Hallo zusammen,
ich plane gerade das folgende Projekt und wäre sehr an Euren Meinungen dazu interessiert, habe bisher noch nie mit Solaranlagen gearbeitet: Passt das alles so oder gibt es einen Denkfehler?
Selbstbau Solarzaun mit 9kWp für ~3.000 EUR (22m lang)
Zaun inkl. ~10kWh Akku für ~5.000 EUR
Zaun inkl. ~10kWh Akku inkl. 7kW Wärmepumpe ~8.500 EUR
Ziel: Einen Solarzaun aufbauen der günstig ist und von mir selbst installiert werden kann. Ebenso soll er ungefährlich sein und keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen benötigen. Und zur Einspeisung mit dem Stromnetz verbunden werden. Auch die Wärmepumpe soll selbst eingebaut werden können. Alle Komponenten sind am Ende verlinkt.
Rahmenbedingungen
Es werden 6cmx4cmx2mm Aluprofile als Zaunpfahl genutzt, 170cm hoch (15 EUR) inkl. Halterung zum Verschrauben im Boden (15 EUR): 30EUR je Pfahl, 1 Pfahl je Modul. Die Module werden hochkant verbaut und nahtlos aneinandergesetzt und mit den vorhandenen Löchern in den Zaunpfahl dahinter verschraubt.
Der Elektriker soll damit es günstig bleibt nur den Anschluss ans Netz vornehmen.
Damit es ungefährlich bleibt und keine besonderen Regeln gelten soll das ganze System mit max. 48V arbeiten, da ab 50V neue Regeln und Vorschriften gelten.
Die Modulkosten für ein gutes Bifaziales 450W Modul liegen bei ca 50EUR. So ein Modul hat 30-40V und liefert ca 10A Strom bei Sonne, 110cm x 170cm.
Normalerweise werden bei einer Dachanlage mehrere Solarmodule in Reihe geschaltet, die Spannungen der Module (je 30-40V) addieren sich dann, so dass man auf mehrere 100V Spannung kommt. Ab mehr als 50V wird es aber gefährlich, so dass die Wechselrichter und Verkabelung einer Dachanlage für mich nicht in Frage kommt. Es darf also maximal parallel statt in Reihe geschaltet werden um unter 50V zu bleiben.
Kosten für den Zaun ohne Solarfunktion:
80 EUR x 20 = 1600 EUR.
Lösung mit Balkonkraftwerk Komponenten
Für Balkonkraftwerke gibt es zum Glück sogenannte Mikro-Wechselrichter. Kosten ab ca 250EUR für 4 Solarmodule die dann alle 4 einzeln angeschlossen werden, so dass die Spannung unter 50V bleibt, kosten ca 62,5EUR/PV-Modul. 10m Verlängerungskabel um jedes Modul einzeln ins Haus zu legen kostet ca 11EUR, die Microwechselrichter können aber auch direkt draußen verbaut werden (sie sind wasserdicht). Eine gute Lösung, wenn man keinen Akku braucht.
Das Problem ist, dass man an diese Wechselrichter keinen Akku anschließen kann, zumindest habe ich solche Wechselrichter nicht gefunden. Kennt jemand evtl. Mikrowechselrichter die auch Akkus laden können?
Kosten für den Zaun mit Funktion ohne Akku:
1600 EUR + 73,5 EUR x 20 (=1470 EUR) = 3070 EUR
Akku
Generell darf der Akku nur weniger Spannung als die Solarausgangsspannung (~30V) haben für die gängigen MPPT Regler, daher kommen max. 24V Akkus in Frage (aus den gängigen 12V, 24V, 48V Systemen). Um nicht zu teure Wechselrichter zu kaufen, sollte die Akkuspannung möglichst hoch sein, also 24V und nicht 12V.
Akkus gibt es 24V 200Ah bei Aliexpress für ca 700EUR, der hat dann 4.8kWh und ist fertig aufgebaut. Akkus wie alle anderen Komponenten auch sind von der Umsatzsteuer befreit, daher sollte es bei den 700 EUR bleiben.
