1080W mit 4 PV Modulen - und nun?

Hi Tobias,

bei 4 Panel kann sich ein kleiner (DIY-) Speicher gerade im Sommer lohnen.
Bin gerade selbst dabei 1000 Watt auf unseren Haushalt zu dimensionieren.
Leider hab ich schnell entdeckt dass wir mit unseren 1200 kwh/jahr mit e-Warmwasserspeicher echt krass energiesparend sind(2Personen 90qm).
Daher würden wir bei so einem geringen Eigenverbrauch über den Tag eigentlich nur einspeisen.
Ich würde mit einer Leistungsmessung über den Tag bei dir beginnen um abschätzen zu können, ob 1000W bei deinem Haushalt sinnvoll sind.
Im schlimmsten Fall speist du relativ viel ein, dafür bekommst du halt nichts außer ein gutes Gewissen was für die Umwelt getan zu haben.

VG
Noah

Hi Noah,

welchen Inverter verwendest du für deine 1kw Anlage?

Unser Verbrauchsverhalten zu loggen ist ne gute Idee, auch die Erträge der PV Anlage sollte ich dazu mit aufzeichnen. Gibts dazu zuverlässige Technik, die auch noch zahlbar ist? Das müsste ja etwas sein, das 3/4/5 Jahre kontinuierlich läuft.

Viele Grüße
Tobias

Hallo Tobias,

Ich habe mir vor ca. 1 Jahr ein „Balkonkraftwerk“ mit 2x330 Wp auf das Garagendach gesetzt und zeichne alle Daten (Einspeisung, Stromverbrauch…) über eine Lösung mit https://volkszaehler.org/ auf. Das funktioniert gut bei mir, erfordert allerdings schon etwas IT-Know-how und am besten Erfahrung mit einem raspberry pi. Der Stromzähler wird mit einem Optokoppler ausgelesen, die Einspeisung über eine Steckdose von AVM DECT210, die bei meiner Fritzbox registriert ist. Die Einspeiseleistung kann man bei der Fritzbox über http-Requests abfragen und an den volkszaehler übergeben.

Viele Grüße,
Walter

welchen Inverter verwendest du für deine 1kw Anlage?

Schau mal hier rein, da findest Du vielleicht ein paar Parallelen und Anregungen -> Grundlast System: 600W PV + 3KWh DIY 18650 Powerwall für Muttern

nur den dort verwendeten MPPT Ladergeler würde ich mittlerweile nicht mehr empfehlen, da die seit diesem Jahr ein Modellupdate gemacht und damit die Funktionen stark eingeschränkt haben. Stattdessen würde ich einen EPever nehmen oder ggf. auch Makeskyblue / PowMr

Hallo,

vielen Dank für die wertvollen Beiträge.

Nun hätte ich zu einer konkreten Realisierung mit einem Wechselrichter eine Frage:

Wenn ich die Module in Ost-West Ausrichtung aufbaue, auf einem Garagenflachdach mit jeweils 10° Neigung nach Ost und West. Je 2 Module nach Ost und West. Keine Verschattungen über den Tagesverlauf und keine über die Jahreszeiten hinweg. Bräuchte ich eigentlich 2 MPPTs um die unterschiedlichen Beleuchtungen auszugleichen.

Wie hoch schätzt ihr die Einbußen ein, wenn ich die Anlage über einen einzelnen String an einen Wechselrichter anschließe?

Ergänzung: Natürlich ist morgens und Abend bei sehr tief stehender Sonne immer eines der Module im Schatten des anderen.

dazu kann Dir Manfred sicher was sagen.
Aber bei nur 10° Neigung sehe ich das auch als unproblematisch an. Das ist sogar eine ziemlich gute Ausrichtung, da Du so über den gesamten Tagesverlauf Sonne einfahren wirst, was gerade ohne Speicher das wichtigste ist

Bei Modulindividuellen MPPT würden sich die Modulströme und Leistungen doch aufaddieren:

I_ges = I_1 + I_2 + I_3 + I_4 somit wäre die Gesamtleistung auch die Summe aller Modulleistungen.

