Eigennutzung einer Balkonanlage mit Pufferbatterie optimieren

  • Ich möchte ein altes Vordach durch Solarmodule im Sinne einer Balkonanlage ersetzen. Die Idee, der Balkonanlage ist die Eigennutzung und nicht die Einspeisung. Der rechtliche Rahmen basiert auf einem Zähler, der nicht rückwärts laufen kann. Zu viel erzeugter Strom wird zwar eingespeist aber verschenkt. Daich aber tagsüber nicht zu Hause bin, ist die annähernd perfekte Südausrichtung ein Nachteil für mich. Ich habe mich daher gefragt, ob es sinnvoll möglich ist, überschüssige Energie in einen Pufferakku zwischenzuspeichern und dann zu nutzen, wenn ich den Strom auch tatsächlich benötige.
    Ist es möglich im Hausnetz die Last zu erkennen, so dass ich nur dann die Batterie lade, wenn der Strom sonst eingespeist werden würde?
    Falls nein, müsste ich herausfinden, wie groß die Grundlast bei mir ist. Dann könnte ich aber Situationen abfangen, bei denen der Kühlschrank anspringt.
    Wie kann ich sicherstellen, dass die Batterie auf ein sinnvolles Maß ge- und entladen wird?
    Ist das mit einer Bleibatterie aus technischer/chemischer Sicht sinnvoll umsetzbar, oder wäre ein anderer Batterietyp sinnvoller?
    Sollte ich es lieber gleich sein lassen, weil das Optimierungspotential mit Pufferbatterie so gering ist, dass sich die Zusatzinvestition nicht rechnet?

  • Hall Tim,


    rechnen wird sich das sicherlich nicht, das nur vorab. Ich betreibe hier rein aus Spaß an der Machbarkeit vier parallel geschaltete 100Wp-Solarmodule im Garten, die über einen Solar-Laderegler eine kleine Computeranlage (1 kleiner Server mit externer 12TB-Festplatte, eine Fritzbox und einen Switch, zusammen ~30W Dauerleistungsaufnahme) speisen. Zur Pufferung steht eine 12V/100Ah-Lipo-Batterie zur Verfügung und zur Versorgung des ganzen bei Dauerdunkelheit (Winter) ein einfaches 230V/50W-Schaltnetzteil. Im Sommer erntet die "Anlage" knapp 1kWh täglich, im Winter jedoch nur 50Wh pro Tag (die Solarmodule stehen zu niedrig, die Bäume schatten im Winter die tief stehende Sonne ab). Das nur mal so als Fingerzeig, wo die Reise bei Solarmodulen hin geht.


    Man erkennt schon anhand der Leistungsdaten, dass eine 230V-Umrichtung wegen der zwangsläufig hierbei anfallenden Verluste in dieser Größenordnung noch keinen Sinn ergibt. Bei einem System welches allerdings auf 12V-Verbraucher beschränkt ist, kann man aber durchaus mit einem kleinen12V-Aufwärtswandler zur Versorgung der Verbraucher (bei >90% Wirkungsgrad) arbeiten, ohne dass nennenswerte Verluste zu beklagen sind. Es käme also darauf an, wie viel Solarleistung bei Dir installierbar ist und wie Lage und Ausrichtung ausschauen.


    Bei Solaranlagen ab etwa 300W macht ein teurer MPPT-Solarregler Sinn, zumal sich brauchbare Exemplare auch bzgl. der Batteriedaten (Ladeschlussspannung, Entladeschlussspannung) programmieren lassen. Dies ist wichtig, um einerseits eine große Auswahl bei den verwendeten Akkus zu haben, als sie auch auf optimale Leistung und/oder Lebensdauer einstellen zu können. Die Dinger sind ja auch nicht gerade billig.


