Erstes Balkonkraftwerk mit Speicher - Setup Check

Balkonkraftwerk Anlage allgemein
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Moin Leude,

bin der Sascha und neu hier. Bis jetzt habe ich immer fleißig mit gelesen, doch nun beginnt auch bei uns der Einstieg in das Thema PV.

Aufgrund der unfassbar gesunkenen Preise und der aktuellen 0% MwSt. ist es jetzt einfach so "günstig" geworden, dass man ruhig mal mit na einfachen Mini PV erste Erfahrungen sammeln kann und (hoffentlich) auch ein bisschen den Geldbeutel auf Dauer entlasten kann.

Aktuell wohnen meine Freundin und ich in einer Mietwohnung (knapp 1-1,5m erhöhtes Erdgeschoss) mit Balkon, welcher nach SO ausgerichtet ist. Leider liegt das Haus mitten in na Senke und ist umgeben von 2 Steilen Hängen. Nichtsdestotrotz bekommen wir dafür noch recht viel Sonnenlicht ab.

Nun war die Überlegung, ein kleines Balkonkraftwerk zu installieren. Vorausgesetzt wir bekommen endlich das GO von unserem Vermieter....

Folgendes Setup schwebt mir im Kopf und ich bräuchte dazu mal eure Meinung (bin halt einfach noch nen Noob auf dem Gebiet ? ):

PV

Wechselrichter
1x Hoymiles HMS-800W-2T -> gedrosselt auf 600W um Gesetzeskonform zu sein ?
PV Module
2x JA Solar JAM54S31-405/MR
Anschluss...
...über ne Wieland Dose auf dem Balkon (Voraussetzung vom Vermieter, aktuell ist da ne standard Schuko Dose verbaut).
Speicher

Kommen wir zu dem Teil wo ich eigentlich am meisten auf eure Meinung/Tipps gespannt bin. Ich möchte gerne so viel wie möglich von der gespeisten PV Energie nutzen. Beudetet es soll nur das eingespeist werden, was auch gerade benötigt wird. Gerade bei einer kleinen Balkon Anlage finde ich das eigentlich unfassbar wichtig. Mene Freundin und ich sind Tagsüber fast nie da, somit wird die meiste Energie eher Abends benötigt und Tagsüber würde unnötigt viel Energie einfach "verpuffen".
Somit muss ein "Smarter Speicher" her.
Da dies mein erster Beitrag ist und ich somit noch keine Bilder einfügen darf, probiere ich es mal so zu erklären.
Hardware

Laderegler
Tracer3210AN
Regelbares Netzteil
DPM8624-485
Akkus
Hier ist erstmal Resteverwertung angesagt. Ich habe insgesamt knapp 70 AGM Akkus hier liegen, welche ursprünglich aus USVs kommen. Es sind nur kleine mit um die 7-9Ah, teilweise defekt. Welche davon noch brauchbar sind stellt sich in den nächsten Tagen raus. Hier muss ich erstmal aus sortieren und so lange rum Würfeln, bis man Kapazitäts technisch einigermaßen identische hat.
Mir ist bewusst, dass AGM Akkus (vor allem solche) eigentlich absolut ungeeignet sind. Aber sie sind nun mal da und kostenlos. Sollte sich heraus stellen, dass das ganze Vorhaben mit dem Speicher sich wirklich auszahlt werden diese ausgetausch. Mir schwebt da was Richtung Tesla Akku vor.
Hier mal die Bezeichnungen von den Akkus
24x NPW45-12
8x NPW36-12
8x REW45-12
12x UP-VW1245P1
7x FGC20902
12x GP 1272 F2
Die akkus werden alle einzeln Temperatur überwacht um mögliche Ausfälle frühmöglich erkennen zu können. Muss mal schauen wie ich die Verbindung dann automatisch kappe. Hatte erst über Bistabile Relais nach gedacht, aber in Summe zu teuer. Und normale Relais verbauchen im gesamten zu viel Strom. Für einen Schutz gegen Tiefenentladung wird natürlich auch gesorgt.
Ob 12V oder 24V bin ich mir noch unschlüssig. Hat 24V irgendwelche gravierenden Vorteile bei solch einer kleinen Anlage?
Stromzähler
Steht noch nicht fest. Volkszähler fällt raus, Stromkasten hängt im Flur. Und mit Akkupacks da drin will ich erst gar nicht anfangen. Vermutlich wird es nen Shelly 3EM mit Tasmota direkt im Sicherungskasten.
Steuerung
Über einen Raspberry Pi 2B oder 3B. Beide sind noch aus anderen Projekten vorhanden. Akku Überwachung läuft Plan jetzt über einen Teensy 4.1 oder Arduino Mega. Beides ebenfalls noch vorhanden ?
Anschluss

