MPPT Regler für 48 Volt Heizstab?

Balkonkraftwerk Anlage allgemein
1

Moin moin! Wir haben einen dummen 48V 1500w Heizstab, den wir gerne direkt an 4 Module hängen würden. Jetzt ist es ja so, dass ich 4 Module parallel schalten kann, dann ist aber der Nachteil, dass bei 60 Ampere die Leitungen glühen und die Module sehr viel Leistung verlieren, da die Spannung enorm abfällt.

Kennt jemand einen MPPT Regler, vielleicht sogar mit mehr als 1 MPPT, an den man diese 4 Module in Reihe anschließen könnte, der die Module effizient laufen lässt und die Spannung auf 48 Volt reduzieren kann? Wie würdet ihr das machen?

Übrigens sind das im Prinzip 2 ineinander verdrehte 750W Heizstäbe, die Anschlüsse sind gebrückt, also könnte man auch die Brücke entfernen und einen Regler mit 2 Ausgängen verbauen, denn 2x 750W @ 48V ist wohl besser als 1x 1500W @ 48V…

2

1500w durch 48v sind 30 amper ca das ist vertretbar ich hätte einen 48v victron hier den ich nicht mehr brauche den könnte ich dir zukommen lassen

3

Panels 2s und Heizstäbe in Reihe

4

Okay, was kann dieser Victron genau? Was für ein Modell ist das? Momentan haben wir halt alle 4 Module parallel geschaltet, damit wir nicht über die 48 Volt kommen und diese hängen sehr ineffizient an dem Heizstäbchen.

5

Die Frage ist ob übliche Lade MPPT den Betrieb überhaupt akzeptieren.

Der muß ja Ausgangsspannungen von fast null, bewölkt bis 48 V als Grenzspannung, Element Schutz (Ladeschluss) akzeptieren. Denke da spielen die üblichen nicht mit.

Die Chinesen hätten kleine stepdowns die einen manuellen MPPt Betrieb realisieren.

Etwa 0,8 x Voc. Jedenfalls vielfach besser als PV direkt am Heizelement.

Vermutlich gibt es die bis Vin 120V und 10 A? Max U/I regelbar. Stärkere?

Parallel Schaltung sollte möglich sein, Dioden.

6

Bis 50V und bis 50A kannst dir das hier anschaun "1000W" buck 50V 50A (plus meine mods dazu) step down auf fixe eingangsspannung regeln

wenn du den heizstab auf 96v umbaust kannst dir das hier anschaun, bis 60V und bis 20A DC Boilerheizung DIY für 25€ - direkt vom Panel oder vom Akku, geht auch parallel zu MPPT (12-60V) step up auf fixe eingangssapannung regeln

das ist “unechtes mpp” weil du den manue einstellst. im sommer stellst auf maximum bei voll heissen panels ein. kauf dir n messgerät dazu. der hier kost 12€ beim freundlichen chinesen

grafik
grafik297×281 58.5 KB

7

Nett. Umbau auf 96 volt hört sich gut an. Dann leiden die Kabel auch nicht so, auf die Idee bin ich noch gar nicht gekommen. Ich brauche also nur ein Multimeter (?) und diesen 1800w DC-DC Converter? Und was stelle ich dann ein bzw was muss ich messen?

Außerdem ist der Wandler nur bis 60v zugelassen, 2 Module haben aber bis zu 74 Volt?

(€DIT, es gibt bestimmt auch Wandler mit mehr als 60V input)

Könnte ich dann nicht sogar noch 2 weitere Module dran hängen als 2x2x2 Verbund? Ich habe am Balkon noch Platz, die Ausrichtung wäre also völlig anders. Wenn der Wandler die stromstärke begrenzen kann, dann brennt der stab nicht durch, wenn mal richtig Sonne da ist?

€DIT: Der converter hat bis 85V auf bis 120V und 40A input, das sollte doch passen mit 3x2 Modulen? https://ebay.io/m/wYcRPo

8

der regler kann bis 40A und 60V aufnehmen müssen also alle panels paralel. das messinstrument baust mit dazu, nimm jedenfalls eins das gleich Leistung anzeigt. Das ganze braucht bissel Kühlung. Ausgangsspannung ohne Last auf 95V einstellen Strom auf max. mit dem linken poti stellst den mpp ein mit angeschlossener last, des machst mittags wenn die panels heiss sind

9

Ich habe den alten 1500er davon am Akku.

Aber stepup wird bei bestimmten PV Bedingungen nicht richtig funktionieren. Die können die Spannung nicht unter die Eingangsspannung regeln. Damit wird das PV Modul bei schwacher Einstrahlung erst wieder runter gezogen. Da nutzt eine Strombegrenzung und Unterspannungsabregelung nichts.

