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cityel_solaranlage

Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen gezeigt.

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cityel_solaranlage [2010/04/23 10:23] (aktuell)
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 +====== Solar Anlage für Elektromobil ======
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 +Garten und Garage billig mit  Solarmodulen aus Versicherungsschäden selber bauen.
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 +{{cityel:​solar:​1.jpg}}
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 +Wer einen Garten hat, eine Garage ohne Strom, seinen Elektroroller oder seinen City EL netzunabhängig laden will, kommt an einer Solaranlage nicht vorbei: Diese gibt es häufig als Bausätze, die trotz Verwendung billiger No Name Produkte 800€ und mehr kosten. ​
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 +Für diejenigen, denen das zu teuer erscheint, bieten sich daher zum Experimentieren große Markenmodule aus Versicherungsschäden an, welche es bei Photovoltaik Modul Händlern häufig zum Preis einer Kiste Bier bis 100€ / Stück gibt .
 +Achtung: Geeignet sind nur kristalline Module im Spannungsbereich bis 50V  .
 +Das ist eine Aufforderung , so etwas hier im Kleinanzeigen Markt einzustellen. ;-)
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 +Achtung: Diese Module haben i.d.R. Glasbruch und man darf diese deshalb nicht mehr für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen verwenden. Die dort üblicherweise durch Reihenschaltung ​ auftretenden hohen Spannungen, lassen keinen gefahrlosen Betrieb zu. Man schneidet sich zwar nicht (ESG Sicherheitsglas) aber Kontakte und Zellen sind nicht mehr ausreichend vor Feuchtigkeit geschützt. (Isolation)
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 +{{cityel:​solar:​2.jpg}}
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 +{{cityel:​solar:​3.jpg}}
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 +Für kleine Inselanlagen (so nennt man Solaranlagen,​ die nicht an das Netz, sondern an eine Batterie (-Bank) angeschlossen sind) sind diese Module jedoch hervorragend geeignet, denn viele mechanisch zerstörte 200Wp Module sind nach wie vor gut für 100Wp oder mehr, was bei 4h Sonnenscheindauer Tageserträge von 400Wh beschert. Pro Modul.
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 +**Reparatur des PV Moduls
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 +Damit das lange so bleibt, empfiehlt es sich, die Glasseite des Photovoltaikmodul mit (UV stabilem)Epoxydharz zu vergießen, um so eine Abdichtung herzustellen. Alternativ wäre es möglich, eine zweite Glasplatte (3 oder 4 mm) aufzulegen und diese an den Rändern mit PU Kartuschenkleber z.B. von Teroson oder Sikaflex einzudichten.
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 +Zur Verstärkung empfiehlt es sich, auf der Rückseite eine gelochte Holzplatte (Belüftung) bzw. einen Rahmen parallel aufzubringen,​ was bei flach auf einem Garagendach montierten Modulen aber nicht zwingend notwendig ist. Dennoch ist zu beachten, das diese 18-25Kg schweren PV-Module ihre mechanische Stabilität primär aus dem Glas beziehen. Ist dieses defekt, ist der Verbund nicht stabil. Übrigens: Man sollte nicht versuchen die Bruchstücke zu entfernen, da dies ohne Zerstörung der darunter liegenden Zellen nicht möglich ist-
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 +**Solarregler** ​
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 +Um aber eine Solaranlage oder Ladestation zu bauen, benötigt man noch einen Solarregler,​ für die hier angebotenen Module einen 24 V Typ, selbst wenn man nur eine 12 V Batterie anschließen will. Die Bezeichnung 24V Regler kommt daher, dass diese für einen Eingangsspannungsbereich von bis zu 50V ausgelegt sind und somit ideal für die hier gezeigten 54 Zellen Poly und 72 Zellen Mono Module. Die Regler gibt es als (weniger geeignete) einfache Shunt Regler beim bekannten Auktionshaus bereits ab 20€ . Shunt Regler basieren aber darauf, dass überschüssige Energie einfach als Wärme verbraten wird und sind aus Kostengründen i.d.R. bei oben genannten Zusammenstellungen dabei. Für unsere Zwecke empfehlenswert sind aber MPPT Regler, die zwar teurer sind, aber besonders effizient arbeiten und erheblich mehr Energie aus dem Modul herausholen:​ Diese Regler gibt es bereits ab 70€ und werden z.B von Westech, IVT , Steca und Koekraf angeboten. 10A Regler sollten es mindestens sein, da die Spitzenzellen der hier gezeigten Module unter optimalen Bedingungen und Ausrichtung Ströme jenseits der 5A liefern. ​
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 +Funktionsprinzip**
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 +Einfaches Schaltbild zur Veranschaulichung: ​
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 +{{cityel:​solar:​4.jpg}}
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 +Abgebildet im Schaltbild ist eine 12V Energiesparlampe,​ welche es mit E27 Fassung z.B. von Steca gibt.
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 +{{cityel:​solar:​5.jpg}}
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 +Sehr einfache Anlage mit einem PWM Shunt Regler von Steca , der ein informatives Display und eine gute Idee für den Einbau eines Reglers bietet. Leider ist das kein MPPT Typ und daher bedingt empfehlenswert.