    Mit Bleiakkus braucht man bei solchen Systemen gar nichte rst anzufangen, weil die dauernd verschlissen sind. Es ist ja nun mal klar, dass ein Solarakku bei Dauerstromverbrauchern wie bei meinem System den weitaus größten Teil der Zeit entladen herumsteht und, soweit es sich um einen Bleiakku handelt, binnen kürzester Zeit sulfatiert. Daher auf jeden Fall einen Akku auf Lithiumbasis verwenden.
    Die Anlage hat insgesamt etwa 900,- Euro gekostet. Bei einer Nutzungszeit von geschätzten 10 Jahren und während dieser Zeit schätzungsweise geernteten 900kWh braucht man keinen Taschenrechner, was die einzelne kWh selbsterzeugten Solarstroms gekostet haben wird. :rolleyes:


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,
    wir haben hier einen kleinen Anbieter, der Solaranlagen nach Hagelschäden demontiert. Die Module, die in Ordnung sind bietet er im Paket mit Wechselrichter an. So bekomme ich für 600€ 3 Module mit je 200W, die von den Abmessungen her ziemlich gut passen würden. Fehlt nur noch ein Ständerwerk, eine Wieland-Dose und etwas Kleinkram.
    Wahrscheinlich hast du Recht und die Pufferung lohnt nicht. Hätte ich ja auch mal vorher überschlagen können:
    100Ah-Akku => 50Ah effektiv nutzbar => 600Wh => 0,6kWh/Tag => 18Cent/Tag => 65€/Jahr
    Das ist schon sehr optimistisch gerechnet. Realistisch kommt man vielleicht auf 40€ Jahr, weil nicht jeden Tag die Sonne so viel scheint. Wenn ich dann durch programmieren der Wasch- und Geschirrspülmaschine den Strombedarf gezielt an die Zeit der größten Stromernte anpasse, sinkt das Speicherpotential weiter.

  • Hallo zusammen,

    Ich belebe dieses Thema mal wieder.

    Durch gestiegene Strompreise haben sich die Vorzeichen etwas geändert seit 2019.

    Wie aus einem anderen Thema bekannt ist, habe ich eine 12V 105A Lifepo, die bei Stromausfall und in Gebieten ohne zuverlässige Stromversorgung ( z.B. Berghütte)

    Ein Cpap Gerät betreibt, sowie als Ladegerät für diverse 12V und 5V Usb Geräte taugt.


    Nun die Frage: Welche Solarpanele wären sinnvoll um diesen Akku im Dauerbetrieb zu nutzen, um Strom vom Energieversorger zu sparen?

  • Hallo Marcel, je nachdem wieviel Du an Kohle im Geldbeutel ausgeben möchtest, ich denk 200Watt Monokristalin würden ausreichen. Es gibt dann auch noch hochwertige Schindel Panel Technologie.

    Für meine Zwecke benutze ich Mono.

    MfG Hozi

  • Hallo zusammen,


    ich bräuchte zu dem gleichen Thema mal ein paar Ideen zu Komponenten:


    Ich habe eine Balkonanlage die bei gutem Wetter recht viel ins Netz einspeist (1-1,5 kWh) und ich wollte den Strom verwenden um Nachts ein kleines NAS (ca. 25W) und Netzwerkkomponenten (ca. 20W) zu betreiben bis der Akku"leer" ist.

    Von einem Bekannten habe ich einen neuen 12V / 30 Ah Blei Akku (für Zyklenbetrieb) bekommen und könnte eventuell noch einen 2. erhalten.


    Meine Idee ist nun folgende:


    Da alle Verbraucher mit 12V versorgt werden können wollte ich eine Art Unterbrechungsfreie Stromversorgung zusammenbauen, die nur mit dem überschüssigen Solarstrom geladen wird. Wenn nicht genug Solarstrom zur Verfügung steht sollen die Verbraucher erst aus dem Akku betrieben werden und bei Erreichen der 50% Entladetiefe direkt über eine alternative 12V Versorgung aus dem Netz. Das Laden des Akkus soll dabei nicht direkt mit Solarstrom erfolgen sondern aus dem Hausnetz in das der Wechselrichter einspeist.


