Ideen benötigt - PV Spannung minimal reduzieren

Panels, Wechselrichter, Laderegler
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Ich habe seit einigen Wochen 4 PV-Module (4 * 270Watt - Reihenschaltung) und einen Laderegler im Einsatz, die bis jetzt auch prima zusammen gearbeitet haben. Jetzt mit den Minustemperaturen musste ich leider feststellen, dass die Leerlaufspannungen der PV-Module ansteigen und in Summe mit 155Volt größer sind, als meine maximale zulässige PV-Spannung vom Laderegler (150Volt). Der Laderegler erkennt das und schaltet dann in Error-Mode. In Folge dessen wird mein Akku nicht geladen ?

Gibt es eine Möglichkeit die Spannung direkt vor dem Laderegler um wenige Volt zu reduzieren? Ich dachte da z.B. an eine Zenerdiode deren Spannungsabfall z.B. 12V beträgt. Ich bin mir im klaren drüber, dass die eine Menge Leistung vertragen müsste. Immerhin fließen da bis zu 10Ampere durch und somit müsste die Diode 120W abkönnen. Gibt es sowas überhaupt?

Letzte Lösungsmöglichkeit wäre aufs Dach klettern und eines der Panele aus dem String nehmen. Aber das ist bei den Temperaturen nicht nur ar...kalt sondern bei der Reif- und Eisglätte auf dem Dach quasi lebensgefährlich.

Welche anderen Möglichkeiten fallen euch ein?

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Ich würde normale Dioden nehmen und in Reihe schalten. So verteilst du die Verlustleistung. Du wirst im Winter sicher auch keine 10A sehen. Der Spannungsabfall bei Dioden sollte bei den Strömen vielleicht bei 0,8-0,9 liegen.

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mal ne blöde Frage...einfach z.B. 10 Meter Kabel dazwischenhängen würde doch auch gehen, oder?

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das einfachste wäre es, ein Modul zu trennen und es nur mit drei laufen zu lassen.

Problem beim Kabel von wäre, dass die Leerlaufspannung immernoch genau so hoch wäre.

Problem bei Dioden ist, dass diese immer Verluste erzeugt, auch wenn die Spannung niedriger ist ( also wenn der auf dem MPPT-Punk regelt, dann haste keine Leerlaufspannung mehr und bist höchstwahrscheinlich unter den 150V).

Normalerweise werden Zenerdioden aber so verschaltet, dass diese Parallel zur Last laufen ( also bräuchtest du ne Zenerdiode im Bereich 150V). Sobald die Spannung drüber ist, fließt nur so viel Strom über die Diode wie nötig um unter den 150V zu bleiben. Gibt es Dioden nicht in der Leistungsklasse, so wird ein Vorwiderstand verwendet, der dann die Leistung verbrät. ( aber will man ja auch nicht, da sonst die Leistung am WR auch geringer wird.)

Problem bei ner Zenerdiode ist aber, dass die Toleranten irgendwo bei 138-156V liegen für die Zenerspannung. Bei dieser Spannung fließt dann ein Strom von 5mA.

Siehe hier ( auf das Bild klicken, dann poppt das "Datenblatt" auf) Zener Diode 12.5W 150V Typ ZX150, Grieder Elektronik Bauteile AG

Sprich erst über der Nennspannung fängt die Z-Diode an niederohmiger zu werden.

Zusammengefasst: Zenerdiode ist nichts.

Normale Dioden wären evtl Denkbar, wobei man da auch das Problem hat: je höher der Strom, desto höher der Spannungsabfall.

Sieht man hier:

image.png
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Du bräuchtest also Dioden und eine kleine Last parallel zum WR, damit ein permanenter Stromfluss vorhanden ist und die Spannung über die dioden abfallen lässt.

nehmen wir die Diode aus dem Beispiel und sagen, und wir wollen 0,1A permanent fließen ( wären aber auch schon 15Watt) mit einem 1500Ohm Leistungswiderstand. ( 150V/0,1A)

Das sind dann 280mV. Nimmt man nun davon 20 Stück wären es 5,6V.

Fließt nun ein Strom von 5A ( nehmen wir einfach mal so an) sind das schon 450mV Abfall -> 9V. (rund 4W verlustleistung).

Angesichts der Kosten für dioden und Leistungswiderstand wirst du das über den Winter wohl eher nicht reinholen. Da ist ein Modul weniger anschließen günstiger und Wirtschaftlicher.

Man könnte auch eine Schaltung bauen, die die Spannung misst und dann bei Spannungen über 150V ein Mosfet schaltet, der dann einen Strom fließen lässt, damit die Spannung unter 150V abfällt.

Wären in günstig ein kleiner Mikrocontroller wie Arduino oder ESP, ein Mosfet der die hohen Spannungen schalten kann und der Leistungswiderstand.
Da ist der aufwand überschaubar, im laufenden Betrieb hat man auch keine weiteren Verluste.

