Hallo,
ich bin neu hier und was das Thema PV angeht auch völlig unerfahren.
Ich möchte mich aber erst vorstellen. Mein Name ist Matthias, bin 36 Jahre alt und wohne mit meiner Frau, zwei Kindern und Hund in einem ca. 350m² großen Einfamilienhaus Bj. 1980.
Ich habe bereits vor einigen Jahren über eine Insellösung meines Einfamilienhauses nachgedacht, gelesen und recherchiert. Ursprünglich war es geplant ein Kleinst-BHKW im Selbstbau zu realisieren. Dies wurde aber nach einer fast 1/2 jährlichen Recherche aufgrund Jobwechsels und daraus resultierendem, chronischem Zeitmangel verworfen, Man möchte schließlich noch Zeit für seine Familie etc. haben und nicht nur am Basteln und reparieren eines Hobby "Kleinst-BHKW" sein.
Letztlich habe ich einen Teil meiner Planungen bis heute nicht geändert, möchte nur das BHKW durch eine PV-Anlage ersetzen.
Folgende Daten liegen vor:
Stromverbrauch jährlich: ca. 5.500-6.000kWh (ist viel, ich weiß).
Grundlast nachts: ca. 0,1-0,15 kW. (über ein Jahr mit Datenlogger ermittelt.)
Nun zur Idee:
Ich möchte eine "günstige" Teil-Insellösung schaffen. Und zwar haben wir seit Erwerb des Hauses die Räumlichkeiten z.T. renoviert. Die renovierten Bereiche werden ausschließlich über LED-Technik (12V) beleuchtet. Diese separaten Stromkreise werden derzeit über entsprechende Trafos versorgt, sind aber so vorbereitet, dass man diese z:B. über eine Batterie versorgen kann.
Aufgrund meiner damaliger Überlegungen habe ich noch einen Wechselrichter 24V/220V mit 2000 VA und echter Sinuskurve von der Bundeswehr günstig bekommen. Dieser liegt hier noch rum.
Meine Idee ist also PV-Module mit insgesamt ca. 1,5 kW Leistung auf das Dach zu montieren (45° Neigung, exakt Südseite (180°)). Den Strom der Module dann in Batterien zu puffern (2 x 12V 240 Ah AGM Batterien in Reihe oder sogar dazu noch zwei parallel schalten, so dass man 480 Ah Kapazität erreicht). Von hier sollen die Stromkreise wie 12 V Beleuchtung direkt über einen 24V/12V DC/DC Wandler versorgt werden. Über den Wechselrichter sollen Kühl- und Gefrierschränke, sowie Heizungsanlage versorgt werden. (Hier sind vielleicht noch 2-3 Kreise von normaler 230V Beleuchtung möglich, welche später umgestellt werden kann). Als letztes habe ich noch zwei 300 ltr. Warmwasserspeicher mit integrierter Wärmepumpe herumstehen. Eine davon soll ggf. auch über den Wechselrichter betrieben werden.
Nun zu den Details:
Ich würde Gebrauchtmodule bevorzugen, da diese a) deutlich günstiger sind und b) ich möglichst geringe Investkosten haben möchte und nicht auf Teufel komm raus irgendwo noch eine kWh rauskitzeln muss. Jede kWh die vom Dach kommt, spart derzeit ca. 27ct. Je günstiger die Investsumme, umso schneller die Amortisation. Ich weiß natürlich, dass man bei Ladereglern etc. doch auf Qualität achten muss. Dies sollen auch nicht die billigsten werden. Meine Frage ist hier, ob es egal ist, wieviele Module man in Reihe schaltet, wenn MPPT Regler an den 24V Batterien verbaut werden? Natürlich muss die Leerlaufspannung im zulässigen Bereich des MPPT-Reglers liegen. Kann man z.B. 3 Module mit ca. 40V Leerlaufspannung in Reihe schalten kann, wenn der Regler z.B. 150V zulässt. Oder hat dies negative Einflüsse und ich muss daher jedes einzelne Modul separat zum Regler führen?
Bei den Ladereglern habe ich schon viel gelesen bin mir aber noch nicht sicher, was für ein Gerät man letztlich wählen sollte.
Bei den Batterien ist mir auch klar, dass die AGM Batterien nicht das Gelbe vom Ei sind, aber dies ist auf dem Markt meiner Recherche nach das günstigste ohne absolut ungeeignete Batterien zu kaufen.