    Was ich nun suche ist ein Ladegerät, bei dem ich den Ladestrom je nach "Überschuss" der, ins Nezt eingespeist werden würde, begrenzen kann. Gibt es so ein Gerät, was mit einem Arduino angesteuert werden könnte? Im Shop gibt es den HTRC P270W, aber der scheint sich nur in Stufen und auch nur manuell umschalten zu lassen.


    Außerdem bräuchte ich noch einen Batteriewächter der die Entladetiefe des Akkus misst und mit dessen Signal ich dann für die Verbaucher von Akku aus Netzbetrieb schalten kann.


    Ich freue mich auf Vorschläge :)


    Viele Grüße,

    Markus

  • Hallo Markus,


    ich habe das mit meinen Solarpanelen im Garten und dem Webserver in etwa genau so gelöst. Der kleine Intel-NUC Webserver mitsamt mehrerer Festplatten, einer Hardware-Firewall und die FritzBox laufen alle mit 12V. Da bietet sich der Betrieb mit dem selbst erzeugten Solarstrom natürlich an. :)


    Vier 100Wp-Solarmodule speisen über einen 12V/30A-MPPT-Solarregler versorgen eine dreizellige (LiPo-) Lithium-Batterie 12V/100Ah. Der Solarregler entscheidet anhand der Batteriespannung, ob er die Verbraucher zuschaltet oder nicht. Die Verbraucher werden aus dem Netz mit einem hocheffizienten 230V/12V/90W-Netzteil (MeanWell IRM-90-12ST) versorgt. Damit ist es nun möglich, eine zur Solaranlage und der Solarbatterie parallele Netzversorgung zu erreichen: Immer wenn die Batteriespannung aus der Solaranlage 12V unterschreitet bzw. vom Solarregler ganz abgeschaltet wird, versorgt sofort das 12V-Netzteil den Server. Sobald die Spannung der Solarbatterie 12V überschreitet und der Solarregler den Lastausgang einschaltet, steigt die Spannung am Webserver auf etwa 12,1V an, und der Server wird allein aus der Solaranlagen und dessen Speicherbatterie versorgt, während das Netzteil dann im Leerlauf arbeitet. Das ist doch genau das, was ich mir vorgestellt hatte: Steht Solarstrom oder Ladung der Solarbatterie zur Verfügung, schaltet die Anlage von Netzbetrieb automatisch auf Solarversorgung um. Wenn es dunkel wird, wird erst der eingeladene Strom aus der Solarbatterie verwertet und wenn der Solarregler den Lastausgang wegen Batterie-Unterspannung abschaltet, fällt die Last automatisch wieder auf das Netzteil. Eine direkt parallel geschaltete kleine LiPo-Batterie mit 12V/5Ah versorgt die Anlage mit Notstrom, falls der Netzstrom ausfällt und auch der Solarregler abgeschaltet hat, damit die Anlage ohne Datenverlust weiterläuft. Nach rund 40 Minuten ist dann aber Schluss, wenn weder das Netz wiederkommt, noch die Sonne. Aber bis dahin habe ich den Rechner auch manuelle runtergefahren.


    Mit einem Solarregler, der über einen eingebauten 230V-Wechselrichter zur Netzeinspeisung verfügt, ist das in dieser Einfachheit und Effizienz nicht direkt zu schaffen. Da mit meinen vier 100Wp-Panelen aber ohnehin nur etwa 1kWh täglich erzeugt werden kann, lohnt sich eine extra Netzeinspreisung nicht, weil der Webserver mit allem Zubehör bereits knapp 50W Dauerleistung aufnimmt. Und 24h x 50W sind ja auch schon 1,2kWh, so dass für's Netz sowieso nichts übrig bliebe.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    das hört sich gut an!


    Wenn ich das richtig verstehe, bekommt das 12V Netzteil mit, wenn an dessen Ausgang bereits mehr als 12V anliegen und schaltet in "Standby". Ich bräuchte also kein Relais um die Verbraucher von Batterie auf Netzstrom zu schalten.


