).

Die ganze Diskussion dürfte sich erledigt haben, wenn Du mal (bei Sonnenschein) die Spannung am Solar-Eingang des Wechselrichters prüfst. Da dürfte schon bei gewisser Helligkeit >15V raus kommen.

Allerdings hat man Dir keinen Schrott angedreht, sondern nur das unpassende Gerät. Die Dinger sind dafür gedacht, von einer Autobatterie o.ä. am Eingang Strom am Ausgang zu produzieren. Für Solar-Anwendung mangels Batterie ungeeignet.

[heavybyte]

Nein, er ermittelt, bei welcher Stringspannung das Modul seine maximale Leistung abgeben kann.

Nein, der MPPT ermittelt aus der Differenz Panelspannung zu der Batteriespannung den grösstmöglichen Strom.

Die Lastseite interessiert ihn nicht. Was da passiert, bestimmt die Last, also das Stromnetz oder die Batterie.

Was ist denn das für ein Satz?
Der MPPT kann nicht mehr an die Batterie abgeben, als das Panel anbietet.

Ein kristallines Solarmodul mit 20V Leerlaufspannung hat eine MPP Spannung von 17-18V.

Auch das ist völliger Humbug.
Ein Panel mit einer Leerlaufspannung von 20V wird unter Last keinesfalls bei 17-18V seinen MPP erreichen, nochnichteinmal bei optimalem Sonnenstand und Winkel.
Ein 20V-Panel wird bei angeschlossenem Laderegler und Bleibatterie gerademal knapp über den 13,8V Ladeendspannung der Batterie seinen MPP finden.

Es liefert, je nach Batterietyp und Ladezustand, bestenfalls den Kurzschlussstrom.

Noch so ein Unsinn. Den Kurzschlussstrom kann ein Regler garnicht liefern, denn eine angeschlossene Batterie verhindert mit ihrer Ladespannung selbigen.

[heavybyte]

Nunja, auf dein Geschwafel gehe ich nicht weiter ein. Da sind soviele falschen Behauptungen aufgestellt, dass mir die Zeit zu schade ist, darauf zu antworten.

Auch deine Umgangsformen lassen sehr zu wünschen übrig. Scheinbar ist das deiner Geltungssucht geschuldet.

Ich habe hier gerade eine Inselanlage für 200W 24/7/365 in der Planung...

Ich bin zutiefst beeindruckt.
Hoffentlich reichen dir die 200W für eine Tasse Kaffee.

Gib dir keine Mühe, hiermit habe ich die Kommunikation mit dir eingestellt.

EOF

[heavybyte]

Das hängt von der Einspeiseleistung ab.

Leistungen bis 4,6 kW/p können/dürfen einpahsig eingespeist werden.
Leistungen darüber müssen 3-phasig eingespeist werden.

Panelleistungen liegen im Durchschnitt bei 250-300W Peak, d.h. einzelne Panel sind grössenmässig so gestaltet, dass pro Panel eben diese Leistung erzeugt wird.

Peak, ein ganz wichtiger Begriff in der Solarwelt, bedeutet Spitzenleistung bei maximaler Sonneneinstrahlung im optimalen Winkel.
Wird in unseren Breitengraden so gut wie nie erreicht.
Die Leistungsangaben beinhalten deshalb immmer den Zusatz P (Peak)

Solarpanel liefern nun in Abhängigkeit zur Sonneneinstrahlung ganz labile, sprich inkonstante Leistung. Das geht von Null, bei Nacht, oder Verschattung, bis zur maximalen Abgabe.

Wie der Elektroniker weiss, ist Leistung das Produkt aus Spannung (U) und Strom (I).

Im Extremfall ist die Spannung hoch und der Strom Null, dann keine Leistung
Umgekehrt, ist der Strom hoch und die Spannung Null, dann auch keine Leistung.

Zwischen beiden Extremen bewegt sich ein Solarsystem, dafür gibt es den MPPT, das ist ein Maximum Peak Power Tracker, zu deutsch, Spitzenleistungsverfolger.

Der MPPT ermittelt zu jeder Zeit, welcher Strom bei der gerade vorherrschenden Spannung den meisten Ertrag bringt.
Er überwacht also das Spannungsgeschehen und leitet den dazu günstigsten Strom an den Verbraucher weiter.

ich hoffe, das war verständlich.

Gruß
Lothar

[heavybyte]

Eine Frage noch dazu die Energie wird ja nicht nur eingespeist sondern auch gespeichert wie ich hörte, ist dafür immer noch wie ich das aus dem Elektriker Praktikum kenne, ein großer Akku Raum etwa wie bei der Notstromanlage in den Anfang 80 ger.

Es kommt natürlich auf die Grösse der Anlage an, sprich Leistung.
Aus meiner Sicht: Eine Anlage mit einigermassen vernünftiger Leistung an Akkus zur Speicherung, rechnet sich nicht, egal wieviel Leistung.

Die Vergütung für eingespeiste Energie ist mittlerweile lausig und die Erhaltungskosten solch einer Anlage übersteigen den Ertrag.

Wenn du aber, wie ich, eine Liegenschaft besitzt, die keinerlei Stromanbindung hat, dann bleibt dir garnichts anderes übrig.

Man nennt solche Anlagen, ohne Netzzugang, eine Inselanlage.
Damit du nichtnur bei Sonnenschein Strom hast, brauchst du natürlich Akkus zum Speichern.

Solche Akkus kosten richtig Geld...und nichtnur die Akkus.

Bevor man solch eine Inselanlage plant, muss man sich ein Konzept erstellen.

Mein Konzept: Die komplette Liegenschaft mit 24V betreiben.
Nur in Ausnahmefällen einen Wechselrichter für 230V einsetzen.
Alle energieverzehrenden Verbraucher, wie Herd, Warmwasser und ähnliches mit Gas betreiben.

Auf diese Weise kann ich sehrgut mit meiner Inselanlage leben.

Gruß
Lothar

[hotelsierra1]

Ich habe hier gerade eine Inselanlage für 200W 24/7/365 in der Planung...

Hoffentlich reichen dir die 200W für eine Tasse Kaffee.
Gib dir keine Mühe, hiermit habe ich die Kommunikation mit dir eingestellt.

Ich habe auf dem Auto 2*50W. Mit 140Ah unterm Kofferraum reicht das sogar für eine Dose Ravioli