Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

die nicht mit dem öffentliche Stromnetz verbunden sind, in Haushalten, Berghütte oder Wohnmobil...

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Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon chrisi01 » 10.10.2018, 09:39

Hallo

ich möchte ein Gerät (möglichst) 24/7 betreiben und das auch möglichst günstig. Der Stromverbrauch dürfte im Bereich 10-15W liegen (sehr stabil kaum Schwankungen). Gerät würde mit 12V und mit 24V funktionieren, da kann ich also beides verwenden.

Aktuell hab ich eine 50W Solarzelle und ein 12V 7,5Ah Akku mit so nen 7€ Amazon Solarregler dran der natürlich nicht reicht, das war nur um zu sehen ob die Geräte an den Standort überhaupt funktionieren, was nun der Fall ist und jetzt Solar nachgebessert werden muss.

Die Inselanlage steht nahe an einem Bach und ist Richtung Norden von Bäumen "geschützt" Richtung Süden komplett frei (Glück gehabt ;)) auf einen Feld (kein Gebäude/Heizung o.ä. vorhanden). Standort ist Nürnberg / Bayern.

Mein Plan geht in Richtung 150-200Wp Solarzelle und 100Ah/12V Blei-Solar-Akku (sowas für Boote und so, findet man bei Amazon im Bereich 150€). Komm ich damit hin oder ist das noch zu gering dimensioniert?

Überlegung: das größte Problem wird wohl im Dezember/Januar kommen, wenn es viele Tage am Stück bewölkt ist. Ich kann hier leider absolut nicht einschätzen wieviel Strom da die Solarzelle noch produziert. Ich schätze (Bauchgefühl als Elektriker der nix mit PV zu tun hat) mal so grob: 150Wp Solar schaffen bei bewölkten Tag noch, die 10-15W die ich verbrauche somit muss die Batterie nur die Nacht abpuffern, da komm ich dann vielleicht so 5-10 Nächte hin? Oder schafft so eine Zelle auch deutlich mehr bei bewölkten Tagen?

Wie steil stell ich die Zelle denn auf? Meist wird gesagt 30° ich denke aber gerade für den Winter macht es Sinn sie noch etwas steiler zu stellen oder? Im Sommer hab ich eh genug Strom und im Winter steht die Sonne tief, also Zelle steil stellen. Kommt die Überlegung hin? Ich hab noch kein Gestell und muss da sowieso was bauen, bin da also komplett flexibel.

Weiterhin geht die Überlegung weg von einer Bleibatterie zu lifepo4 was aber den Preis dramatisch in die Höhe treiben würde. Sinnvoll oder eher nicht? Lieber tausche ich alle 3 Jahre die Bleibatterie als das ich nach 5 Jahre nen 5x so teuren LiFePo austausche. Bedenkt der Akku steht komplett im freien unbeheizt. Macht es evtl. Sinn ihn mit Styropor zu isolieren (Eigenwärme speichern)? Akku beheizen dürfte aus Energiemangel ausscheiden oder bringt das soviel das man da lieber die Energie verballern sollte und hat durch den warmen Akku am Ende doch mehr übrig?

Und noch ein Gedanke:
Zur Unterstützung ein kleines Windrad um in diesen flauten Zeiten eventuell Windenergie einzufangen? Hat da jemand Erfahrung? Lohnt sich hier im flachen Bayern das? Ich hab an den Standort einen kleinen Mast von 5m Höhe stehen, allerdings wie eingangs schon gesagt Richtung Nord komplett von Bäumen abgeschirmt.

Platztechnisch ist es hier gar kein Problem, lieber günstiger und dafür mehr Platzverbrauch.

Viele Fragen und vielen dank schon mal für die Antworten :)

mfg

Christian
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon pezibaer » 10.10.2018, 10:34

chrisi01 hat geschrieben:Hallo

ich möchte ein Gerät (möglichst) 24/7 betreiben und das auch möglichst günstig. Der Stromverbrauch dürfte im Bereich 10-15W liegen (sehr stabil kaum Schwankungen).


10 oder 15W sind mal schnell 1/3 unterschied und zwischen 240 und 360WH am tag da scheiden sich die Geister.. das mußt du zuerst einmal schon exakt wissen
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon schlossschenke » 10.10.2018, 10:45

chrisi01 hat geschrieben:Gerät würde mit 12V und mit 24V funktionieren, da kann ich also beides verwenden.

Für welchen Spannungsbereich ist das Gerät genau zugelassen? Ich würde eher 12V nehmen oder einen DC-DC-Wandler zwischenschalten, weil die 24V Lösung bereits Spannungen bis 29V oder höher (Temperaturkompensation) erreicht.

Mein Plan geht in Richtung 150-200Wp Solarzelle und 100Ah/12V Blei-Solar-Akku (sowas für Boote und so, findet man bei Amazon im Bereich 150€). Komm ich damit hin oder ist das noch zu gering dimensioniert?

Viel zu klein. Wenn man mit 15W rechnet ergeben sich 360Wh täglich zuzüglich Verluste. Zwei große 60-Zeller sollten es schon sein. Batterie eher 200Ah aufwärts. Die Winter sind leider nicht jedes Jahr gleich. Es gibt auch "üble" Winter.

