Planung Balkonsolar mit Akku

[kaje]

Hallo zusammen,
es geht um ein sehr spezielles Anliegen. Zuerst zu den Gegebenheiten:
Ich habe ein komplettes Balkonkraftwerk (bzw. dessen Komponenten) mehr oder weniger geschenkt bekommen. Installiert werden soll das System auf dem Dach des Hauses meiner Mietwohnung (alles abgeklärt; hab viele Freiheiten). Ausrichtung ist Süd-West 210° bei 30° Dachneigung im tiefsten Niederbayern.
Wechselrichter ist der Hoymiles HMS-800-2T. Module sind 2x 410W von BeckerTech (Voc: 37,45V; Isc: 14,02A; Vmp: 31,61V; Imp: 13,13A).
Liegt alles noch verpackt rum, da ich aktuell wetterbedingt nicht aufs Dach steige.
Die Kabel werden über das Dach in den unisolierten Dachboden der Wohnung geführt. Dort habe ich extra für diesen Zweck eine Steckdose anbringen lassen die eine eigene Sicherung im Sicherungskasten hat. Zur Energiemessung würde ich einen Meross Zwischenstecker verwenden, der hier sowieso noch rumliegt. Außerdem überwache ich den Stromverbrauch der Wohnung mit einem Shelly 3EM in Home Assistant.

Seit Wochen überlege ich jetzt wie ich eine Akku-Lösung realisieren kann. Beide Bewohner sind bis auf einen Tag HomeOffice pro Woche tagsüber nicht zu Hause. durchschnittlich liegt der Ruhestromverbrauch bei 90 - 120W.
Wann sich so ein Akku rechnet ist nicht unbedingt relevant. Ich sehe das mehr als ein teures Hobby als technikbegeisterter Ingenieur.
Mein derzeitiger Lösungsansatz:
Eine Kiste für die Batterie, die bei Bedarf beheizt und gekühlt werden kann, da der einzig mögliche Standort des Akkus der Dachboden ist.
Eine LiFePO4 Batterie 48V 50Ah. (Hab gehört besser 48V als 12V oder 24V und Kapazität sollte im Grunde ausreichen)
Victron SmartSolar 100/20. (bin offen für Alternativen)

Allerdings erschlägt mich die Menge an Informationen die man zu dem Thema erhält etwas. Deswegen würde ich Euch gern um Unterstützung zur Realisierung des Themas bitten..
Wichtig wäre mir, dass ich das ganze in Home Assistant steuern oder zumindest erfassen kann.

Sorry für den riesen Text - Feuer frei auf den Neuling

[grumpy_badger]

Lies Dich mal in openDTU onBattery ein, das sollte das richtige für Dich sein.

[und-mehr]

Wann sich so ein Akku rechnet ist nicht unbedingt relevant. Ich sehe das mehr als ein teures Hobby als technikbegeisterter Ingenieur.

Dann nimm LTOs,
Die rechnen sich nicht, aber man kann die auch mal alleine auf dem Dachboden spielen lassen.
Für 48V muss es einen Grund geben, davon gehört zu haben das es besser ist, ist keiner.
Ich wollte auch mal 'nen Dachbodenakku bauen, hab die Idee aber verworfen, war mir zu aufwändig.
Da würde ich sie eher noch wasserdicht verpackt eingraben, Kühlen ausfallsicher hinzubekommen ist nicht so leicht, beim Heizen ist es egal.

[kaje]

@grumpy_badger
Sieht auf den ersten Blick sehr vielversprechend aus! Werde mich die Tage mal einlesen.
Kann man was zu den von mir geplanten Komponenten sagen? Würde das grundsätzlich mit so einer Batterie und so einem Laderegler funktionieren?

@und-mehr
auch sehr interessant auf den ersten Blick.
werde das mal abwägen... scheinen doch sehr teuer zu sein.

[grumpy_badger]

Ja, die Hoymiles Wechselrichter sind genau die Richten dafür. Ein Victron MPPT passt ebenfalls, genau wie ein Shelly 3EM zur Null-Regelung.
Als Akku wäre ein Pylontech am geeignetsten, im Prinzip gehen aber alle. Wenn Dein Spitzboden nicht frostfrei ist solltest Du einen mit Heizmatten nehmen.

