PV direkt an Widerstandsverbraucher Warmwasser Heizstab etc

  • Weils mich grad mal interessiert hat - allerdings mehr theoretisch denn praktisch - wollte ich abklären was rüberkommt, wenn man eine PV direkt an einen Heizstab klemmt und wie dies zu optimieren wäre.


    KISS:
    Also völlig ohne jede Regelelektronik!
    Gut, ein DC Relais wirds brauchen, damit der Übertemperatur Klix des Heizstab nicht abbrennt.
    :wink:



    Hier also die Simulation um sich die grundsätzlichen Verhältnisse vor Augen zu führen:


    [Blockierte Grafik: http://www.kinotechnik.at/pages/PV/PV_at_resistor.png]
    Wer sich mit SPICE etwas auskennt, der kann daraus bereits alle wesentlichen Grundlagen entnehmen.



    Im Prinzip simuliere ich hier +/- das Verhalten eines üblichen 200W Paneel.
    Untenstehend die allseits bekannte Darstellung der I/U bzw MPP Kennlinie:


    [Blockierte Grafik: http://www.kinotechnik.at/pages/PV/PV_at_resistor_1.png]



    Nun wirds richtig spannend!
    Untenstehend arbeitet das PV Paneel direkt auf einen Widerstand (wie zB einen Heizstab) bzw - damit wir auch gleich sehen wie dieser zu optimieren wäre - auf ein ganze Reihe von unterschiedlichen Widerstandswerten:

    [Blockierte Grafik: http://www.kinotechnik.at/pages/PV/PV_at_resistor_2.png]



    Dafür habe ich eine Schar von 10 Widerständen beginnend mit 1,5Ohm bis 10,5Ohm hergenommen.
    Die Skala auf der waagrechten Achse entspricht der Einstrahlung in Prozent.


    In der unteren Diagrammhälfte erkennt man nun sehr schön anhand der BLAUEN Kurvenschar, dass der Strom durch den Lastwiderstand zunehmend einbricht, je grösser dieser gemacht wird.


    Die Erklärung dafür zeigt die ROTE Kurvenschar in der unteren Diagrammhälfte.
    Die Spannung des Paneel reicht einfach nicht mehr hoch genug, als dass der volle (Kurzschluss-)Strom des Paneel fliessen könnte.
    Logo, irgendwo in der Nähe der max Paneelspannung (ohne Last => Voc) ist natürlich Schluss mit lustig.


    Ok, soweit so klar.


    Was nun aber wohl am Meissten interessiert ist, wieviel an effektiver Leistung bekomme ich nun - bei unterschiedlicher Einstrahlung - raus?
    Im MPP Diagramm erkennt man, dass maximal etwa 200W mit diesem Paneel zu ernten sind.
    Was man weiteres erkennt ist, dass die nutzbare Leistung im MPP Betrieb recht gleichmässig - sprich nahezu linear - mit der Einstrahlung verkoppelt ist.


    Wenn nun jedoch lediglich ein simpler Widerstand als Nutzlast herhalten muss, dann sieht die Sache gleich deutlich anders aus, wie man an der BUNTEN Kurvenschar in der oberen Diagrammhälfte sofort erkennen kann.
    Wir sehen - an der ROTEN Kurve zB - dass die ca 200W bei maximaler Einstrahlung durchaus ebenfalls erreichbar sind. Diese entspricht hier einem Widerstandswert von 3,5Ohm


    Allerdings sehen wir gleichzeitig auch, dass diese ROTE Kurve bei zB halber Sonneneinstrahlung leider gar nicht nur die Hälfte der maximalen 200W hergibt, sondern sehr viel weniger.
    Im Idealfall sollte diese als gerade Linie von den ca. 200W bei 100% Einstrahlung zurück auf die linke untere Ecke des Diagramm verlaufen.


    Dass dies nicht so ist, ist zwar schade - wenn auch nicht weiter verwunderlich (etwas Elektroverstand vorausgesetzt) - aber andererseits für eine Billigstlösung auch nicht wirklich ein Beinbruch.
    Man kann nämlich des Weiteren sehr schön erkennen, dass zB die VIOLETTE Kurve zwar die 200W max Leistung bei 100%iger Einstrahlung nicht ganz erreicht, dafür jedoch im mittleren Einstrahlungsbereich der Idealgeraden recht nahe kommt.


    Zusammengefasst heisst das im Klartext, dass man mit einem optimiert angepassten Widerstand über sehr weite Einstrahlungsbedingungen eine durchaus passable Ausnützung der Paneelleistung erreichen kann.


    Alles in Allem, wie ich finde: "not that bad"
    :)

    LiFePO ist anders.