Ich gehe davon aus, dass bei der Einbindung der 12V Kreise und der Stromkreise für Kühlschränke etc. keine Einwände bestehen.
Nun zur Einbindung des Warmwasserspeichers und dessen Hintergrund. Die Wärmepumpe meines Speichers hat eine Leistungsaufnahme von ca. 600W. Mit einem COP von geschätzten "echten" 3 würde sie somit 1800W Wärmeenergie produzieren und speichern. Angegeben ist ein COP von 3,5, dann würde sie 2100 Watt machen.
Ich möchte über eine separate Steuerung die Spannung der Batterien messen und kurz vor Abschaltung der Solarmodule durch den Laderegler die Wärmepumpe starten. Somit könnte z.B. an sonnigen Sommertagen der überschüssige Strom vom Dach, welcher sonst weder direkt verbraucht, noch in den Batterien gespeichert werden kann, in Wärme umgewandelt und in Form von Warmwasser doch gespeichert werden. Bei 10°C Wassereingangstemperatur und einem aufheizen auf 60°C würde man immerhin 17,445 kWh speichern können. Bei einem COP von 3 der Wärmepumpe ist dies immerhin eine "Pufferung" von 5,815 kWh Strom aus der PV-Anlage. Das Warmwasser des Speichers würde ich im ersten Step über eine Thermostatbatterie an meine Waschmaschine und evtl. Spülmaschine anschließen. Bis max. 60°C sollte die Maschine das meinen Recherchen nach abkönnen und wärmer wäscht man heutzutage in der Regel eh nicht. Somit bräuchte die Waschmaschine ihre Elektroheizung gar nicht erst starten und ein Großteil dieses Verbrauchs wäre zumindest im Sommer eliminiert. DIe Waschmaschine selbst bleibt am normalen Stromnetz des EVU, wie auch alle anderen Großabnehmer (Ofen, Herd, Trockner etc)
Die Batteriegröße habe ich mit mindestens 240Ah gewählt, da ich davon ausgehe, dass ca. 150W Grundlast besteht. Dies wären pro Stunde bei 24V ca. 6,25 Ah Verbrauch. D.h. ich könnte ca. 38h Grundlast puffern. Wenn die Anlage funktioniert wie sie soll, würde ich mit zwei weiteren Batterien parallel auf 480Ah erweitern wollen. Daher würde ich die Anlage auf dem Dach bei Gebrauchtmodulen auch etwas großzügiger dimensionieren, so dass die Anlage auch die Chance hat die Batterien und auch den Warmwasserspeicher zu laden. Dies geht natürlich nur im Sommer.
Der größte individuelle Vorteil dieser Variante für MICH ist hier, dass der Warmwasserspeicher und der potenzielle Batteriestandort in einem derzeit als Abstellraum genutzten, separaten Raum stehen könnten, wo ich die Waschmaschine auf der anderen Seite der Wand erreiche. Die Spülmaschine ist ebenfalls auf kurzem Wege zugänglich und meine E-Verteilung meiner 12 V Stromkreise habe ich auch dorthin verlegt, so dass alles auf kürzestem Wege versorgt werden könnte. Dieser Raum war damals als BHKW Standort mit 24V Batteriepuffer geplant. Daher habe ich meine Warmwasserspeicher nie weggeschmissen und habe noch den Wechselrichter, sowie bereits diverse elektrische Bauteile liegen. Selbst eine nagelneuen 24V Lichtmaschine, welche damals an das BHKW als Generator geflanscht werden sollte; ist vorhanden.
Bei dieser Lösung wäre auch eine spätere Nachrüstung eines BHKWs zur Warmwasser- UND Stromerzeugung nicht ausgeschlossen, denn diese beiden Systeme würden sich hinsichtlich der Sommer-/Winterunterschiede im Strom- und Wärmebedarf super ergänzen.
Eine SPS ist auch vorhanden, die meine Wärmepumpensteuerung übernehmen soll. Derzeit steuert sie nur meine Jalousien nach Zeit und Dämmerung und regelt meine Außenbeleuchtung (auch 12V).
In allererster Linie geht es mir um die Zusammenhänge von 24V Batteriepuffer, Laderegler und Spannung der Module. Dies habe ich noch nicht richtig verstanden. Ich würde mich freuen, wenn ihr mir hier ein paar Erläuterungen geben könntet.
Danke und Gruß
Matthias