Bei mir läuft alles auf 24V, ist auch problemlos. Zu Anfang auch mit openDTU-onBattery, jetzt mit einem kleinen Multiplus als Teil-Insel.

[andyo]

Also ich wundere mich das ihr nicht mit dem Energieerhaltungssatz anfangt. Bei 400 Watt Panelleistung reicht das für +/-2h um Mittag für etwa 4x360 Watt=1400Watt/24Volt=58 Ah im Akku. Nächste Baugröße ist ein 100 Ah. Der wird dann an einem sonnigen Tag voll. Von Mitte November bis Mitte März wird der nie voll. Im Gegenteil er ist ständig leer weil halt durch die Wolken nur ein paar Watt durchgehen. Wenn man davon die Kette Laderegler > Akkuladeverlust > Wechselrichter betreiben will kann man's auch gleich sein lassen. Ich werde meinen Wechselrichter im Winter direkt ans Panel schalten. Damit sich das Kälteproblem des Akkus auch erledigt weil eingelagert. Ansonsten fällt mir hier die niedrige Panelspannung auf. Der Laderegler braucht eine Spannung deutlich über der Akkuspannung. Das ist hier nur bei Teillast und bei Reihenschaltung gegeben. Dabei darfs dann aber keine Teilabschattung geben.

[mhltheone]

Er hatte den Akku ja entsprechend klein gewählt (ob 24V100Ah oder 48V50Ah ist ja egal).

Wichtig ist aber das die Spannung 3V über Batterie Spannung liegt. Also kommt bei 48V nur eine Reihenschaltung in Frage und bei 24V wäre auch eine Parallelschaltung möglich.

Bzgl. Dachboden hast du hier wirklich Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder über 50°C? Ansonsten würde ich mir hier keine größeren Gedanken machen.

Es gibt fertige Akkupacks mit entsprechender Heizung, aber auch diese braucht Strom und davon kommt nun im Winter viel zu wenig, gerade bei nur zwei Panels.
Hier kann man eher dann auf den Akku verzichten und die Panele direkt anschließen und das wenige was kommt für mit Glück zeitweise den Grundbedarf decken.

[3joern]

Wenn ich hier reinkrätschen dürfte, da ich genau das gleiche, aber erstmal nur als Gedankenexperiment vor habe (siehe Schaltplan mit Einkaufslistenlinks im PDF).
Hätte nämlich dazu ein paar Fragen, die den Thread-Ersteller evt. auch interessieren könnten (der Akku ist übrigens ein Selbstheizer).

Stand: vorhandenes 600W Balkonkraftwerk, Südausrichtung, seit Mai bis jetzt Januar = 600kw, an sonnigen Tagen habe ich 4,5kw, davon gehen 2kw ins Haus und 2,5 ins Netz). Aktuell im Januar bei Sonne 2,5kw max. sonst so um 1-1,2kw.
Idee: Speicher dazu!

Akku.pdf (97.1 KB)

Fragen:

1. Ich hörte davon, dass wenn der Akku direkt in den Wechselrichter geht, dass es wegen der zu schnell ansteigenden Spannung nicht gut für den WR wäre und man deswegen noch ein Gerät dazwischen schalten sollte, dass der Strom vom Akku langsam steigend im WR ankommt. Weiss nicht inwieweit das Sinn macht, denn wenn mal ne Wolke vor dem Panel ist, ist ja auch immer voll oder nix.

2. Habe das bei einigen Anlagen auf YT gesehen, dass man noch eine Sicherung zwischen WR und Steckdose packen sollte. Ist das so? aktuell geht die Steckdose direkt in den Stromkasten zur Sicherung ohne andere Verbraucher.

3. openDTU on battery kann man nicht einfach mit dem openDTU System Installer aufspielen. Wie würde ich das auf mein aktuelles openDTU bekommen? (habe nur ein Mac).

4. Hätte den Akku an den einen Eingang des Hoymiles 600 gehängt und evt. noch ein zusätzliches Panel für den Grundverbrauch (normal 120W, mit Homeoffice bis 320W) geholt, kommt der HM600 mit der Akku Leistung auf einem Eingang klar? und macht dieser Gedanke überhaupt Sinn, dass die anderen Panels 100% den Akku füllen.