    Was ich für meine Installation jetzt noch fehlt wäre das, was bei dir der Solarregler macht, mit 230V Netzbetrieb und mit dynamisch regelbarem Ladestrom um nur den Strom in die Batterie zu stecken, der sonst ins Netz verloren ginge. Gibt es so etwas?


    Die Balkonanlage speist ja schon direkt ins Hausnetz ein. Am Montageort habe ich leider keinen Platz für Batterien und sonstiges, daher der Wunsch das direkt in den Serverschrank zu integrieren. Natürlich ist das nicht optimal für die Effizienz insgesamt aber besser als den Strom zu verschenken denke ich.


    Viele Grüße,

    Markus

  • Wenn ich das richtig verstehe, bekommt das 12V Netzteil mit, wenn an dessen Ausgang bereits mehr als 12V anliegen und schaltet in "Standby". Ich bräuchte also kein Relais um die Verbraucher von Batterie auf Netzstrom zu schalten

    Es ist noch einfacher: Wenn man zwei Stromquellen parallel schaltet, von denen eine 12V und die andere 12,1V bereitstellt, trägt die mit der höheren Spannung die ganze Last allein. Die Stromquelle mit der niedrigeren Spannung läuft dann im Leerlauf. Dieses simple Prinzip lässt sich hier ideal anwenden.


    Zitat

    Was ich für meine Installation jetzt noch fehlt wäre das, was bei dir der Solarregler macht, mit 230V Netzbetrieb und mit dynamisch regelbarem Ladestrom um nur den Strom in die Batterie zu stecken, der sonst ins Netz verloren ginge. Gibt es so etwas?

    Ich verstehe nicht, was Du da noch ins Netz einspeisen willst. Es bleibt doch gar kein Ertrag mehr übrig, wenn Dein Server daraus versorgt wird. Und die Batterie muss schließlich auch noch geladen werden. Oder geht es Dir nur darum, kein extra 12V-Kabel zur Batterie verlegen zu müssen, sondern dafür die öffentliche Stromleitung innerhalb des Hauses zu verwenden? Also einmal die Solarleistung auf 230V hochspannen und dann 10m weiter genau diese Leistung wieder aus dem öffentlichen Stromnetz entnehmen? Da sehe ich ziemliche Schwierigkeiten mit der Umsetzung.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    Oder geht es Dir nur darum, kein extra 12V-Kabel zur Batterie verlegen zu müssen, sondern dafür die öffentliche Stromleitung innerhalb des Hauses zu verwenden?

    doch, genau das habe ich vor :-D


    Primär soll die Balkonanlage die Verbraucher im Haus (auch die Netzwerkgeräte) über das Hausnetz versorgen. Und nur wenn dann noch was übrig bleibt soll das im Akku gespeichert werden.


    Ich habe einen digitalen Stromzähler und kann den aktuellen Bezug oder Rückfluss ins öffentliche Netz auslesen. Das Akku Ladegerät möchte ich dann entsprechend diesem Wert regeln, sodass möglichst nichts über den Stromzähler ins öffentliche Netz abfließt.


    Viele Grüße,

    Markus

  • Hallo,


    kurze Frage. Da ich regelmäßig ca. 200-800 Watt PV-Überschuss ungenutzt verschenke, würde ich diesen gerne in einem 24V Akku speichern. Akku und Wechselrichter sind kein Problem. Ich suche allerdings eine Möglichkeit, analog der momentanen Einspeisung, diesen Wert als automatisierte Ladeleistung für den Akku einzustellen. Den aktuellen Verbrauch bzw.

    Einspeisung lese ich am Zähler bereits per Homematic ES-IEC aus.


    Haben Sie eine Idee, ob es stromsteuerbare Ladegeräte (per Automation, also kein Labornetzteil o. Ä.) gibt? Oder könnte ich ggf. je nach Bedarf auch Lifepo4 Ladegeräte sekundärseitig parallel betreiben, um die Ladeleistung bei Bedarf zu erhöhen?