  • Sieht doch relativ Effektiv aus.
    Bei meiner favorisierten REFUsol Lösung wird ja auch bei voller Einstrahlung nicht alles Umgewandelt. 2700Wp Modulleistung und nur 1500W Heizstab.
    Wäre schon interessant, wie so eine Konfiguration mit z.B. einem 3000W Heizstab aussehen kann.

    elektrogeräte funktionieren mit rauch - kommt der rauch raus, sind sie kaputt

  • geht auch einfacher:
    -string mit höherer Spannung als der Nennspannung des Heizsstabs
    - Ein Kondensator parallel zum String
    - Ein schalttransistor zwischen Kondensator und Heizsstab
    - eine Regelung die den TRansistor bei erreichen der Sollspannung am Kondensator kurz einschaltet, und ihn so über den Heizsstab entlädt.
    - ggf. eine Steuerung die den MPP findet.
    Aber auch ohne letzteres wäre die Schaltung schon effizient, da sie die Charakteristig der PV-Module mit U= weitgehend konstant und I= sehr variabel mit wenigen Bauteilen auf dem Widerstand in Wärme umsetzt.

    Ich würde mein Geld auf die Sonne und die Solartechnik setzen. Was für eine Energiequelle! Ich hoffe, wir müssen nicht erst die Erschöpfung von Erdöl und Kohle abwarten, bevor wir das angehen.
    Thomas Alva Edison
    Trockenplatzdach 2,6kW zum Spielen :)

  • Zitat von hfrik

    geht auch einfacher:
    -string mit höherer Spannung als der Nennspannung des Heizsstabs
    - Ein Kondensator parallel zum String
    - Ein schalttransistor zwischen Kondensator und Heizsstab
    - eine Regelung die den TRansistor bei erreichen der Sollspannung am Kondensator kurz einschaltet, und ihn so über den Heizsstab entlädt.
    - ggf. eine Steuerung die den MPP findet.


    Was wäre daran einfacher als die von mir hier vorgestellte Lösung :?:


    Komplizierte und teuere Lösungen gibts ja wohl schon genug.
    Der Witz war herauszufinden obs mit minimalstem Aufwand eben auch einigermassen sinnvoll machbar ist.
    Alles was an Zusatzaufwand für eine "perfekte" Lösung anfällt (Refusol ca EUR 500,-) muss ja durch bessere PV Ausnutzung auch "verdient" werden.
    Bis also 500,- EUR (oder wieviel auch immer) Mehrertrag an Wärmeenergie / kWp "verdient" sind, wirds wohl eine kleine Ewigkeit dauern. Und defekt werden darf das Teil dann auch nicht.
    :wink:

    LiFePO ist anders.

  • Zitat von hans_baer

    Sieht doch relativ Effektiv aus.
    Bei meiner favorisierten REFUsol Lösung wird ja auch bei voller Einstrahlung nicht alles Umgewandelt. 2700Wp Modulleistung und nur 1500W Heizstab.
    Wäre schon interessant, wie so eine Konfiguration mit z.B. einem 3000W Heizstab aussehen kann.


    Mal sehe ob und wie sich mein Ansatz am besten auf eine Faustformel runterbrechen lässt - es bräuchte dann eh welche die das in der Praxis austesten
    :)


    Das muss aber grad noch etwas warten

    LiFePO ist anders.

  • Bin auf jeden Fall einmal auf die Lösung gespannt.


    Und könnte mir durchaus vorstellen, das dann in der Praxis zu testen.

    elektrogeräte funktionieren mit rauch - kommt der rauch raus, sind sie kaputt

  • Bei mir läuft so ein Einfachstsystem bereits seit Jahren und erfüllt meine Erwartungen zu 100%.


    Aber ich wurde hier dafür heftigst kritisiert.
    Deshalb schreib ich da auch schon lange nichts mehr zu... :evil:

    Renault Kangoo ZE 5-Sitzer
    Hyundai IONIQ electric

  • Was positiv noch hinzu kommt, man ist von Frühjahr bis Herbst auch hinsichtlich der Warmwassererwärmung Autark vom Grid.

    WSW Dach 70°: Gauben 20x HIT-N240SE10 DN 25°, String auf A1+A2 STP8000TL-10; First 10x HIT-N240SE10 DN 45° auf SB3000TL-21
    ONO Dach -110°: First 10 x HIT-N240SE10 DN 45° teilverschattete Strings auf B STP8000TL-10
    Solar-Log 300, 70% Begrenzung fest

  • Zitat von Lux

    Bei mir läuft so ein Einfachstsystem bereits seit Jahren und erfüllt meine Erwartungen zu 100%.


    Aber ich wurde hier dafür heftigst kritisiert.
    Deshalb schreib ich da auch schon lange nichts mehr zu... :evil:


    Welche Konfiguration hast du da laufen?

    elektrogeräte funktionieren mit rauch - kommt der rauch raus, sind sie kaputt