Bei einer Stringverschaltung würde der Gesamtstrom doch über den Strom des schwächsten Moduls gesteuert, also:

I_ges = 4* min ( I_1, I_2, I_3, I_4 ) somit wäre auch die Gesamtleistung nur die die 4 fache der minimalen Modulleistung

Damit sollte die Konstellation von aus Ost/West Modulen mit Stringverschaltung nicht optimal sein, da immer nur die schwächere Seite der Module den Leistungsbeitrag steuert. Und ich würde den eigentlichen Vorteile einer Ost-West Anlage, nämlich Energie aus allen Himmelsrichtungen einzufangen, zunichte machen.

Mach ich da einen Denkfehler, oder ist es wirklich so gravierend, oder ist die Realität doch anders?

Nachtrag:
Ich habe zu den Ausführungen zum Gesamtstrom nun noch einige Überlegungen angestellt, meine Erkenntnisse sind dass:
- bei einer O-W Ausrichtung und einer Stringverschaltung ein nutzbare Ertrag etwa 10h pro "Sommer-Sonnentag" weniger erzielt werden kann (im vgl. zu einer O-W Ausrichtung mit separaten Invertern).
- bei diffusem Licht kein signifikanter Unterschied zu einer reinen Südausrichtung bzw. String-OW oder IndivudalMPPT-OW bestehen sollte.

Gibt es da Simulationstools? oder kann da jemand eine Aussage zu treffen? oder das ggf. sogar simulieren? Und was bedeutet das in kWh bzw. Euro?

Hallo,
generell, sollten die gesamten Module der Ost-West Anlage NICHT in "Reihe" geschaltet sein, wenn nur ein MPPT genutzt wird.
Man sollte die Ostmodule so verschalten, dass diese mit dem MPPT zurecht kommen (Spannung/Strom) und die Westmodule ebenso.
Es ist aber sehr Wichtig, dass die "Ost-Spannung" und die " West-Spannung" gleich hoch ist!!!
Beispiel: Ich habe 4 PV-Module die ich verteilen möchte. Alle Module haben die gleichen Spannungsbereiche!
Es geht: 2 Module in Reihe nach Osten. 2 Module in Reihe nach Westen, wenn der Regler die Spannung verträgt.
Dies 2 Plus und 2 Minusleitungen kann ich parallel an einen MPPT-Regler anschließen, wenn er die Leistung / Stromstärke verträgt.
Was ich auf keinen Fall machen sollte, alle 4 Module in Reihe zu schalten!
Bei diffusem Licht sind die Unterschiede nur gering aber bei direkter Sonne über den Tag gesehen schon sehr erheblich zumal nur wenige Regler die 4 Module in Reihe Vertragen würden, zumindest die üblichen Dachmodule mit etwa 30-40V MPPT Spannung.
Generell würde ich eine Westanlage bevorzugen. Es ist sicher eine subjektive Aussage, aber ich habe den Eindruck, dass in der schwierigeren Jahreszeit ab etwa Mittags die Wetterlage besser ist, sei es das sich der Nebelaufgelöst hat. Die Tabellen geben mir sicher nicht Recht aber es ist mein Eindruck und der spiegelt sich in meinen Daten auch wieder. Im Sommer ist es unerheblich.

Hi Manfred,

unter welchen Beleuchtungsbedingungen verhalten sich denn die Spannungen an den Modulen so unterschiedlich, dass ein Kurzschluss entsteht?
Eigentlich müsste sich die Spannung doch bereits bei geringer Beleuchtung soweit aufbauen, dass dies kein Problem darstellen sollte, oder?

BTW: Ich habe eine nette Zusammenstellung der PV-Modul Eigenschaften gefunden: https://pv-engineering.de/fileadmin/user_upload/download/Allgemeines/pve-formelsammlung.pdf

Viele Grüße
Tobias

Hallo Tobias,
hab ich etwas von Kurzschluss geschrieben?
So wie du es schreibst ist es ... schon bei geringer "Beleuchtung" geht die Spannung ohne Last in Richtung Leerlaufspannung. Aus diesem Grund kannst du auch
Ost und West parallel (bei gleicher Nominal-Spannung) zusammen schalten. Wenn keine gleichen Spannungen vorhanden wären würde die Kombination mit geringerer
Spannung als Verbraucher auftreten (ohne Diode als Gegenmaßnahme ).

