Wieder einer, der den Multiplus nicht versteht - Beratung zu MP2, WR und Laderegler

Neben dem Wechselrichter geht es dann ums Batterieladen. Hier bin ich noch etwas ratlos. Kann ich einfach einen der Batterie-Laderegler von Victron nehmen oder brauchen die zwangsläufig immer einen MP2, um überhaupt arbeiten zu können?

Grob gesagt brauchst du den MP2, wenn du die Batterie zur Rückspeisung ins (Haus-)Netz verwenden willst. Die Funktion des Ladereglers übernimmt der dann gleich mit.

Beim MP2 gibt es vor allem 3 Entscheidungen zu treffen:
1. PV AC- oder DC-seitig koppeln (also ganz normaler PV-Netzwechselrichter oder mittels MPP-Laderegler PV-Leistung direkt in die Akkus laden): Wenn der Löwenanteil der PV-Leistung (vor allem im Sommer) eh ins Netz eingespeist wird, ist AC-seitig sinnvoller.
2. Leistungsstufe des MP2: Begrenzt dir letztlich die Lade- und Entladeleistung. Angenommen die PV ist AC-gekoppelt, sollte der also so ausgelegt sein, dass er einen Großteil deines Nachtbedarfs abfangen kann (und tagsüber den Akku in ein paar Stunden voll geladen kriegt).
3. GX-Variante oder nicht: Bei der ist das GX-Steuergerät schon integriert - in der letzten Zeit scheint es aber oft günstiger zu sein, einen MP2 ohne GX zu kaufen und dann ein separates Cerbo GX dazu.
Theoretisch könnte man auf das Cerbo GX auch ganz verzichten und den MP2 direkt über so ein MK3-USB-Interface von z.B. einem Raspberry Pi aus ansteuern (dafür gibt es fertige "DIY-GX-Images", oder man könnte das theoretisch sogar alles selbst basteln).

Gesteuert wird der MP2 letztlich über das VE.Bus-Interface. In der Regel macht das das GX-Gerät (MP2 GX, Cerbo GX, oder eben GX-Image auf Raspberry Pi + MK3-USB), welches dann per Ethernet (kann u.a. MQTT) angesprochen wird.
Theoretisch kann man das aber auch direkt über das besagte MK3-USB-Dongle tun (softwareseitig verhält sich das als USB-Serial-Adapter, der dann ein bestimmtes Protokoll redet), wenn man Spaß daran hat, das selbst zu implementieren.

Wenn du "nur" eigene Regelungslogik basteln willst, kannst du dem GX mit ESS Mode 2/3 auch sagen, dass der MP2 eine bestimmte Einspeisebilanz- oder Lade-/Entladeleistung fahren soll, siehe https://www.victronenergy.com/live/ess:ess_mode_2_and_3 .

@Nr7, vielen Dank. Das war schonmal sehr hilfreich. Man kann also sagen, dass ein MP2 ein hybrider Wechselrichter ähnlich einem Fronius oder SMA ist, der jedoch über keinen MPP-Tracker verfügt und daher ohne zusätzlichen MPPT-Laderegler nicht in der Lage ist Strom direkt von der PV-Anlage zu nutzen. Stattdessen wird der Strom in einer AC-Gekoppelten Variante vom PV-Wechselrichter in AC durch den MP2 zurück in DC gewandelt und in die Batterie geladen bzw. aus der Batterie in DC bezogen und wieder in AC gewandelt - was ineffizienz ist.

Müsste dann diese Topologie sein:

Gibt's sonst noch Möglichkeiten diese Anlage effizienter oder günstiger zu gestalten?
Da die PV-Anlage nicht weiter wachsen kann (nur noch in x Jahren ein paar Panels auf einem Gartenhaus für 3kW), würde perspektivisch nur die Batteriekapazität wachsen - Verbrauch und Ladeleistung können aber gleich bleiben (glaub ich). Weiter PV-Strings könnte man dann über MPPT-Regler direkt in die Batterie(n) speisen.

Ich brauche also auf jeden fall einen MP2 48/3000 oder 5000

Gibts hinsichtlich der Batterie (10kWh, 48V, 100Ah) irgendwas hinsichtlich Ladeströmen, was ich bei der Wahl des MP2 beachten müsste?

So viele Fragen schon wieder :crazy: Dank für an alle Helfer!