10

ist ziemlich egal wenn alle panels zusammen unter 5A liefern ist eh krass dreckswetter

11

Jedenfalls ist Serienschaltung der Module nachteilig da der Effekt bereits bei etwa 60 V ausgehebelt wird. Parallel läuft bis 30 V rUnter.

Generell wird aber ein Start Trick notwendig damit Mppt zur Wirkung kommt. Sonst hängt ewig gebrückt tief rum.

12

Okay, ich habe einen regler gefunden der bis zu 85v und 40A input verträgt. Das heißt also, multimeter mit einbauen inklusive der Shunts, regler auf 95V stellen, Stromstärke auf 16A stellen und dann in der Mittagssonne am Spannungspotentiometer vom Regler so lange nach unten drehen, bis das Amperemeter den schönsten Wert in Watt anzeigt? Das klingt erstmal recht simpel wenn das so wäre.

13

Interessant. Ich kenne nur die 1500W/1800W Regler, die auf Eingangsspannung regeln können. link/screenshot?

14

Na der hier, ist schon weiter oben verlinkt:

15

OK den mit 60V hab ich verwendet. Dass es den mit höherer Eingangsspannung gibt ist neu

16

Bei den MOS FET sind sie doch nicht 1970 mit der Entwicklung stehen geblieben :wink: Da gibt’s doch noch immer Neues.

17

Hallo, hast Du Dir mal überlegt, die Module einfach PASSIV an dem Heizstab zu belassen? Letztendlich geht es uns doch allen nur darum, Dinojauche durch lokal erzeugten PV-Strom zu substituieren, was natürlich nicht 24/7/365 gelingt, aber eben über weite Teile des Jahres.

Was misst Du denn konkret an Spannung und Strom bzw was sind die Leistungsdaten Deiner Module?

Hintergrund: ich betreibe einen Fothermo 80 Liter Hybrid Boiler (Pv + 1500W Netz-Nachheizung). Anfänglich sehr zufriedenstellend, dann irgendwann aus heiterem Himmel ist die Elektronik abgeraucht. Ersatz (Garantie) hat ewig gedauert, Abwicklung total unterirdisch, und der Ersatz ist buchstäblich binnen 1/2 Stunde (!) ebenfalls abgeraucht, auch noch bei sehr trüben Wetter und einem fetten Taubenschiß auf zwei der vier Module, also bei denkbar geringer Eingangsleistung. An der Stelle hatte ich einfach keinen Bock mehr auf die Fothermo-Elektronik und die furchtbare Garantieabwicklung, und habe den PV-Teil auf passiven Betrieb umgebaut und einschließlich der Not-Abschaltung bei Erreichen von 96° (unter Nutzung des bereits verbauten Safety-Thermostats). Das ist im Moment noch ein Profisiorum [TM] mit N-Kanal FET in der Minusleitung. Bei Interesse kann man mal einen eigenen Thread dazu aufmachen. Ich meine wir hätten die 80 Liter Brauchwasser seit März bisher nur einige wenige Male AC-nachheizen müssen.

Hier mal die Berechnung für den ~2,2 Ohm / 550 Watt / 35 Volt Fothermo-Heizstab, Du kannst es Dir auf Deinen Heizstab (eventuell nur einen davon = 750 Watt nutzen) umrechnen.

R = U/I , P = I² * R , P = U * I , alle Zahlen +/- Pi mal Daumen

550 Watt / 15,5A Imax = ~35,5V maximale Spannung

35V,5/15,5 ~ 2,29 Ohm Heizwiderstand

Ich habe hier überall alte 72-Zeller mit lt. Aufkleber Vmpp ~ 36,1V und Imax ~5A. Auch bei Parallelschaltung VIELER Module können maximal die ~ 15,5A auf der Sammel-Leitung fließen (super einfach, super sicher, nix wird warm).

Solarmodul = Stromquelle. Wenn die momentane solare Einstrahlung gerade so ist, dass die Module in Summe z.B. 4A liefern, kommen -da die Stromstärke am Ohmschen Widerstand ja leider quadratisch in die Leistung eingeht- eben auch nur ~36 Watt (Spannungseinbruch auf ~9Volt) an Heizleistung im Boiler an. Bei anderen Modulen mit z.B. Umpp=30V fließen dementsprechend max. 13,1A, (30V/2,29Ohm) somit kommen damit niemals mehr als ~390 Watt (30V*13,1A) Heizleistung im Boiler an.

Bezogen auf Dein Heizelement: 750W / 48V = ~15,5A. 15,5A/48V= ~3,09 Ohm. Wenn Du alle Module parallel anschließt (→ Überbelegung), bekommst Du (Umpp²)/3,09Ohm = x Watt Heizleistung am Heizelement, WENN die Module in Summe den nötigen Strom liefern können so dass die Spannung nicht einbricht.