Lösung mit Balkonkraftwerk Komponenten und Akku
Es bliebe die Lösung den Akku mit 240V Ladegerät zu laden, so wird also der Solarstrom erst in 240V umgewandelt und dann von 240V zurück auf die Akkuspannung von 24 oder 48V. Von Victron gibt es z.b. Ladegeräte Blue Smart 24V / 16A ~ 150 EUR. Um im Sommer die Volllast halbewgs abzufangen bräuchte man dann pro 2 Solarmodule ein Ladegerät, also ~75 EUR/Solarmodul. Allerdings reicht es sicher unseren Akku in 5h zu laden, dazu benötigen wir einen Strom von ca 10kWh/5h=2kW bei 24V sind das ca 83A, das wären 5-6 Blue Smart Ladegeräte (750-900 EUR). Das Ganze ist nicht so effektiv, ca 94% Wirkungsgrad hat das Ladegerät, der Wechselrichter vorher hat ca 97%, also hat man ca 7% weniger im Akku als wenn man ihn direkt läd. Zusätzlich muss der Akku wieder entladen werden können, benötigt also einen Wechselrichter. Günstiger ist da folgende Lösung:
Generell wäre auch eine 48V Akku Lösung besser, da wir nicht mehr durch die 30V Solarmodul-Spannung begrenzt sind.
Hier gibt es von Victron den MultiPlus-II 5000 für ca 600EUR. Er kann einen 48V Akku mit 70A laden und noch schneller entladen und damit die Leistung von ca 8 Modulen abdecken, 75 EUR / Modul.
Allerdings ist noch zu berücksichtigen, dass es nicht nötig ist einen 10kWh Akku mit 9kWp zu laden, dann ist er in ca 1h voll. Es reicht 1 MultiPlus-II, damit ist der Akku mit 70A, 48V in 3Stunden voll.
Kosten für den Zaun mit Funktion und Akku mit Balkonkraftwerk Komponenten
3070 EUR + 600 EUR + 2x700 EUR = 5070 EUR
Lösung mit Camper / Boot Komponenten
Wie erwähnt, um unter 50V zu bleiben dürfen Module nur parallel, nicht in Reihe geschaltet werden. Dementsprechend werden Wechselrichter benötigt, die mit so geringen Spannungen arbeiten können und eher hohe Ströme vertragen. Zum Glück gibt es sowas aus dem Camper / Bootsbereich. Hier der MultiPlus-II 5000.
Wie in der Grafik von Victron dargestellt werden die Solarzellen über MPPT Laderegler mit der Batterie verbunden und die Batterie an den Wechselrichter angeschlossen.
Allerdings schalten wir zwei 24V Batterien in Reihe, um auf die 48V für den MultiPlus-II 5000 zu kommen (sonst wird es bei 24V Wechselrichtern noch teurer). Geladen werden die Batterien dann einzeln. Ist zwar nicht ganz ideal, aber ich denke auch kein Problem, da ja jede einzelne Batterie ihr eigenes BMS hat.
Der Wechselrichter schafft 5kW und kostet ~600EUR, reicht also bei voller Sonnenlast für 11 450W Module, also ~55EUR/Modul. Hier brauchen wir tatsächlich 2 der MultiPlus-II, da es nicht nur darum geht den Akku zu laden sondern auch um den Wechselrichter und damit darum den überschüssigen Strom im Sommer ins Netz einzuspeisen.
Zusätzlich benötigen wir MPPT Laderegler, die günstigste Option sind mehrere MPPT 100/50. Der MPPT 75 / 15 kann die nominale PV Leistung von 440W bei 24V. Auch die größeren Regler bis MPPT 100 / 20 können bei 24V mit Ihrer Nennleistung nicht mehr als 1 Modul abdecken, sind aber teurer. Wir benötigen daher einen Regler pro Modul, Kosten ca. 47 EUR. Der MPPT 100 / 50 schafft 3 Module und ist mit 130 EUR also 43 EUR je Modul noch etwas günstiger. Man verliert dafür aber den Vorteil der Einzelregelung je Modul, was die Leistung verringern kann (je nach Schatten oder Ausrichtungsunterschied der Module).