PV Module -> Laderegler -> Batterie Pack -> DC/DC Wandler -> PV Eingang Wechselrichter
Der Raspberry bekommt vom Shelly die Rückmeldung, wie viel Leistung in der Wohnung gefordert ist und dementsprechend regelt dieser den DC/DC Wandler. So gibt der Wechselrichter nur das weiter, was auch wirklich "verbraucht" wird.
Zusätzlich Überwacht der Arduino durchgehend das Batterie pack und sollte dieses voll sein, gibt er die Überschüssige Leistung einfach ins Hausnetz frei. Eventuell mit nem Umschalter an den PV Modulen auf den 2. Eingang des Wechselrichter. Selbiges im Fehlerfall, falls das Akkupack mal Probleme macht.
Ich glaube das war es erstmal ganz grob. Irgendwelche Tipps auf was man sonst noch achten sollte oder verbessern kann? Oder seht ihr irgendwas, was voll in die Hose gehen wird? ? Es soll halt wirklich erstmal nur zum Einstieg und Erfahrungen sammeln sein.
Danke Schöne Grüße
Sascha

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[quote data-userid="22333" data-postid="151136"]Hier muss ich erstmal aus sortieren und so lange rum Würfeln, bis man Kapazitäts technisch einigermaßen identische hat.[/quote]Nö, die Kapazität ist wurscht, aber die Spannungen müssen halt gleich und die Akkus natürlich technisch in Ordnung sein.

[quote data-userid="22333" data-postid="151136"]Mir schwebt da was Richtung Tesla Akku vor.[/quote]LiIon? Würde ich vorher aber mit der Haftpflichtversicherung abklären, daß die auch wirklich zahlen, wenn die Teslabombe hochgeht. LFP-Akkus (LiFePO4) wären die sicherere Wahl.

[quote data-userid="22333" data-postid="151136"]Ob 12V oder 24V bin ich mir noch unschlüssig. Hat 24V irgendwelche gravierenden Vorteile bei solch einer kleinen Anlage?[/quote]Das hat nichts mit der Größe der Anlage zu tun, sondern mit dem Wirkungsgrad. Beim Herunterspannen auf z.B. 12 V ist das wurscht, aber beim Heraufspannen von 12 auf 230 V treten größere Verluste auf als von 24 V auf 230 V. Trotzdem betriebe ich in Deinem Fall die Anlage mit 12 V, denn wenn Du verschiedene Akkus hast, müßtest Du diese bei einer gemischten Parallel- und Reihenschaltung balancieren, was wieder mit Verlusten verbunden wäre. Und dann sind die 12 V bei Deinem Akkuzoo doch wieder günstiger. (Denk dran: Beim Zusammenschalten müssen alle parallelen Akkus vorab genau die gleiche Spannung haben!)

Ob man jeden Akku separat mit einer Schmelzsicherung absichern muß, können Dir andere hier im Forum besser erklären als ich.