Das ist dann halt so und ich bin 100% überzeugt davon, dass ein MPPT Regler da keine Wunderzahlen an Mehrertrag liefert, insbesondere wenn eh nicht mehr vom Himmel kommt. Insbesondere kein Step-up/step-down/step-sonstwas Chinamodul mit fragwürdiger Lebensdauer und fragwürdiger Leistungsangabe (meist ist werbewirksam das Schaltvermögen des Schalttransistors angegeben, der -je nach Topologie- schaltungstechnisch auf das doppelte des max. Ausgangsstroms bemessen ist - besser die angegebene Strombelastbarkeit durch 2 teilen).

Vorteil: es läuft rein passiv, nix kann abrauchen, nix kann überhitzen, nix kann ausfallen. Obendrein ersparst Du Dir das ganze Gebastel.

Neben dem Fothermo-System gibt es auf dem europ. Markt noch den Hersteller Aparici, u.a in Spanien und in den Niederlanden zu bekommen. Leider hatte ich mich aktiv für den Fothermo entschieden, weil ich auf Vorteile im Garantiefall gehofft hatte. Zum Glück zum Aktionspreis gekauft. Der vergleichbare Aparici 75l arbeitet DC/PV-seitig ebenfalls rein passiv, 2 Module in Serie an 800W Heizelement (U-nenn = 83,4V / I_nenn = 9,6A) und einer DC-tauglichen Übertemperaturabschaltung und scheint in Spanien beliebt zu sein (macht Sinn → viel Sonne das ganze Jahr). Das zeigt, dass es passiv durchaus (auch kommerziell erfolgreich) geht und der ganze verkopfte MPPT-Krempel im Grunde nicht notwendig ist.

Über eine Übertemperaturabschaltung (65°) musst Du Dir ja eh noch Gedanken machen.

18

ich habe doch genau beschrieben wie es funktioniert

19

Eine Übertemperaturabschaltung (wozu ich anrege sich mal Gedanken zu machen - wir sprechen bei Heizstab doch von einer Brauchwasser-Anwendung? Also entweder Boiler oder großer Brauchwasserspeicher?) würde benötigt, um zum einen bei ~65° abzuschalten wegen oberhalb dieser Legionellen-Abtöt-Temperatur vermehrt auftretenden Kalkausfalls, und zum anderen als Sicherheitsabschaltung beim Erreichen von ~90+ Grad damit das Brauchwasser nicht “überkocht” - wäre sinnvoll, frag mich wie man das herausfindet…

Hier ging es bisher lediglich um einen Step-up/Step-down Wandler, der dann mit 70%? 80%? 90%? Umwandlungs-Effizienz die Leistungsausbeute -wie ich behaupte: allerhöchstens minimal- erhöhen soll und in der gesamten Zeit aber mit nicht unerheblicher Leistung (Wandlungsverlust) lediglich die Raumluft heizt statt das Wasser. 90% Umwandlungswirkungsgrad bei angenommen 750 Watt Ausgangsleistung sind eben um ~80Watt Verlustleistung die (meine These: völlig unnütz) weggekühlt werden müssen, sonst stirbt der DC-Wandler noch schneller als die Fothermo-Ersatzelektronik…

Oder meinst Du Deinen Hinweise “Panele 2S und Heizstäbe in Reihe”? Das schon eher, den Punkt gebe ich Dir - allerdings wissen wir immer noch nicht, was der TE für Module konkret im Einsatz hat (Vmpp = ? / Impp = ?) und ob diese in der vorgeschlagenen Verschaltung die Heizstäbe adäquat zu versorgen vermögen?

20

MPPT sind bei einfachen Lade Anwendungen tatsächlich oft eher sinnlos oder verschwenden gelegentlich mehr als sie bringen da die 12 24 und 48V recht nahe an Vmp der jeweiligen Module liegen. Da hat man dann vielleicht im Extremfall 30% , leerer Akku, Verlust der sich überm Tag noch je nach Zellenwahl deutlich verringert. Vmp 30V zu voll 27V. Funktioniert auch bei Abschattung und schräger Einstrahlung gleich.

Am Heizstab wirkt sich eine Winkelabweichung oder Abschattung deutlich aus.

Halber PV Strom ergibt etwa halbe Spannung ergibt gegenüber halber Leistung mmp nur mehr ein Viertel Heizleistung. Also nahe 50% Verlust durch Fehlanpassung.

Viertel PV Strom ca . 1/4 Heizspannung, ergibt eine kaum verwertbare Heizleistung. Etwa 75% Verlust nur durch Fehlanpassung. Wenn es zufällig ein PTC Heizleiter ist verschlimmert sich die Situation nochmals deutlich.

Zur Thermo Schutzschaltung. Bedenken daß die interne Sicherung absolut nicht für DC Heizstöme ausgelegt ist.