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Ein Modul weniger ist deutlich mehr verschenkt, als 10 Dioden in Reihe, an denen dann 7-9 V abfällt. Und die Verlustwärme heizt dir noch den Raum mit. Ist ja auch nicht zu verachten, wenn auch nur ein kleiner Beitrag.

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@win 2 Module Paralell dann in Reihe .. wäre wohl das einfachste :wink: wenns funktioniert

Warum einfach wenn's auch kompliziert geht

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Mal durchgerechnet:

ich würde ( da es ja evtl noch kälter wird) mit 8V weniger rechnen, dann haste 3V noch Puffer ( wobei das auch schon sehr knapp ist)

Annahme( was ich bei mir messen konnte): mit 800Wp (20° süden) habe ich im durchschnitt in den Letzten wochen 0,25kwH pro tag gemacht.

Das wären hier pro Tag 0,25kwH/800Wp*1080Wp = 0,3375kwH.

Würde man ein Modul weglassen, so fehlen 0,08kwH, was bei 40cent/kWh 3,4cent pro Tag weniger "einnahmen" wären.

Rechnet man nun, dass die Dioden von anfang Dezember bis Ende Februar eingebaut werden, also 3 Monate, so sind das ca. 3,4€ weniger Pro Winter. (wobei es im Februar ja auch wieder wärmer wird und man es wahrscheinlich nicht mehr braucht)

Bei Dioden ohne Last ( was der Wechselrichter ja anfangs macht um festzustellen Spannung >150V)

ignorieren wir mal, dass die Dioden eine Last brauchen und gehen nun davon aus, dass der Spannungsabfall bei 0-Last genau so wie bei 0,1A ist, dann sind das 0,5V.

somit braucht man mindestens mal 16 Stück.

Beispiel einer diode:

https://www.reichelt.de/gleichrichterdiode-600-v-15-a-to-220ac-mur-1560g-ons-p216909.html

Hab die Diode mal ausgesucht weil die ein großes package hat zur Kühlung

Stückpreis 1,17€ ohne Versand wären das rund 19€.

Da ich nicht die Spannung des Moduls unter Last kenne, rechne ich vereinfacht ( zugunsten der Diodenlösung) mit der Leerlaufspannung und gleichem spannungsabfall bei Last.

somit habe ich nicht die volle Spannung von 155V, sondern 147V. Das wären 1-147/155 ca. 5% weniger.

Das heißt statt 0,3375kwH pro tag nur 95%, was dann 0,32kwH wären -> 0,0175kwH weniger pro Tag -> 0,73 cent pro tag.

Somit hat man durch die Diodenlösung nur einen Verlust von 73cent.

Das heißt gegenüber nur 3 Modulen sind das 3€ weniger.

Somit lohnen sich die Dioden nach 19€/3€= 6,3 Jahren.

Zusätzlich muss man bedenken, dass bei den Dioden bei 7A ( mal so nen Strom angenommen ohne die Module zu kennen) ein Spannungsabfall von 0,85V vorliegt.

also 0,85V7A= 6Watt. 6W16 Stück = 96WATT VERLUSTLEISTUNG

Die Dioden brauchen bei 6W einen Kühlkörper, den man auch kaufen muss. Sprich diesen muss man auch kaufen.

Darf man nicht vernachlässigen, da falls im Winter auch mal die Sonne scheint, diese Wärme irgendwohin weg muss.

Die Dioden draußen aufzubauen, weils da kälter ist, ist auch kontraproduktiv, da dann der Spannungsabfall noch größer wird.

Klar, ein Modul wird wohl mehr als 96 Watt bei 7A produzieren und somit hat man unterm Strich mehr, aber dafür hat man den aufwand zum basteln.

Wer da Bock drauf hat, kann das auch machen. Sind am Ende vlt 30-40€ mit Kühlkörper und ggf. Lüfter.

drei Module wäre einfacher.

und wie auch erwähnt 2 parallel wäre noch besser, wenn dem WR die niedrigere Eingangsspannung ausreicht

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Die Leistung paralell zum laderegler abzuleiten ist die einzige sinnvolle Lösung um U zu begrenzen, falls 2 x 2 nicht geht.

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Ich danke euch allen sehr für die tollen Ideen. Ich denke ich werde den Lösungsansatz mit den Dioden versuchen. Ich halte euch in diesem Thread auf dem Laufenden, ob es geklappt hat. Bis bald

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Warum macht man nicht

2x parallel /2 Serie , du hast 155v

man würde auf 78v kommen , und das doppelte an amp…… wen das mit dein laderegler geht ?? Würde ich das so machen ………. Und im Sommer wieder umstecken au4x Serie .

gr Bart