5. Wenn der Akku voll ist, geht der Strom dann weiter ins Haus oder sagt der MPPT "voll is, gut is, stop"?

6. Wie kommuniziert das eingebaut BMS des Akkus mit dem MPPT? das fehlt in meinem Schaltplan.

7. Kabelendhülsen in Sicherungen/Verbindungen etc., ja/nein?

8. Fällt Euch noch was auf, was an dem Schaltplan nicht stimmt oder besser sein könnte? von Komponeten (links im PDF) bis Ablauf...

Wie gesagt, das ist erstmal alles nur im Kopf, ich weiss nicht ob ich das umsetze, aber ich finde es extrem spannend, das vorhandene System (wo die grünen Hacken sind) weiter zu optimieren.

Auch war die Überlegung ein fertiges System alla Zendure oder Ecoflow zu nutzen. Die gefundenen Komponenten kommen auf ca. 900€, ne Fertiglösung wäre aktuell 200€ teurer. Bin Bastler habe vor solch dimensionierten Akkus aber hölle Respekt.
bin sehr gespannt, grüße.

[mhltheone]

Moin,

Antworten zu deinen Fragen in Kürze:

zu 1: Hierbei geht es nicht um die Spannung sondern um den Strom. Deine Module liefern knapp 11A und durch Wolken gehen die nicht mal eben von 0 auf 11A.
Problem ist das eine Batterie ein vielfaches bis mehrere Hundert Ampere liefert, die zu Stande kommen, wenn die Eingangskondensatoren sich aufladen und das tut diesen nicht gut. Deshalb sollte man über einen Widerstand (um den Strom zu begrenzen) vorladen und erst dann anstecken oder man brauch einen Strombegrenzer.

zu 2: Ähm brauchst hier keine extra Sicherung (manche machen es nur so Schaltbar ohne Stecker ziehen). Hab jetzt nur aufs Bild gesehen, bitte keinen DC sodern wenn AC-Schutzschalter verwenden.

zu 3: Eigentlich sollte die Installation möglich sein (habs aber noch nie probiert zu überspielen).

zu 4: Da der Wechselrichter 2 MPPT hat, kannst du ein Panel und einmal Batterie anklemmen. Aber das Drosseln für die Nulleinspeisung ist dann nicht sinnvoll möglich. Wenn du ihn auf 300 Watt drosselst, dann begrenzt der Wechselrichter auf 150 Watt pro Eingang. Heißt auch wenn Sonne gerade 300 Watt liefern könnte, kommen 150 Watt aus Akku und nur 150 Watt vom Panel. Wenn Sonne nur 50 Watt liefert, kommt im Haus nur 200 Watt an (Panel = 50W und Akku = 150W).

zu 5: Wenn Batterie voll würde der Solarregler abschalten, sofern kein entsprechender Verbraucher (Wechselrichter) die Leistung abnimmt. Hierzu gibt es entsprechende Optionen bei openDTU on Batterie. Aber das alles ergibt wie oben gesagt wenig Sinn wenn der Wechselrichter sowohl Panele als auch Akku dran hat.

zu 6: In deinem Fall garnicht, da der Akku kein Kommunikationsport fürs BMS hat. Der Laderegler schaltet anhand der Akkuspannung ein und aus.

zu 7: Flexible Adern sollten immer verpresst werden, bevor die eingeklemmt werden. Wie lang sollen die DC Kabel sein und welchen Querschnitt planst du jeweils?

zu 8: Würde direkt alle drei Panele über den Laderegler schicken und den Hoymiles mit beiden Eingängen an den Akku klemmen. Dann kannst du auch vernünftig Regeln, sowohl Nulleinspeisung, als auch Überschuss falls Akku voll ist.

Fertige Systeme sind mit der Akkuleistung >2kWh deutlich teurer. Bei dem fertigen Akku inkl. BMS brauchst du dir nicht so viele Gedanken machen.

[mikecad]

Servus, eine Frage zu 8: Warum würdest Du BEIDE Eingänge des Hoymiles anklemmen?

[mhltheone]

@mikecad Aufgrund der Regelung... Wenn du Hoymiles eine Vorgabe machst, wird diese pro MPPT Tracker aufgeteilt, siehe Beschreibung Punkt 4.