    Vielen Dank vorab


    mfg


    Frank N.

  • Hallo,


    geht es allein darum, die 230V-Hausleitung als Speiseleitung zur Ladung einer 24V-Batterie zu verwenden und keine weiteren Veränderungen an der Solaranlage durchführen zu müssen? Ich frage deshalb, weil normalerweise würde man über einen normalen Solar-Laderegler ganz simpel direkt aus den Solarpanelen die Batterie laden, anstatt einen so umständlichen Weg über 230V-Netzeinspeise-Wechselrichter -> 230V Hausleitung -> 230V/24V-Ladegerät mit Energiemengensteuerung dafür zu verwenden. Diese Frage kam in ähnlicher Form in letzter Zeit aber schon wiederholt (siehe oben), deshalb frage ich nach.


    Meines Wissens gibt es kein spezielles 230V/24V-Ladegerät, welches ein täglich wechselndes Energiequantum ferngesteuert aus dem 230V-Stromnetz in die Batterie laden kann. Hierzu müsste es ja auch einen Kommunikationskanal zwischen Solar-Laderegler/Einspeise-Wechselrichter und Ladegerät geben, damit das Ladegerät wenigstens weiß, wie viel Solarstrom denn an diesem Tag überhaupt erzeugt wurde.


    Die einfachste Lösung wäre ein bei Netzversorgung selbststartendes Ladegerät (nicht jedes Ladegerät startet bei anliegender Netzspannung automatisch die Ladung), welches über eine Zeitschaltuhr ganz primitiv ein- und ausgeschaltet wird.


    Die beste Lösung ist m.E. ein Solarregler, der die Batterie direkt lädt und Verbraucher, oder ein Wechselrichter, die die eingeladene Solar-Energie parallel zum Laderegler direkt der Batterie entnimmt.


    So ähnlich mache ich es bei meiner kleinen Datenanlage Fritzbox/Hardware-Firewall/Webserver mit 12V-Speisung und etwa 50W Dauerleistungsaufnahme: Die kleine Garten-Solaranlage lädt über einen guten MPPT-Solarregler direkt eine Lithium-Batterie, aus der über einen 12V-Spannungs-Konstanthalter die komplette Internet-Elektronik mit gemeinsamen 12V versorgt wird. Ist die Batterie geleert, wird automatisch auf 230V-Netzversorgung über ein kleines Netzteil mit 92% Wirkungsgrad umgeschaltet.


    Man könnte natürlich statt des 12V-Spannungs-Konstanthalters auch einen 230V-Wechselrichter anschließen und an diesen dann die 230V-Verbraucher. Man spannt die Spannung dann erst hoch und danach wieder runter. Nur hat man dann zwei mal die unvermeidlichen Wandlungsverluste von Wechselrichter und den Netzteilen zur Versorgung der Geräte (bei Einzelwirkungsgraden von jeweils etwa 0,8 beträgt der Gesamt-Wirkungsgrad für beide zusammen dann aber nur 0,8 x 0,8 = 0,64!;(). Bei teurem Solarstrom nicht gerade die beste Lösung... Daher ist es sehr empfehlenswert, für solche Zwecke möglichst Geräte zu verwenden, die sich direkt mit 12V speisen lassen. So lässt sich ein Wirkungsgrad von fast 100% erreichen.


    Grüße, Tom

  • Hallo Herr Rücker,


    sie haben absolut Recht. Das Laden DC-seitig über einen Solarladeregler wäre natürlich die richtige Lösung. Aber leider sind Die Module inkl. WR auf dem Dach installiert und eine DC- Verkabelung nachträglich ist relativ aufwendig. Daher suche ich nach einer Möglichkeit der regelbaren AC-Ladung der Batterien in Abhängigkeit der momentanen Einspeisung. Aber eigentlich haben Sie meine Vermutung schon bestätigt.