In Summe sind wir bei dieser Lösung bei 98 EUR / Modul.
Kosten für den Zaun mit Funktion und Akku mit Camper/Boot Komponenten
1600 EUR (da wir die Wechselrichter ganz oben nicht brauchen, sie sind in der Lösung hier integriert) + 2x700 EUR + 20 x 98 EUR = 4960 EUR
Nachteile mit Camper/Boot Komponenten:
- Je 2 x 24V Akkus in Reihe geschaltet (in Summe nutzen wir 4x24V 100Ah Akku, 2 an jedem MultiPlus-II) => Nicht ideal für gleichmäßiges Entladen => Lösung ist ein Batterie Balancer, kennt jemand Balancer für 2x24V?
- Habe nun gelesen dass Reihenschaltung evtl. ein Problem ist, siehe unten*.=> Batterien müssen explizit dafür ausgelegt sein. => Das sind sie bei Aliexpress nicht, daher bevorzuge ich die andere Lösung mit Balkonkraftwerk Komponenten.
Vorteile mit Camper / Boot Komponenten:
- 7% geringere Verluste bei Akkunutzung
- Akkus können schneller geladen werden, da wir nun 2x 70A Ladestorm haben
- 10kW statt 5kW Entladeleistung bei Akkunutzung
- Solarstromproduktion funktioniert auch, wenn ein Stromnetz nicht verfügbar ist. Die Mikrowechselrichter aus der anderen Lösung benötigen immer ein Stromnetz.
Wärmepumpe
Eine Monoblock Wärmepumpe gibt es mit 7kW bereits für ~3500 EUR. Sie besteht statt aus 2 Geräten aus einem Gerät draußen, an das dann direkt die Heizungsrohre angeschlossen werden. Das macht den Anschluss deutlich leichter und man muss nicht mit giftigen Kältemitteln hantieren, ich plane alles selbst zu machen und nur abnehmen zu lassen. Ebenso sind die Monoblockgeräte günstiger als Split-Geräte.
Zusätzliche Kosten
Obwohl wir mit allen Komponenten bis zum Wechselrichter unter 50V bleiben, muss alles vom Elektriker abgenommen und angeschlossen und angemeldet werden (wenn man es mit dem Netz verbinden möchte). Die sicherste Lösung ist wohl die günstigste mit Balkonkraftwerk-Wechselrichter und ohne Akku, da dort tatsächlich alles was mehr als 50V hat plug & play ist mit fertigen Steckern. Man braucht dort allerdings noch ein Anschlusskabel dass die fünf 240V-Stecker (jedes Gerät wandelt den Strom von 4 Modulen) aufnimmt und zusammenführt, oder man schneidet die 5 Stecker ab und lässt es den Elektriker verbinden.
Ebenso werden noch ein paar Schrauben und Dübel benötigt um Zaunpfähle im Boden zu verschrauben und die Solarmodule an die Pfosten zu schrauben.
Zaunpfosten:
- Das Problem bei Reihenschaltung von LiFePO ist nicht irgendwelche Ungleichheit, sondern die Spannungsfestigkeit der Mosfets im BMS, die die Leistung abschalten im Notfall. Diese haben die Summe der Gesamtspannung zu schalten, und dafür müssen sie ausgelegt sein. Sind sie es nicht, Dann legieren sie beim ersten Versuch einer Abschaltung durch und werden dauerhaft leitend. Was der Aufgabe eines BMS nicht gerade förderlich ist, und dummerweise merkt man es auch nicht im normalen Betrieb.Und in einem 12V BMS sind häufig 30V Mosfets drin, die bei 24 V, zwei Akkus in Reihe, Knall an der Grenze sind, und bei 48V weit draußen.
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