Wie steil stell ich die Zelle denn auf? Meist wird gesagt 30° ich denke aber gerade für den Winter macht es Sinn sie noch etwas steiler zu stellen oder?

Ja, Module sehr steil stellen 60-90° (Schnee).

Weiterhin geht die Überlegung weg von einer Bleibatterie zu lifepo4 was aber den Preis dramatisch in die Höhe treiben würde. Sinnvoll oder eher nicht?

Nicht sinnvoll, wozu?

Lieber tausche ich alle 3 Jahre die Bleibatterie

Die dürfte im Regelfall länger halten, wenn du was Vernünftiges kaufst.

Sinn ihn mit Styropor zu isolieren (Eigenwärme speichern)?

Schaden wird es nicht, aber ich denke nicht, dass das sonderlich viel bringt.


Zur Unterstützung ein kleines Windrad um in diesen flauten Zeiten eventuell Windenergie einzufangen? Hat da jemand Erfahrung? Lohnt sich hier im flachen Bayern das?

Das brauchst du eigentlich nicht. Aber nein, keine Erfahrung.
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon Xav » 10.10.2018, 11:14

Habe selber ein Windrad seit ca. 8 Jahren auf dem Wohnhausdach; Mast auf dem Dach ist ca. 4m hoch (Black 300, ca. 360W bei ca. 10m/s, läuft bei 1,8m/s an).
Nettes Spielzeug, aber bei uns Niederbayern zur Grundversorgung nicht geeignet.
Bei uns weht einfach zu wenig konstanter Wind; die paar Tage mit Sturm und Böen machen das Kraut nicht fett...

Das kann natürlich in der Gegend Nürnberg anders sein; evtl. würde ein Windmesser auf dem bereits bestehenden Mast für Klarheit sorgen.
Den Black300 kann ich empfehlen; robust, leise und liefert bereits bei ca. 3m/s ca. 20W Leistung.

Für die Ladeerhaltung der Batterien meiner Oldtimer im Winter habe ich die Module (2 x alte BP 36z Module mit je ca. 50Wp) auf einer Garage ohne Stromanschluss auf ca. 70° aufgeständert.
Reicht für die Ladeerhaltung von 2 Stk. Auto- und 2 Stk. Motorradbatterien...
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Gruß Xav
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon Backo » 10.10.2018, 11:54

chrisi01 hat geschrieben:Die Inselanlage steht nahe an einem Bach


Hallo,

wie tief ist denn der Bach (eventuell Foto mit Zollstock)? Und wie weit entfernt von der Inselanlage?


MfG
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon chrisi01 » 10.10.2018, 12:26

hi

Vielen dank für eure Antworten. Also es handelt sich um zwei der folgenden Geräte:
https://dl.ubnt.com/datasheets/LiteBeam/LiteBeam_DS.pdf
Seite 6 (LBE-5AC-23)
Ich glaube nicht das sie die 7W ständig voll verbraten, daher schätze ich mal werden wir eher bei 10W als 15W landen, die 15W waren eher so "bissle Reserve ist immer gut" (und der ganze Wandelkram und Solarregler geht ja auch noch drauf), ich kann aber demnächst gerne mal ein Messgerät rein hängen dann wissen wir es genau ;)
Wie man im Datenblatt sieht, ist das Zeug eigentlich auf 24V ausgelegt, Versuche haben aber gezeigt das sie absolut problemlos auch mit 12V läuft (bootet bereits ab ca. 7-8V). Ob sie >24V aushält weiß ich nicht, ich denke dann bleiben wir lieber bei ner 12V Anlage da weiß ich wenigstens sicher das es geht.

Zum Thema lifepo4 hab ich bisschen gelesen das sie besser sein sollen? Aber wenn dem nicht so ist, gut dann bleiben wir bei Blei ist auch deutlich günstiger ;) 200Ah sind halt schon ne echte Hausnummer, ich will zwar eigentlich schon 24/7 erreichen aber irgendwo ist dann auch ne Schmerzgrenze wo ich im Notfall mal sag, dann isses halt 2 Tage aus. Noch besser eventuell 2 Batterien nehmen, dann kann man mal nach paar sonnenlosen Tage eine ausbauen über Nach daheim laden und wieder hin bauen (ist alles nicht sehr weit weg oder kompliziert zu erreichen, wäre also kein großes Problem). Kann ich einfach 2 Batterien parallel schalten?