    Eine bedarfsgerecht steuerbare Parallelschaltung mehrerer Ladegeräte zwecks Anpassung der Ladeleistung ist bestimmt ebenfalls Unfug, richtig?


    Vielen Dank für Ihre Mühe


    mfg


    Frank N.

  • Hallo,


    doch, eine stufenweise Parallelschaltung von Ladegeräten ist bei LiFePO4-Batterien durchaus möglich. Man sollte allerdings darauf achten, dass die Ladegeräte in etwa dieselben Spannungen zur Verfügung stellen, damit sich die Ladeleistung symmetrisch verteilt. Aber funktionieren würde das. Ich frage mich nur, wie Sie Ladeleistung und Arbeitsmenge in Abhängigkeit von der Solarernte automatisiert steuern wollen, ohne dafür tiefer in die Steuer- und Regeltechnik einsteigen zu müssen. Jedenfalls fällt mir bisher keine einfache Lösung für dieses Problem ein.


    Grüße, Tom

  • Ich möchte ein altes Vordach durch Solarmodule im Sinne einer Balkonanlage ersetzen. Die Idee, der Balkonanlage ist die Eigennutzung und nicht die Einspeisung. Der rechtliche Rahmen basiert auf einem Zähler, der nicht rückwärts laufen kann. Zu viel erzeugter Strom wird zwar eingespeist aber verschenkt. Daich aber tagsüber nicht zu Hause bin, ist die annähernd perfekte Südausrichtung ein Nachteil für mich. Ich habe mich daher gefragt, ob es sinnvoll möglich ist, überschüssige Energie in einen Pufferakku zwischenzuspeichern und dann zu nutzen, wenn ich den Strom auch tatsächlich benötige.
    Ist es möglich im Hausnetz die Last zu erkennen, so dass ich nur dann die Batterie lade, wenn der Strom sonst eingespeist werden würde?
    Falls nein, müsste ich herausfinden, wie groß die Grundlast bei mir ist. Dann könnte ich aber Situationen abfangen, bei denen der Kühlschrank anspringt.Während ich einen kaltwintergarten von VD AluSysteme baue, bin ich auf der Suche nach temporären Lösungen
    Wie kann ich sicherstellen, dass die Batterie auf ein sinnvolles Maß ge- und entladen wird?

    Ist das mit einer Bleibatterie aus technischer/chemischer Sicht sinnvoll umsetzbar, oder wäre ein anderer Batterietyp sinnvoller?
    Sollte ich es lieber gleich sein lassen, weil das Optimierungspotential mit Pufferbatterie so gering ist, dass sich die Zusatzinvestition nicht rechnet?

    Das klingt nach einem interessanten Projekt! Grundsätzlich ist es möglich, ein System einzurichten, das den Energiefluss im Hausnetz erkennt und die Batterie entsprechend lädt. Moderne Smart-Home-Lösungen und Energiemanagementsysteme können dabei helfen. Was die Batterietechnologie betrifft, sind Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer höheren Effizienz und längeren Lebensdauer gegenüber Bleibatterien oft die bessere Wahl. Die Wirtschaftlichkeit hängt jedoch stark von deinem individuellen Energieverbrauch und den Speicherkapazitäten ab.

  • Die längere Lebensdauer der Lithium-Ionen-Batterie ist ein Märchen, aber die Effizienz ist auf jedem Fall höher, auf Grund der sehr guten Ladungsaufnahme und der problemlosen Nutzung im teilentladenem Zustand. Werden Bleibatterien ständig im 40 - 80 %-igem Ladezustand betrieben - was ja hier auftreten kann - nehmen sie Schaden, in der Art, daß die zur Volladung fehlende Kapazität früher oder später verloren geht, während sich die im Halbladezustand befindliche Lithium-Ionen-Batterie erst richt wohl fühlt.


    Tom biete hier eine Einzelzellenvariante an, die viele Vorteile bringt und auch für Balkonkraftwerke empfehlenswert ist.

    https://www.microcharge.de/kat…rung_gemass_12_abs_3_ustg


    Rainer.

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