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 +Mehr Komponenten braucht man nicht. Achtung , benötigt man den doppelten Strom, muss man zwei Module (gleichen Typs) parallel schalten. Plus an Plus, Minus an Minus.
 +Reihenschaltung sollte bei o.g. genannten Modulen unbedingt vermieden werden, da die auftretenden hohen Gleichspannungen (ggfls. Bis 100V !) zwar als Kleinspannung bezeichnet werden, aber gefährlich sind. Das ist auch der Grund, warum Dünnschicht Module aus netzgekoppelten Anlagen , welche i.d.R. im Gegensatz zu kristallinen Modulen hohe Spannungen und kleine Ströme liefern, für die hier beschriebene Installation ungeeignet sind.
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 +Bei Verwendung der hier empfohlenen Module im Einzel oder Paralellbetrieb besteht die Gefahr jedoch nicht !
 +Übrigens ist es auch möglich, mit Modulen aus netzgekoppelten Anlagen (54 Zellen oder mehr) und oben angegeben Reglern auch zwei 12V Batterien mit einem Modul zu laden. Die Batterien werden hierfür in Reihe geschaltet. Die Batteriespannung wird (in den meisten Fällen> siehe Datenblatt) automatisch vom Regler erkannt. (Zuweilen vorausgesetzt,​ die Batterien werden zuerst an den Regler angeschlossen.) Sinnvoll z.B. zum Laden eines 24V Elektromobil . Für ein 48V Mobil benötigt man entsprechend mindestens zwei Module/ zwei Regler. Singuläre 48V Regler gingen auch, sind aber sehr teuer. Optimal aber ist,  auch Batterien die in Reihe geschaltet sind, einzeln zu laden. Dafür benötigt man ein Modul und einen Regler pro Batterie, was die Ladung auch deutlich beschleunigt und die schonendere Lademethode darstellt. Inwieweit die Ladecharakteristik des jeweiligen Reglers zum Batterietyp oder gegebenenfalls vorhandenen Batterie- Ausgleichssystemen (Equalizer / Balancer ) passt , muss man sich im Datenblatt erlesen, oder im Forum diskutieren. Es gibt übrigens auch Regler, die sich vollständig programmieren lassen und auch für Spannungen weit jenseits der hier behandelten tauglich sind. Diese sind aber sehr teuer und passen nicht zum vorgestellten Poorman Konzept. Auch ist mir nicht bekannt, mit welchen Billig Regler man LiFePO4 oder NiCad Systeme laden kann. Hier bliebe im Budgetbereich nur der verlustreiche und teure Umweg über ein Wechselrichter Batteriesystem. Vielleicht kann ein Forenmitglied hier etwas beitragen.
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 +**Wechselrichter** ​
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 +230V Netzspannung:​ Hierfür wird ein Wechselrichter (Spannungswandler 12/24V auf 230V) benötigt, welche es in verschieden Qualitäten und Ausführungen bereits ab 30€  gibt. Empfehlenswert für den Betrieb empfindlicher Geräte ist ein Sinuswechselrichter,​ der zwar teurer ist, aber eine sauberere Wechselspannung abliefert. Bei den meisten mir bekannten Ladegeräten und Schaltnetzteilen ist das aber egal. Röhrenfernseher aber, mögen die billigen Trapezwechselrichter weniger... Die Wechselrichterleistung sollte ​ auch  zur Batterie passen, gemäss der einfachen Rechnung: P=U x I (Leistung = Spannung x Strom) was bedeutet, dass es wenig Sinn macht, an eine 36Ah Batterie einen 2000W Wechselrichter anzuschließen,​ denn diese wäre sehr schnell leer. Da ein guter Laderegler ​ die  Batterie bei Spannungen unter 10,5V vom Verbraucher trennt (Tiefentladeschutz) kann man i.d.R. auch nur die Hälfte der angegebenen Kapazität der Batterie nutzen, was diese schont. Empfehlenswert sind natürlich zyklenfeste Gel/ Vlies oder AGM Akkumulatoren,​ welche es z.T. auch aus USV Anlagen günstig gebraucht gibt. Neben Optima, Exide usw. werden auch gerne günstige Effekta AGM Batterien genutzt, welche es z.T. bereits ab 1€/Ah gibt. Für den Anfang genügen aber auch Autobatterien,​ mit allen Einschränkungen bezüglich Entladetiefe , Zyklenfestigkeit und Lebensdauer. E-Fahrer schert das aber wenig. Die laden ihre Bleibatterien direkt. Allerdings mit guten Reglern ;-)
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 +**Solarkabel**
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 +Kabel von Modul zum Regler und vom Regler zur Batterie oder zum E-Mobil sollten einen Querschnitt von 4mm² oder gar 6mm² haben und nicht länger als 10m sein. Man benötigt keine speziellen Solarkabel, obwohl es diese als billige Restabschnitte sicher beim örtlichen Solarteur gibt. UV stabil sind letztere zudem .
