Inselanlage ohne Batterie zur direkten Warmwasserbereitung

  • Guten Tag liebe Forenmitglieder,


    derzeit plane ich mit übriggebliebenen PV-Modulen eine "Unterstützungsheizung" für meinen Warmwasserspeicher (200l) zu Konstruieren. Hierzu sollen ein oder zwei Heizstäbe in noch freie 1 1/2" Einschraubflansche des Warmwasserpuffers montiert werden.


    Rein von der Physik her wäre es ohne weiteres möglich übliche 230V Wechselstrom Heizstäbe mit Gleichspannung zu betreiben, wenn da nicht die integrierte Temperaturregelung / Temperaturabschaltung wäre, die beim Versuch eine 200V Gleichspannung zu schalten sich aller Wahrscheinlichkeit nach in alle Einzelteile zerlegen würde (Lichtbogen).


    Das ganze mit 12 oder 24V DC zu realisieren erachte ich als unrealistisch, da man dann sehr schnell bei Stromstärken ankommt, die armdicke Verbindungskabel erforderlich machen würden...


    So bleibt mir wohl nichts anderes übrig als auf einen Batterieladeregler zurückzugteifen, wie z.B. die gängigen Modelle von Steca und hieran einen kleinen AC-Wecselrichter nachzuschalten. Allerdings wäre hier eine zwischengeschaltete Batterie erforderlich, die mir wohl Probleme bereiten wird.. Meine Idee ist nämlich, den Heizstab als günstigen "Zuheizer" zu verwenden, der nur dann heizt, wenn gerade eine ausreichende Sonneneinstrahlung vorliegt. Und seien es nur 2-4h am Tag (Es geht mehr um das ideologische, nicht unbedingt um die Kosten-Nutzen Rechnung ;)).


    Wäre es vor diesem Hintergrund legitim eine nur sehr kleine Pufferbatterie zu verbauen, da der Laderegler bei ausreichender Einstrahlung den Strom ohnehin an der Batterie "vorbeiroutet" oder würden die vielen Zyklen die Batterie rasch zerstören?


    Habt Ihr ggf. andere Ideen für eine derartige Umsetzung?


    Ich bin für jeden Hinweis dankbar! :danke:


    Mit freundlichen Grüßen
    Johanes M.

  • Moin und willkommen im Forum.


    An deiner Stelle würde ich bei Gleichstrom bleiben. In der Bucht werden etliche Heizstäbe für Gleichstrom angeboten (meisten für 12V bis 48V; je nach Spannung steigt die Leistung). Also ganz einfach die Panele direkt mit den Heizstäben verschalten und für die Abschaltung bei zu hoher Temperatur einen ganz normalen mechanischen Themostaten nehmen, der ein LKW-Relais betätig, das den Stromkreis unterbrechen kann.


    Wenn du Bedenken wegen der Kabel hast, dann schau mal auf http://wiki.polz.info/doku.php, da ist ein gutes Tool zum berechnen von benötigten Kabelquerschnitten. Sooo dick werden die Kabel auch nicht (es sei denn, es sind 100 Meter vom Dach bis zum Boiler).

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)

  • zum Schalten eignen sich auch Dc Halbleiterrelais.
    Wozu du jetzt noch ne Batterie brauchst ist mir noch nicht so ganz klar...

    Komplizierte Vorgänge immer dem faulsten Mitarbeiter geben. Er wird die einfachste Lösung finden!

  • Zitat von machtnix

    Wozu du jetzt noch ne Batterie brauchst ist mir noch nicht so ganz klar...


    Wenn man Heizstab und Panele direkt miteinander verschaltet, dann kann man natürlich komplett auf die Batterie verzichten; und einen Laderegler braucht es auch nicht. Hätte ich vielleicht gleich anmerken sollen.


    Auch hatte ich vergessen zu schreiben, dass die Vmpp der Panele irgendwo im Arbeitsbereich des Heizstabes liegen sollte.