[3joern]

Hallo @ MhlTheOne

hab vielen Dank für Dein Feedback, da hätte ich noch ein zwei Fragen.

zu1. ich habe da hier im Forum was gefunden, was passen könnte (habs mal in das mit Link rein), meinst das ist der richtige? oder hättest Du einen besseren Vorschlag?

zu2. Ah ok, dann kommt die weg

zu3. habs 3x versucht openDUtu on battery per Firmware installation aufzuspielen, gab jedes mal einen Error. Daher dachteich ich muss das DTU neu flashen.

zu4. ah verstehe. wie bekomme ich das hin, dass ich während der Akku läd, aber auch noch Strom für meinen Hausgebrauch zur verfügung steht? Super wäre ja, das über das IR Lesegerät am Zähler geschaut wird, wieviel Strom das Haus braucht und alles was drüber ist, geht in den Akku. Ist das mit dem MPPT möglich zu steuern?

zu 5. würde dann erstmal nur die 2 bestehenden Panels lassen

zu6. ok

zu7. insgesamt hätte ich 6m langes 4mm2 Kabel entsprechend Bedarf 3,5 mal gekappt, dass ich an den Enden immer die MC4 Stecker habe und zwischen drin mit dem Kabel verbinden kann. OK, dann würde ich da noch Kabelhülsen drauf packen.

zu8. Ahhh also kann ich da noch nach Lust und Laune weitere Panels anschließen? (natürlich das es der Leistung vom MPPT entspricht). Oder sollte ich auf irgendwas achten? Wie kann ich mehrere Kabel zusammen auf eines legen? die Y Verbindung sollte ich wohl nicht übertreiben

Grüße

Angepasster Schaltplan:

Akku.pdf (89.5 KB)

[mhltheone]

Moin @3joern,

zu 1: gibt es verschiedene Möglichkeiten. Entweder man baut einen Einschaltstrombegrenzer (hierzu gibt es fertig berechnete Bauteile inkl. Schaltplan) oder man kauft etwas in diese Richtung, oder man brückt mit einem Widerstand bevor man die Leitung anschließt. Frage ist hier eher, bleibt der dauerhaft ohne Trennen am Akku, dann ist das ne einmalige Aktion, ansonsten immer nach einer Trennung. Im dem Forumbeitrag geht es darum, dies zeitlich gesteuert zu machen, also erst Widerstand brücken und dann direkt.
Solarmodule Gladbeck hat auch ne fertige Platine dafür nun im Angebot, aber preislich nicht ganz günstig.

zu 3: Wie gesagt habs selbst nie probiert, sollte aber laut Beschreibung gehen. Hast du deinen openDTU Uptodate gehalten?

zu 4: Solange die Batterie nicht leer ist und der WR an Batterie angeschlossen ist, kannst du die ganze Zeit über einspeisen. Parallel würde der MPPT den Akku laden (mit dem Überschuss). Da MPPT - Batterie - Wechselrichter alle zusammen angeschlossen sind, ist die Batterie wie ein Puffer. Heißt liefert der MPPT weniger als der Wechselrichter benötigt, wird Leistung aus der Batterie entnommen, liefert der MPPT mehr als der Wechselrichter benötigt, speichert die Batterie diesen.

zu 5: kannst du gerne so machen, aber mehr Panele bringt mehr Leistung und häufiger Batterie auch voll.

zu 7: Bzgl Kabel ist die Frage wo zwischen willst du das 4mm² hängen, welche Kabellänge, welche Spannung und wie viel Strom/Leistung soll fließen.

zu 8: Ja du kannst es erweitern, sofern der Laderegler dafür ausgelegt ist. Bei gleicher Ausrichtung kommt aber neben der Parallelschaltung eher eine Reihenschaltung in Frage, bzw. eine Kombination aus beidem (die Module sollten identisch sein und Parallel dürfen immer nur Strings (Reihenschaltung) gleicher Anzahl zusammen geschaltet werden).

Bzgl. Laderegler gibt es von Victron einen Calculator auf der Seite. Hier müssen die Spezifikationen deiner Module und geplante Anzahl (Reihe/Parallel) der Module, sowie Batteriespannung angegeben werden.

[mikecad]

@mikecad Aufgrund der Regelung... Wenn du Hoymiles eine Vorgabe machst, wird diese pro MPPT Tracker aufgeteilt, siehe Beschreibung Punkt 4.