Winddaten habe ich tatsächlich schon, die sind ganz in er Nähe aufgenommen aber komplett freistehend und nicht die Bäume im Norden, dafür auch "nur" 3m hoch: https://th.chrisi01.de/windgraf1/

Zum Bach, der ist eigentlich direkt daneben, keine 5m weit weg. Ist aber ein recht langsam fließender Bach der im Winter durchaus auch mal (nahezu komplett) zufriert, Tiefe sind paar Zentimeter, vllt. so 20-30cm an der tiefsten Stelle wenn überhaupt. Ich glaube nicht das man da sinnvoll Strom raus holen kann, oder? Fotos davon kann ich demnächst gerne mal machen.

mfg

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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon Odin01 » 10.10.2018, 13:01

Willst du eine CPE oder ähnliches Betreiben? Richtfunk. WLAN oder ähnliches? Wildkamera? Der Bach viel mir auch sofort ein aber naja wenn der so langsam ist und im Winter zufriert wird das wohl nichts. Falls es Teuer sein darf nehm ein Lithium Akku. Blei geht natürlich auch aber bedenke das man von der Kapazität nur ca. 50% entladen darf/sollte. Dein Akku sollte um die 180-200Ah haben um das Gerät 3 Tage ohne Licht betreiben zu können. Mehr ist immer besser :D wäre ein Ausfall des Gerätes zu verkraften oder MUSS es wirklich garantiert 24/7 laufen?

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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon schlossschenke » 10.10.2018, 14:31

Ich dachte mir schon, dass es um eine Relais-Station geht.
Du hast im Winter zusätzlich zur geringen Einstrahlung noch ein Temperaturproblem. Bei -10°C sind je nach Batterietyp nur noch ca. 60% nutzbar im Vergleich zu 25°C. LiFePo4 macht bei Frost auch Probleme.
Es empfiehlt sich deshalb die größere Batterie zu nehmen. Soviel mehr kostet das nun auch wieder nicht. Zumindest wäre es mir den Aufpreis Wert nicht Batterien bei der Kälte tauschen zu müssen. Ja, du kannst Batterien parallel schalten. Falls sich den Winter ankündigt, dass es nicht reicht, dann eine zweite dazu. Die Batterie dankt es mit verlängerter Lebensdauer, wenn sie nicht jedes mal tief entladen wird. Im Großteil des Jahres hast du somit nur 5-10% Zyklen. Vermutlich kommst du auch mit 120Ah durch, aber bei weniger als 100€ Unterschied würde ich nicht überlegen. Zumindest fällt mir aktuell keine 120Ah Batterie mit gutem P/L-Verhältnis für zyklische Zwecke ein. Die puffert dann bei 0° eben entsprechend weniger lange. Bei ausreichend Modulleistung genügt das. Ausreichend Modulleistung würde ich auf jedenfall empfehlen/vorziehen. Zwei 60 Zeller kosten heute quasi nichts mehr und überleben mindestens 3 Batteriesätze. Auch wird ein einstelliger Prozentbereich der Peakleistung nahezu immer erreicht. Damit maximierst du die Tage, an denen die Batterie komplett voll wird --> maximale Lebensdauer, kein Problem mit Frost.

Folgende Faktoren sind noch zu beachten:
-eine größere Batterie ist träger gegenüber Temperaturschwankungen
-eine tiefentladene Batterie kann bei Temperaturen unter -10°C sogar einfrieren.

Beispiel:

2x Trojan T105 oder Q-Batteries 6DC-225 6V 225Ah
https://www.online-batterien.de/shop/Q- ... nsbatterie

2x Heckert NeMo 2.0 60M 295
https://www.photovoltaik-shop.com/solar ... -mono.html

1x Victron 100/20
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon kalle bond » 10.10.2018, 15:16

chrisi01 hat geschrieben:hi

Vielen dank für eure Antworten. Also es handelt sich um zwei der folgenden Geräte:
https://dl.ubnt.com/datasheets/LiteBeam/LiteBeam_DS.pdf
Seite 6 (LBE-5AC-23)
Ich glaube nicht das sie die 7W ständig voll verbraten, daher schätze ich mal werden wir eher bei 10W als 15W landen, die 15W waren eher so "bissle Reserve ist immer gut" (und der ganze Wandelkram und Solarregler geht ja auch noch drauf), ich kann aber demnächst gerne mal ein Messgerät rein hängen dann wissen wir es genau ;)


Ja, bitte erst mal über einen längeren Zeitraum den Verbrauch messen.
Es ist ein riesiger Unterschied, ob es 7 oder 15 W Leistung sind, denn diese Werte musst du mit 24 h multiplizieren.
Also sind es pro Tag zwischen 7 W * 24 h und 15 W * 24 Wh oder 169 Wh bzw 360 Wh.
Dazu müssen noch die ca 30% Umwandlungsverluste je Anwendung aufgebracht werden.
Und im Winter kann noch angebappter Schnee dazu kommen,
Daher lohnt die Messung schon. :D
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Re: Insellösung mit gleichmäßiger Dauerlast

Beitragvon schlossschenke » 10.10.2018, 15:31

ich kann aber demnächst gerne mal ein Messgerät rein hängen

Und natürlich bei Batteriebetrieb messen. Die 2*7W beziehen sich wahrscheinlich auf den Betrieb mit dem 230V Netzteil. Wie Kalle sagte am besten über einen längeren Zeitraum, falls die Möglichkeit zum Aufzeichnen besteht. Nicht, dass du bei Sonne im Leerlauf misst und dann feststellst, dass das Gerät bei Regen und hohem Datendurchsatz die Sendeleistung erhöht.
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