EDIT:
Achso ja und dann noch die Frage der 3-Phasigkeit. Mit Heizstab, E-Auto und >15kWp muss die Anlage mutmaßlich 3-phasig laufen. Muss ich da noch was beachten?

Der 3000 läd mit 35A und der 5000 mit 70A maximal. Das ist unter 100A (=1C bei 100Ah) und somit ok.

@Nr7, vielen Dank. Das war schonmal sehr hilfreich. Man kann also sagen, dass ein MP2 ein hybrider Wechselrichter ähnlich einem Fronius oder SMA ist, der jedoch über keinen MPP-Tracker verfügt und daher ohne zusätzlichen MPPT-Laderegler nicht in der Lage ist Strom direkt von der PV-Anlage zu nutzen. Stattdessen wird der Strom in einer AC-Gekoppelten Variante vom PV-Wechselrichter in AC durch den MP2 zurück in DC gewandelt und in die Batterie geladen bzw. aus der Batterie in DC bezogen und wieder in AC gewandelt - was ineffizienz ist.

Ja - so ähnlich. Der entscheidende Unterschied zwischen einem Hybridwechselrichter und einem MP2 + MPPT-Charger ist, dass bei ersterem die PV-Leistung i.d.R. auf Zwischenkreisspannung (ca. 400V DC) an den Wechselrichter übergeben wird, so dass man sich den Wandlungsschritt auf 48V und zurück bei PV-Netzeinspeisung spart. Deshalb hier die Empfehlung zum AC-gekoppelten Ansatz. Bei dem wiederum kann ein Hybridwechselrichter die AC- und DC-Wandlung beim Batterieladen vermeiden.
Darüber hinaus gibt es dann noch Unterschiede im internen Aufbau, viele Hybrid-WRs arbeiten ohne Trenntransformator und können damit noch etwas höhere Wirkungsgrade erzielen. Dafür haben die auch oft höhere Standby- bzw. Leerlauf-Verbräuche.

Ist der MP2 ab Werk in der Lage die Anlage vom Netz zu trennen, wenn ein Netzseitiger Stromausfall auftritt - und diese dann auch über Batterie weiter zu betreiben?

Ja, der MP2 hat einen AC-In und AC-Out-Anschluss, bei netzseitigem Stromausfall wird der AC-In abgetrennt und der AC-Out über die Batterie weiter betrieben.
Solange Netz anliegt, sind beide mit einem Relais verbunden, weshalb auch Lasten jenseits der Entladeleistung des MP2 dort angeschlossen werden können (bis 32A/50A für den 3000/5000).
Bemerkenswert ist, dass man an den AC-Out innerhalb gewisser Grenzen (hier darf z.B. die Maximale Lade-/Entladeleistung nicht überschritten werden, siehe https://www.victronenergy.com/live/ac_coupling:start ) auch PV-Wechselrichter anschließen darf, die dann selbst bei Netzausfall die Batterie laden können (der MP2 baut hier ein Microgrid auf, welches auch in der Lage ist, den Solar-WR bei voller Batterie abzuregeln).

Für mich klingt es so als wäre ein Victron MPPT-Ladereger für direktes DC-DC Laden der Batterie effizinter.

Ja, aber auch nur dafür. Sobald diese Solarleistung zeitgleich im Haus verbraucht oder ins Netz eingespeist wird (weil Akku voll), ist eine AC-Kopplung effizienter. Wie häufig was davon vorkommt, kommt auf deine Anlagengröße und dein Nutzungsverhalten an.

Hierfür müsste ich aber einen dritten String aufmachen, sodass ich 2 über den PV-WR (Fronius/SMA) und einen über den Victron MPPT-Laderegler direkt in die Batterie leite. Macht sowas Sinn oder sind die Effizienzverluste nicht so groß, dass das lohnt? Sind ja zusätzliche Investitionskosten von etwa 1000€ (MPPT-Regler, Kabel, Sicherungen)

Bei 15kWp mit Netzeinspeisung (und wenn der primäre Zweck dieser Anlage nicht die Notstrombereitstellung für das ganze Haus mit >10kW Spitzenleistung ist) würde ich einen MP2 5000 verbauen und zumindest den Großteil der PV auf AC-gekoppelte WRs hängen.
Man könnte aber natürlich auch einen kleinen Teil der Anlage (max. bis zur Leistung des MP2) über DC-MPPT-Laderegler koppeln. Das bietet sich vor allem dann an, wenn man irgendwo ein paar Module übrig hat, die man in keinem anderen String sinnvoll untergebracht kriegt, und die alleine nicht genug Stringspannung für einen weiteren großen AC-WR/-Tracker liefern.