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)

  • Das mit dem MPP und co ist mir schon bewust, habe das schon X-Mal durchgerechnet.
    Anbei mal meine Beispielrechnung:


    10 X PV Modul „HECKERT 60P250“ (5 in Reihe, 2 Strings Parallel)
    1 X Heizstab 230V / 3.000 W (Heizwiderstand: R=U2 / P = (230V)2 / 3.000 W = 17,63 Ohm)


    Die Schnittstellen zwischen dem Heizwiderstand (Schwarze Linie) und der Kurvenschar, stellen die Leistung des Heizstabes bei der jeweiligen Sonneneinstrahlung (20 – 100 %) dar. Die Heizleistung beträgt hiernach bei 20% Einstrahlung ca. 228 W und bei 100% Einstrahlung ca. 1.850 W (Werte abgelesen nach Formel P=U*I Leistung = Spannung * Strom).


    Meine Frage ist nur, wie soll ich die hohen DC-Spannungen sicher Schalten? In den AC-Heizstäben integrierten Übertemperaturregler die i.d.R. mit einem Bimetal oder einen Kapilarrohrregler arbeiten haben keinen ausreichenden Trennungsabstand für DC.


    Deshalb gegebenenfalls doch den Umweg über einen Wechselrichter und eine Batterie?


    Schöne Grüße
    Johannes M.

  • Dass es den kleinen eingebauten Schalter bei bis zu 8 Ampere und bis zu 200 VDC ganz schnell zerlegt, davon kannst du ausgehen. Dann vielleicht doch über ein Halbleiter-Relais gehen und das über eine Termosonde ansteuern. Es gilt immer noch der alte Technikerspruch: Was nicht drin ist, kann nicht kaputt gehen! Ich würde Wechselrichter und Batterie weg lassen, falls irgend möglich.

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)

  • Zitat von jdhenning

    Dass es den kleinen eingebauten Schalter bei bis zu 8 Ampere und bis zu 200 VDC ganz schnell zerlegt, davon kannst du ausgehen. Dann vielleicht doch über ein Halbleiter-Relais gehen und das über eine Termosonde ansteuern. Es gilt immer noch der alte Technikerspruch: Was nicht drin ist, kann nicht kaputt gehen! Ich würde Wechselrichter und Batterie weg lassen, falls irgend möglich.

    Danke für den Tip, deinem letzten Satz möchte ich gerne Zustimmen.


    Beim Thema Halbleiterrelais habe ich jetzt leider nicht die allergrößte Erfahrung, habe deshalb mal ein wenig gegooglet, das hier sieht doch recht brauchbar aus:


    https://www.distrelec.de/de/Ha…origPageSize=50&simi=99.5


    Was habe ich hier so zu beachten? Selbstverständlich würde ich auchnoch eine zweite, "physikalische" Trennstelle für etwaige Notfälle vorsehen...


    Schöne Grüße,
    Johannes M.

  • Hallo Johannes, das Relais erscheint mir zu schwach, ich würde da schon auf eine Spannungsfestigkeit von 400V DC und eine Strombelastbarkeit von rund 20A gehen. die 2. physikalische Sicherheitsabschaltung, wie willst du die machen?
    Grüße Toni.

  • Zitat von Toni1965

    Hallo Johannes, das Relais erscheint mir zu schwach, ich würde da schon auf eine Spannungsfestigkeit von 400V DC und eine Strombelastbarkeit von rund 20A gehen. die 2. physikalische Sicherheitsabschaltung, wie willst du die machen?
    Grüße Toni.


    Also aus der Kurvenschar lese ich als "Worst Case" 185V und 10,5A ab, den Arbeitspunkt bei 100% STC.
    Physikalische Notabschaltung mit nem DC-Lasttrenner (umgangssprachlich auch "Feuerwehrtrennschalter") wie z.B. aus der Eaton SOL Serie... Vorwiegend zum sicheren Freischalten bei Wartungsarbeiten.



    Schöne Grüße,
    Johannes M.

  • joma87
    Schau mal bei den üblichen Verdächtigen (Reichelt, Pollin, Völkner etc.) rein. Da gibt es Solid State Relays auch für deutlich unter 10 Euro (du brauchst ja nur die Stromfestigkeit und keine schnellen Schaltzeiten). SSRs haben soweit ich weiß immer eine galvanische Trennung zwischen dem Steuerkreis und dem Lastkreis. Um Funkstörungen zu vermeiden sollten die im Nulldurchgang schalten (machen glaube ich alle). Der Eingangskreis wird mit DC zwischen ca. 3V bis über 20 Volt angesteuert und zieht lediglich ein paar Milliampere. Zum Probieren könnte man das SSR an einer kleinen 9 Volt Blockbatterie betreiben.

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)