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 +**Batterie Kapazität und Verbraucher: ​ Garten, Ferienhaus und Garage
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 +Theorie: Batterie Kapazität 55Ah = 660 W/h , aber da die max. Entladung ​ bei einer Bleibatterie 50% nicht überschreiten solllte, verhält es sich in der Praxis so:   
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 +55Ah Batterie liefert verfügbare 330 W/h : Bleibatterien benötigen Tiefentladeschutz und Überladungsschutz. Dieser wird in einer Inselanlage durch den Solarregler gewährleistet,​ bei der Verwendung eines Wechselrichters durch dessen Unterspannungsschutzabschaltung. Geräte, die dies nicht gewährleisten,​ sollte man nicht verwenden.
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 +**Beispiele für Stromverbraucher:​
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 +Energiesparlampe 12V DC : 7-11 Watt
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 +Radio  / CD               5-20 Watt
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 +Notebook Computer ​       30-70 Watt 
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 +TV (15”) ​                   60 Watt 
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 +Handy Ladegerät ​           3-5 Watt 
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 +Straßenlaterne ​     (z.B. Clever Solar Stratos) ​     5-16   ​Watt ​
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 +Gefrierbox und Kühlschrank 166L (Steca PF166) ​  ​40-100 Watt 
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 +So kann der gesamte Energiebedarf leicht berechnet werden und das System entsprechend ausgelegt werden.
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 +**Wieviel Energie liefert ein Solarmodul ?**
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 +Beispiel : Ein 100Wp Photovoltaikmodul produziert am Tag 400Wh , vorrausgesetzt,​ es steht über den Tag verteilt 4 Stunden lang unverschattet,​ ideal ausgerichtet zur Sonne. Abzuziehen sind Reglerverluste und solche bei Verwendung eines Wechselrichters sowie Mindererträge durch starke Erwärmung des Moduls, so dass man z.B. an sonnigen Tagen in Freiburg mit ca. 350W/Tag rechnen kann . Mehr oder Minderleistungen ergeben sich durch Verschattung,​ Bewölkung, Sonnenscheindauer ​ und unterschiedlichen Temperaturen. (Hier gilt: Je kälter, desto besser) ​       ​
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 +**In Etwa Prüfung von beschädigten Photovoltaik Modulen
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 +Da eine Labor Einzelvermessung bei einem 50€ Modul dessen Kaufpreis bei Weitem übersteigt,​ behilft man sich folgender , einfacher Methode. Man nimmt ein Multimeter (billige 5€ Baumarktware tut es auch) mit 10A Bereich und schließt die Kabel des direkt in der Sonne unverschatteten stehenden Moduls an die Messleitungen an. Werden im 10A Strombereich Ströme von ein paar Ampere angezeigt (Mangels perfekter Ausrichtung und Einstrahlung immer nur einen Teil der hinten auf dem Modul aufgedruckten Werte) und im Voltbereich Spannungen, die in etwa der Hälfte der Zellenzahl entsprechen (z.B. ab 30V bei einem 72 Zellen Modul), eignet sich das Modul für eine Inselanlage. Ideal wäre es, zum Vergleich ein intaktes Modul zu messen. Zeigen sich hier Abweichungen unter 20%, kann man sogar davon ausgehen, dass das mechanisch defekte Modul nahezu (die hinten aufgedruckte) Leistung unter Laborbedingungen liefern würde. Eine solche Vergleichsmessung muss zum selben Zeitpunkt und am selben Ort mit gleicher Ausrichtung zur Sonne durchgeführt werden. ​
 +Achtung: Diese einfachen Tests bilden lediglich eine In Etwa Funktionsprüfung ab.
 +Absolute Werte können nur in einem Labor oder beim Hersteller ermittelt werden.
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 +{{cityel:​solar:​6.jpg}}
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 +{{cityel:​solar:​7.jpg}} ​   ​
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 +Abbildung: ​ In Etwa-Funktionsprüfung eines 180Wp Mono  und eines 220Wp Poly
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 +**Anmerkung:​** ​
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 +Dieser Beitrag beschreibt weder eine perfekte Inselanlage,​ noch stellt er eine Bauanleitung dar, oder erhebt Anspruch auf Vollständigkeit oder Fehlerfreiheit. Er soll vielmehr Anregungen geben, wie man für wenig Geld den Einstieg in die Photovoltaik realisieren könnte und zum Experimentieren animieren. Die genannten Firmen und Produkte stellen lediglich Beispiele dar. Wer gar nichts selber machen will und kann, sollte zu seinem örtlichen Solarteur gehen und sich eine neue, perfekte Inselanlage errichten lassen. Für die anderen: Sollte dieser beschädigte Module haben, wird er diese, wenn überhaupt, in den meisten Fällen als defekt , ohne Garantie und weitere Erläuterungen abgeben. Macht aber nichts, denn zumindestens ahnen wir jetzt, wie es geht.  Nehmt ein Multimeter mit ;-) 
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 +Gervais April 2010
  
cityel_solaranlage.txt · Zuletzt geändert: 2010/04/23 10:23 (Externe Bearbeitung)