Ist die Anlage in der obigen topologie über den MP2 schwarzstartfähig? Also Batterie leer, alles aus -> Sonne geht auf -> Licht an?

Mit einem DC-MPPT-Laderegler ja, mit AC-gekoppelter PV auf AC-Out nein. Da müsste man eine gewisse Reserverkapazität in der Batterie vorhalten, um nach Sonnenaufgang für den AC-WR wieder ein Microgrid aufbauen zu können.
Unter dem Aspekt der Schwarzstartfähigkeit wäre bei Verwendung eines MP2 5000 ein Aufbau mit ca. 3kW DC-gekoppelter PV + max. 5kW AC-gekoppelter PV auf AC-Out, restliche PV auf AC-In die Ideallösung. Vermutlich aber nicht die billigste... 😉 Und auch von der Schieflast muss man da dann aufpassen, wie man das mit der restlichen Anlage koordiniert.

Da die PV-Anlage nicht weiter wachsen kann (nur noch in x Jahren ein paar Panels auf einem Gartenhaus für 3kW), würde perspektivisch nur die Batteriekapazität wachsen - Verbrauch und Ladeleistung können aber gleich bleiben (glaub ich). Weiter PV-Strings könnte man dann über MPPT-Regler direkt in die Batterie(n) speisen.

Genau so würde ich das machen. Haupt-PV AC-koppeln, wenn möglich 5kW davon auf AC-Out, dann das Gartenhaus später DC-seitig ergänzen.
Nur als Hinweis am Rande: Dein Dach hat auch eine Nordseite... DIY kann sich auch die durchaus rechnen, wenn man dann die 25/30kWp voll macht.

Ich brauche also auf jeden fall einen MP2 48/3000 oder 5000

Genau. Ich würde in Anbetracht der Preis- und Leistungsunterschiede wahrscheinlich zum 5000 greifen, gerade falls die Batterie später noch erweitert werden soll. Die 35A Ladestrom vom 3000 finde ich für >10kWh zu wenig.

Gibts hinsichtlich der Batterie (10kWh, 48V, 100Ah) irgendwas hinsichtlich Ladeströmen, was ich bei der Wahl des MP2 beachten müsste?

Diese Angaben sind inkonsistent - sind das 2x 100Ah parallelgeschaltet, oder meinst du 100A BMS?
Der MP2 5000 kann bei kurzzeitigen Lastspitzen bis zu 200A ziehen, das kann man aber softwareseitig begrenzen, falls dein Akku das nicht mitmacht. Die Zellen können das ab, ist mehr eine Frage des BMS und der Verkabelung.
Das ist aber sowieso hauptsächlich bei Offgrid-Betrieb (bzw. Netzausfall) relevant, weil die maximale Regelgeschwindigkeit von 400W/s bei netzgekoppeltem Betrieb ihn kaum über seine Nennleistung gehen lassen wird, wo wir dann bei etwa 100A Entladestrom sind.

Achso ja und dann noch die Frage der 3-Phasigkeit. Mit Heizstab, E-Auto und >15kWp muss die Anlage mutmaßlich 3-phasig laufen. Muss ich da noch was beachten?

Im Netzeinspeisebetrieb gilt hier eine maximale Einspeiseschieflast von 20A.
Die einfachste Lösung wäre ein ganz normaler 3-phasiger WR für alle Strings. Dazu kommt dann der MP2 auf einer Phase, geregelt über ein Cerbo GX + EM24. Notstromlasten im Haus dann auf den AC-Out des MP2 umklemmen, ggf. ein paar andere Lasten auf andere Phasen verschieben um die Last wieder auszubalancieren. Der Haken daran: PV kann bei Netzausfall nicht genutzt werden (bis auf ggf. einen DC-gekoppelten weiteren String).
Eine Alternative könnte sein, stattdessen 3 je einphasige 4,6kW-WRs zu verbauen und den davon, der auf der Phase des MP2, sitzt, an dessen AC-Out zu hängen. Erfordert halt einen weiteren String bzw. eine andere Stringaufteilung der Module und wird wohl etwas teurer.