Aaaaah ok, vielen Dank! Wieder ein Fehler vermieden

Jetzt ist mir aber noch was aufgefallen: der Hoymiles 800 kann ja nur zwei Panele mit 540W max.
Damit dürfte es also funktionieren in der oben genannten Konfiguration drei Panele in Reihe zu schalten, da man im Fall "Batterie voll" ja direkt die volle Leistung an den Wechselrichter abgibt. Also z.B. drei Panele a 440W / 33V (Vmp) => 1320W / 100V gehen auf den Laderegler, der macht daraus irgendwas mit 52 V (Systemspannung) => ~690 W - das ja wie oben genannt eh erforderlich auf zwei Eingänge aufzuteilen, dann sind das je Eingang ~350 W.. geht also - oder hab ich einen Denkfehler?

[mhltheone]

@mikecad einen Kleinen, den die Leistung bleibt gleich (abzgl. der Wirkungsgerade) und Spannung und Strom ändern sich.

1320 W = 100 V * 13,2 A
1320 W = 52 V * 25,4 A

Der Hoymiles HM 800 kann maximal 12,5 A pro Eingang, also 25 A und somit max 1300 W im Eingang in Theorie, da er aber max 800 Watt Ausgang hat wird er am Eingang (diesmal gerechnet mit Wirkungsgrad) maximal ca 850-860 Watt ziehen.

[mikecad]

@mikecad einen Kleinen, den die Leistung bleibt gleich (abzgl. der Wirkungsgerade) und Spannung und Strom ändern sich.

1320 W = 100 V * 13,2 A
1320 W = 52 V * 25,4 A

Der Hoymiles HM 800 kann maximal 12,5 A pro Eingang, also 25 A und somit max 1300 W im Eingang in Theorie, da er aber max 800 Watt Ausgang hat wird er am Eingang (diesmal gerechnet mit Wirkungsgrad) maximal ca 850-860 Watt ziehen.

Vielen Dank für die Ausführung - ja hab meinen Fehler gesehen / verstanden. Das war zu sehr doppelt-gemoppelt.

Aber doch nochmal kurz zurück.. Damit ist es für den Hoymiles quasi egal wieviel theoretisch anliegen würde - führt also nicht zum defekt, da er ja quasi eh abregeln würde auf die 600/800W Vorgabe.

Die Antwort in dem Fred https://www.akkudoktor.net/forum/migrated-forums-balkonsolar/bkw-2x870-watt-mit-speicher-2kwh/#post-177584

hat mich etwas verunsichert

[mhltheone]

@mikecad Natürlich kann der Wechselrichter nicht mehr verarbeiten. Hier gibt es drei Grenzen (Eingangsstrom A, Eingangsleistung W, Ausgangsleistung W).

Je nach BMS ist aus der Batterie z.b. 100A möglich bei 52V wären das 5200 Watt....
Aber der WS kann nur x Watt und y A am Eingang (dies begrenzt was er maximal entgegen nehmen kann) und z Watt am Ausgang.

Generell kann der WS an der Batterie betrieben werden und nimmt das was er braucht (wenn geregelt) bzw er maximal kann.

Bzgl. Defekt ist vorallem beim Anklemmen des Wechselrichter an die Batterie acht zu geben (Vorladen der Kondensatoren) da die Batterie viel mehr A liefert und das zu schaden führen könnte. Deshalb muss man einen Einschaltstrombegrenzer verwenden oder mit einem Widerstand erst die Kondensatoren im Wechselrichter vorladen und dann anklemmen und immer angeklemmt lassen.

PS: Die Eingangsspannung des Wechselrichters darf niemals überschritten werden, das führt unweigerlich zu einem sehr schnellen defekt.
Wenn mehr Leistung anliegt, begrenzt er halt und kann ggfs nicht alles verarbeiten.

[alex_s]

Wenn du eine fertige "open dtu on Battery"- Platine suchst kannst du dir gerne mal mein Projekt anschauen:

https://www.akkudoktor.net/forum/migrated-forums-balkonsolar/opendtu-on-battery-platine-mit-maximal-ausbau-dc-dc-und-jk-bms-stecker/paged/4/#post-177458

Du willst auf jeden Fall einen fertigen Akku kaufen?

Falls Selbstbau in Betracht kommt, macht es eventuell auch Sinn mal die aktuellen Preise bei nkon für einzel zellen sich anzuschauen.

siehe auch:

8-Zellen Akku selbst bauen - Hoymiles WR beibehalten