Hi Manfred,

du hast recht, es ist kein Kurzschluss sondern eine Rückspeisung, da habe ich wohl die Kennlinie aus dem geposteten Link nicht genau genug gelesen. Ich vermute, dass dies bei meiner Konstellation nur in vernachlässigbarer Form auftritt. Maximal zum Sonnenaufgang und Untergang, wenn eine Seite der Module im "unbeleuchteten" Zustand ist, die andere aber ausreichend Licht bekommt, um die Spannung aufzubauen. Dann ist aber auch der Generatorstrom jedoch so gering, dass es keinen signifikanten Beitrag zum Gesamtertrag hat.

Im Tagesverlauf sollten sich dann aber beide Strings ergänzen, sodass die Generatorleistungen näherungsweise addiert werden können, da die Spannung des MPP nur unbedeutend voneinander abweicht. Ist das so korrekt?

Ok, dann halte ich schon mal fest bei Ost-West Aufständerung entweder
- 2 separate Strings mit jeweils eigenem MPPT, oder
- eine Parallelschaltung der beiden Seiten

Der zweite Punkt bringt mich zum nächsten Problem:
- meine PV-Module haben voraussichtlich einen Isc von 9,07A
- der Generator verträgt maximal 13,2A und hat einen Dauerstrom von 10A

Warum das so ist: wegen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen die ich im Rahmen der Analgenplanung anstellen - dabei ist mein Ergebnis, dass bei einer 600W Inverterbegrenzung die jährlichen Einsparungen maximal 170Euro betragen, somit steigt mit jedem Euro an Mehrinvest die Amortisationszeit. Diese will ich aber auf maximal 4 Jahre begrenzen, deshalb ist die Wahl auf einen Inverter gefallen der nur einen MPPT hat aber schon bei 50V beginnt und auf die PV-Module mit 9,07A.

Zurück zum Problem mit der Parallelschaltung. Die PV-Ströme werden ggf. die Spezifikation des Inverters überschreiten:
- Bei schlechter Bestrahlung wird der Gesamtstrom beider Seiten kleiner 11A sein, somit ergänzen sich O und W Seite und der Ertrag wird maximiert
- Bei starker Bestrahlung wird der Gesamtstrom über 11A sein und damit der Inverter über seinem erlaubten Gesamtstrom. Ich plane hierzu eine 10A DC Sicherung zu verwenden. Allerdings kann sich diese nicht automatisch zurücksetzen.

Da der Inverter eh auf 600W begrenzt wird ist das Abschalten einer Seite kein Problem. Meine Frage ist nur wie ich es technisch lösen kann, dass die Anlage automatisch eine der Modulseiten ab- und zuschaltet.

Bekomme ich das hin? oder sollte ich lieber nach einem Inverter mit 2 oder 4 MPPTs schauen?

Viele Grüße
Tobias

Hallo Tobias,
ich habe dein Projekt nicht so richtig im Kopf.
Ich verstehe das zur Zeit so, deine geplanten Module übersteigen die zulässige Leistung und/oder die zulässige Stromstärke des Einspeisewechselrichters.
Dein Gedanke ist es, eine Seite(2Module) abzuschalten falls die Leistung von 4 Modulen zu hoch. Eine Seite übersteigt aber nie die zulässigen Werte.
Viel fällt mir da nicht ein (zumal das Spiel läuft 😉 ), ich würde mit eine Arduino arbeiten. Beide Stränge messen und bei überlast den schwächeren Strang
auf eine "neutrale" Last (zb. Heizstab) umschalten damit man weiter die Leistung halbwegs bewerten kann, ob der zweite Strang wieder zugeschaltet werden kann.

Es geht möglicherweise auch, wenn du die 4 Module wesentlich steiler aufständerst um so der Überlastung in der sommerlichen Mittagszeit vorzubeugen.

Hi Manfred,

das sind gute Ideen, die mit der höheren Aufständerung gefällt mir hervorragend gut, es ist sozusagen ein "current limiter by design" :-). Leider muss ich bei der architektonischen Realisierung stark auf die Akzeptanz bei meinen Stakeholdern achten. Über die Arduino Idee denke ich mal noch nach, wobei ich aufgrund der Betriebssicherheit lieber eine Lösung ohne CPU hätte. Vielleicht fällt mir ja noch was gutes mit einem MOSFET oder einem Solid State Relais und einer Zeitschaltuhr ein. Ich will ja schließlich nur den Grundbedarf decken, der bei 200 bis 300W liegt.

Beste Grüße
Tobias