Ich hoffe, ich konnte die Grenzen des Lösungsraums, in dem wir uns hier bewegen, damit etwas beleuchten. Wie du das letztlich gestalten willst ist dann natürliche eine Frage von Kosten und Prioritäten. Da musst du dann selber wissen, was du willst. 😉
(Ich bin an dem Thema gerade auch dran - suche aktuell noch jemanden, der mir meine PV aufs Dach baut, aber für mich wird es wohl in Richtung MP2 5000, 25kWp PV (inkl. einem Teil der Nordseite) auf AC-In, 15kWh Akku (16x LF280K in 19"-Gehäuse), MK3-USB mit eigener Steuerung über bestehende Stromzähler (ich bin beruflich in der Softwareentwicklung für Embedded Systems tätig) und Verzicht auf PV-Nutzung während Netzausfall gehen.)

@nr7 starker Beitrag, vielen Dank. Hat sehr viele klarer gemacht.

Bei 15kWp mit Netzeinspeisung (und wenn der primäre Zweck dieser Anlage nicht die Notstrombereitstellung für das ganze Haus mit >10kW Spitzenleistung ist) würde ich einen MP2 5000 verbauen und zumindest den Großteil der PV auf AC-gekoppelte WRs hängen.

So ist es, im Fordergrund steht der Eigenverbrauch in Echtzeit, zweitranging ist die Nachtüberbrüclung, drittrangig ist die Notstromversorgung.
Wie du schon sagst werden die Teile, die die Analge perspektivisch erweitern und nicht zu bestehnden strings passen über Laderegler dann direkt in die (erweiterte) Batterie gespeist, um die Notstromfähigkeit der Anlage zu verbessern.

Zu Schwarzstart: Reservekapazität vorhalten klingt machbar. Dann mach ich das so :thumbup:
Zu Nordseite: Hab ich gerade mal für 10kWp durch PVGIS laufen lassen. Sommer 2kWh/mnt. Winter 200Wh/mnt. Kann man vielleicht günstige / gebrauchte Module verbauen.

Zur Batterie
Eine Batterie hat 48V und 100Ah. Die sind (so wie ich das sehe) dann parallel geschaltet, sind auch 19" rack Batterien, wie du sie planst: https://shop.watterott.com/Pylontech-US5000C-LiFePO4-Speicher-48V-48kWh
Empfohlener Ladestrom sind 50A, ich nehme an, der multipliziert sich dann mit den parallel geschalteten Einheiten? Also 100A für 2 Stück. Somit reicht der Victron 5000 mit 70A Ladestrom für locker 30kWh - muss ja nicht in einer Stunde voll sein.

Zur 3-Phasigkeit
20A schieflast bei der Einspeisung wären 4.6kWh: 20A*230V, so kamst du wahrscheinlich auf die so bemessenen 1-phasigen WRs.
Wenn man den MP2 auf eine der Phasen klemmt, dann ist das auch diejenige, die im Netzausfall noch Strom aus der Batterie führt - die Batterie hängt also quasi auf dieser Phase.
Entsprechend sind alle Notstromlasten (Kühlschrank, Pumpen, Server... zumindest die lokalen ohne Internet :lol:) auf diese Phase zu klemmen. So hattest du das glaube ich gemeint.

Der Haken daran: PV kann bei Netzausfall nicht genutzt werden (bis auf ggf. einen DC-gekoppelten weiteren String).

Woran scheitert es denn hier? Der 3P-PV-WR verliert das AC-Netz weil Stromausfall, er bekommt aber auf einer Phase noch Saft vom MP2 durch die Batterie - funktioniert aber trotzdem nicht, warum?
Sollte der Wechselrichter nicht zumindest auf der Phase auf der der MP2 das interne Netz aufspannt die maximale Schieflast von 20A also 4.6kWh einspeisen, wenns die Einstrahlung auf dem Dach her gibt?
Gibt es eine möglichkeit die anderen beiden Phasen des WR vom (ausgefallenen) Netz zu trennen, sodass der WR auf diesen Phasen ebenfalls ein internes Netz aufbauen kann? Der Begriff "Backup Box" kommt mir hier in den Sinn.

Zur Steuerung
Cerbo ist Steuerung, EM24 ist messung - richtig?
Wofür brauchst du als embedded Entwickler denn den Cerbo? Ich hätte gemeint das läuft alles über einen RasPi - Oder stellt der Cerbo ein einfacheres Interface bereit, mit dem die Steuerung übernommen werden kann?

Zu Schwarzstart: Reservekapazität vorhalten klingt machbar. Dann mach ich das so :thumbup:

Das nützt nur was, wenn man PV auf AC-Out angeschlossen hat.