[quote data-userid="22333" data-postid="151136"]Wieland Dose auf dem Balkon[/quote]Schau mal, ob Du die ohne teuren Elektriker in Eigenarbeit installiert bekommst. Mit dem gesparten Geld kaufst Du Dir gleich mal einen zweipoligen Spannungsprüfer, der sowieso in jedem Haushalt vorhanden sein sollte. ?

Daniel

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Diese 54/108 Zellen Module würde ich meiden. Hohe Ströme, geringe Spannung. Das ist für die meisten WR nicht gut, hast dann höhere Verluste oder bei hohen Außentemperaturen werden Ströme reduziert und du hast nicht die volle Leistung.

Tipp: Trina Module z.B. über alternate.de kaufen.

Akkus: Geh besser auf 24 V oder noch höher, damit du keinen DC/DC-Wandler brauchst, der ja auch wieder Verluste hat. Problem allerdings: Gebrauchte Akkus in Reihe zu schalten, wird kaum klappen, weil die alle unterschiedliche Kapazitäten haben.

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[quote data-userid="7192" data-postid="151148"]

Mhhh okay da habe ich aber mal ne Frage zu. Identische Spannung ist klar, aber bei der Kapazität schwirrt folgendes in meinem Kopf rum. Bitte korrigiert mich wenn ich damit falsch liege:
Die Spannung ist bei Akkus/Batterien ja ebenfalls Ladungs Abhängig. Wenn ich nun mehrere verschiedene mische, entladen sich die mit geringerer Kapazität ja schneller als die mit höherer Kapazität. Das selbe Problem nur umgekehrt tritt ja beim laden auf. Die kleinen sind schneller voll als die großen. Kann es somit nicht auch zu Spannungsunterschieden zwischen den Akkus kommen?
In meinem Beispiel haben die kleinsten 7,2Ah und die größten 9Ah (theoretisch).

[quote data-userid="7192" data-postid="151148"]

Ist was dran, hatte mich ehrlich gesagt noch nicht damit beschäftigt, was das für ne verbaute Akku Technologie ist. Aber LiIon habe ich ehrlich gesagt gar keine Lust...

Okay also wirklich nur ne effizenz Geschichte. Verstehe, so änlich hatte ich mir das schon gedacht.

Das ist absolut kein Problem. Ich sollte vielleicht dazu sagen, dass ich gelernter Informationelektroniker (ehemals Radio und Fernsehtechniker) und seid über 11 Jahren in na Elektrowerkstatt arbeite. Nur mit Akkus hatte ich bis jetzt halt keine Berührungspunkte, somit sind da einige Fragen offen ? Aber zumindest weiß ich, dass man nicht am Kabel lecken sollte ?
Sascha

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Danke für den Tipp, schaue ich mir mal an.

Den Gedanken hatte ich auch schon, aber wie oben beschrieben soll der Wandler ja dem Wechselrichter ein PV Modul "vor gaukeln". Der Wandler hat nen RS485 port und kann über den Rpi gesteuert werden. Somit kann ich die Leistung am Eingang des Wechselrichters auf die aktuell benötigte Leistung innerhalb der Wohnung anpassen.
In Kurzfassung: Wohnung benötigt 200W -> Rpi Steuert den Ausgang des DC/DC Wandlers bis die benötigten 200W erreicht sind. Der Wechselrichter denkt in dem Moment einfach nur, dass die PV Module nicht mehr als 200W liefern können (Verluste im Beispiel nicht berücksichtigt).

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Das funktioniert anders: Die Entladeströme teilen sich entsprechend so auf, dass alle parallel geschalteten Akkus den selben prozentualen Entladelevel haben. Beim Laden das Selbe. Kannst du dir so vorstellen: Wenn auch nur ein Akku beim Laden höher gefüllt wäre, als der Rest, würde der Strom sinken und die anderen würden mehr geladen. Real ist das ein simultaner Prozess, in dem sich die Lade- und Entladeströme entsprechend der momentanen Spannung-Strom-Kennlinie der jeweiligen parallelgeschalteten Zellen aufteilen.

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Das würde dann nur über eine Strombegrenzung geregelt werden können. Oft ist das wohl nicht so kompatibel mit dem MPPT, aber bestimmt wird des Leute geben, die da schon passende Hardware gefunden haben, womit das trotzdem gut geht. Ich glaube aber, die meisten gehen den anderen Weg und regulieren die Leistung über den WR. Mit einem Hoymiles soll das wohl problemlos gehen über Ahoy-DTU oder open-dtu.

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[quote data-userid="22333" data-postid="151237"]Bitte korrigiert mich wenn ich damit falsch liege:
Die Spannung ist bei Akkus/Batterien ja ebenfalls Ladungs Abhängig. Wenn ich nun mehrere verschiedene mische, entladen sich die mit geringerer Kapazität ja schneller als die mit höherer Kapazität. Das selbe Problem nur umgekehrt tritt ja beim laden auf. Die kleinen sind schneller voll als die großen. Kann es somit nicht auch zu Spannungsunterschieden zwischen den Akkus kommen?[/quote]Nee, stell Dir mal bitte folgendes Szenario vor, welches ich zur Illustration stark vereinfacht habe:

Du hast drei identische Akkus, alle gleicher Typ, alle 10 Ah. Jetzt schaltest Du zwei davon parallel, damit hast Du jetzt

  • einen Akku mit 20 Ah und
  • einen mit 10 Ah.
    Das heißt, die beiden zusammengeschalteten, die jetzt einen neuen mit 20 Ah ergeben, haben mehr Kapazität als der einzelne dritte mit seinen 10 Ah. Gibt das bei einer weiteren Parallelschaltung Probleme? Natürlich nicht, obwohl die Gesamtkapazität des 20 Ah-Akkudoppels natürlich größer ist als die des verbliebenen 10 Ah-Akkus. Kannst Du Dir ganz einfach vorstellen.

Zu Spannungsunterschieden kann es ebenfalls nicht kommen, weil der Strom natürlich zu ⅔ in das 20 Ah-Doppel fließt und nur zu ⅓ in den 10 Ah-Akku. Je mehr Kapazität, desto mehr kann der Akku aufnehmen und desto größer der (Ent-) Ladestrom. Deswegen ergibt das überhaupt keine Probleme mit der Parallelschaltung, auch nicht bei verschiedenen Akkus, solange die Spannung gleich ist (in Deinem Fall alle 12 V) und diese technisch in Ordnung sind.

Daniel

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Ja gut, das habe ich dann auch verstanden. Danke euch beiden für die ausführliche Erklärung ?
Werde jetzt mal wegen der DTU Geschichte schauen. Bis jetzt war ich im glauben, dass die DTU nur "lesen" kann. Aber habe schon bei selbstbau-pv ein dementsprechendes python skript gefunden, welches auf der Datenbasis eines Shelly 3EM den Hoymiles WR in der Leistung begrenzen kann. Mit ein bisschen umschreiben kann ich mir gut vorstellen, dass es genau das ab deckt was ich benötige.
Musste nur leider gerade fest stellen, dass der Batterie Tester den ich da habe die kleinen AGM Batterien nicht testen kann... Die Spannung belastet/unbelastet kann ich auch so messen, aber dann auch noch Kapazität bei 70 Akkus ist ja ne qual mit nem normalen Multimeter xD

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[quote data-userid="22333" data-postid="151245"]Die Spannung belastet/unbelastet kann ich auch so messen, aber dann auch noch Kapazität bei 70 Akkus ist ja ne qual mit nem normalen Multimeter xD[/quote]Der Lasttest dürfte eigentlich nicht nötig sein, aber folgendes würde ich machen:

Alle Akkus voll aufladen und mindestens eine Woche (ein ganzer Monat wäre besser) oder so stehen lassen. Dann bei allen die Spannung messen. Diese sollte nicht allzu sehr abgesunken sein. Die Kandidaten, deren Spannung eingebrochen ist, aussortieren und ab damit zum Wertstoffhof. Die anderen wieder aufladen und zusammenschalten. Den Lasttest kannst Du Dir eigentlich sparen, denn die sind am Ende ja ohnehin alle parallelgeschaltet.