Zur Batterie
Eine Batterie hat 48V und 100Ah. Die sind (so wie ich das sehe) dann parallel geschaltet, sind auch 19" rack Batterien, wie du sie planst: https://shop.watterott.com/Pylontech-US5000C-LiFePO4-Speicher-48V-48kWh
Empfohlener Ladestrom sind 50A, ich nehme an, der multipliziert sich dann mit den parallel geschalteten Einheiten? Also 100A für 2 Stück. Somit reicht der Victron 5000 mit 70A Ladestrom für locker 30kWh - muss ja nicht in einer Stunde voll sein.

Genau. Die 3,6kW Ladeleistung vom MP2 5000 wären für 30kWh schon ziemlich die Untergrenze, wenn man den Akku noch an einem Tag voll kriegen will, erst recht im Winter.

Zur 3-Phasigkeit
20A schieflast bei der Einspeisung wären 4.6kWh: 20A*230V, so kamst du wahrscheinlich auf die so bemessenen 1-phasigen WRs.
Wenn man den MP2 auf eine der Phasen klemmt, dann ist das auch diejenige, die im Netzausfall noch Strom aus der Batterie führt - die Batterie hängt also quasi auf dieser Phase.
Entsprechend sind alle Notstromlasten (Kühlschrank, Pumpen, Server... zumindest die lokalen ohne Internet :lol:) auf diese Phase zu klemmen. So hattest du das glaube ich gemeint.

Genau. So wie ich das verstanden habe, kann man bei max. 4,6kW Einspeiseleistung auf jeder Phase auf eine genauere Betrachtung des Themas Schieflast verzichten, weil der maximal erlaubte Wert prinzipbedingt nicht überschritten werden kann. Wenn da aber dann noch DC-gekoppelte PV über den MP2 dazu käme, sähe das schon wieder anders aus.

Der Haken daran: PV kann bei Netzausfall nicht genutzt werden (bis auf ggf. einen DC-gekoppelten weiteren String).

Woran scheitert es denn hier? Der 3P-PV-WR verliert das AC-Netz weil Stromausfall, er bekommt aber auf einer Phase noch Saft vom MP2 durch die Batterie - funktioniert aber trotzdem nicht, warum?
Sollte der Wechselrichter nicht zumindest auf der Phase auf der der MP2 das interne Netz aufspannt die maximale Schieflast von 20A also 4.6kWh einspeisen, wenns die Einstrahlung auf dem Dach her gibt?

Mir sind keine 3-phasigen WRs bekannt, die bei Ausfall min. einer Phase noch irgendetwas tun (außer ggf. die Batterie zu laden, falls es Hybrid-WRs sind).
Je nach Aufbau des WR könnte das zwar technisch möglich sein, aber wird wohl allein aus Sicherheitserwägungen schon i.d.R. nicht gemacht.
Falls du da ein (zugelassenes/normkonformes) Produkt findest, welches (evtl. auch erst auf entsprechenden Software-Steuerbefehl hin) einen Betrieb einzelner Phasen unterstützt, würde mich das sehr interessieren.

Zur Steuerung
Cerbo ist Steuerung, EM24 ist messung - richtig?

Genau. Das EM24 ermittelt die Leistungsbilanz an deinem Stromzähler (erforderlich, um die Leistung aller 3 Phasen für den einphasigen MP2 zu berücksichtigen) und das Cerbo kümmert sich darum, damit dann den MP2 zu regeln.

Wofür brauchst du als embedded Entwickler denn den Cerbo? Ich hätte gemeint das läuft alles über einen RasPi - Oder stellt der Cerbo ein einfacheres Interface bereit, mit dem die Steuerung übernommen werden kann?

Die GX-Firmware (auf dem Cerbo oder einem Raspberry Pi) stellt ein einfacheres Interface bereit als das MK3-USB direkt und ermöglicht die automatische Regelung basierend auf Daten des EM24.
Das Cerbo enthält zusätzlich bereits die nötigen Schnittstellenkomponenten (für den Raspberry Pi bräuchte man ein MK3-USB) und Stromversorgung mit 48V.
Ich weiß noch nicht, ob ich den Weg über GX-Firmware oder direkt über das MK3-USB gehen werde, so weit bin ich in meiner Planung noch nicht. Hat beides Vor- und Nachteile. GX ist auf jeden Fall der einfachere Weg.