Daniel

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Der Grund warum ich über den Lasttest nach denke ist folgender:
Ich finde die Idee von Win eigentlich ganz geil, direkt mit den 48V in den WR zu gehen OHNE DC/DC Wandler. Aber auch nur, wenn man den WR über die DTU auch wirklich Steuern kann. Das versuche ich gerade heraus zu finden.
Dann könnte man nämlich schauen, ob man ein kleines 48V Batterie Pack aus den vorhandenen zusammen bekommt. In den USvs sitzen auch immer 6 Stück in Reihe, somit sollte es eigentlich ein par nutzbare Paare geben. Kapuut gehen tut nämlich meist nur eine der 6 Stk.. Ich kann nur leider nicht mehr sagen, welche zusammen verbaut waren.

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Also verschiedene Akkus erst in Reihe und dann noch parallel zu schalten, damit wäre ich überfordert. Wenn die alle gleich wären und gleich frisch, dann wäre das etwas anderes, aber nicht bei einem bunten Akkuzoo. Da müssen Dir dann andere weiterhelfen.

Daniel

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Wenn du sie ausmisst und halbwegs Passende findest, kann man es durchaus probieren. Auch möglich ist ja, z.B. 4 Stück immer parallel und diese 4er Packs dann in Reihe. Und bei den ersten Entladungen dann mal die Spannungen zwischen den Zellen im Auge behalten.

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@win

Dann braucht er zum Laden aber noch einen Balancierer dazu, sonst driften die Akku(pack)s mit der Zeit (genauer: mit den Ladezyklen) auseinander. Das ist auch der Grund, warum meine Begeisterung bei Reihenschaltung eher noch ausbaufähig ist, zumal der Balancierer a) Energie frißt und b) mit zusätzlichen Investitionskosten bezahlt werden will. Und dann ist der Vorteil des höheren Wirkungsgrads bei höherer Spannung schnell perdü.

Daniel

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Balancierer sind bei Blei nicht üblich. Ich könnte mir vorstellen, dass die sich wieder halbwegs ausbalancieren, wenn man ordentlich voll lädt und die Ladeschlusspannung einige Zeit lang hält, wie das ja üblich ist.

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@win

Kann ich mir nur schwer vorstellen. Wenn ich vier Batterien habe (egal, welche Technik) und die haben unterschiedliche Füllgrade, dann sind bei 48 V immer welche dabei, die zu wenig und welche, die zu viel haben. Ich bin kein Akkuspezialist, aber zumindest angeblich soll es diese Dinger auch für Pb-Naß, AGM und Gel geben.

Daniel

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Also ich kann zumindest so viel sagen: Die USVs, aus denen die Akkus kommen besitzen definitiv keinen Balancer. Und da sind 6 Stück in Reihe geschaltet. Ob das jetzt gut oder schlecht ist, weiß ich nicht. Aber zumindest funktioniert das bei denen so.

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Außer für die hintereinander geschaltete Packs.

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Was ich nicht so ganz verstehe:

Du hast nur 2 Module. Die hängen an dem HM800.

Wie kriegst du nun deine Akkus mit dem Überschuss voll?

Was soll dabei der Epever machen?

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Die Module hängen nicht am HM800. Die Module laden über den Epever die Akkus und die Akkus wiederum hängen dann am PV Eingang des WR. So die Ursprungs Idee.
Man Steuert dann über den DC/DC Wandler den Input am Wechselrichter oder macht die 48V Variante und Drosselt den WR über ne DTU. So geht nur das in die Wohnung was auch wirklich benötigt wird.
So die Theorie.