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Tom

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18.02.2019, 14:24

Resteverwertung: Solarpanele mit Lithium-Akku zur Serverstromversorgung Zuhause

Vor 10 Jahren hatte ich mal zwei 17V/100Wp-Solarmodule für den Modellflugverein angeschafft, die dann aber doch nicht zum Einsatz kamen. Die lagen ewig auf dem Dachboden rum, was ja irgendwie blöd ist. Also mal überlegt, wie ich die nutzen könnte. Zusammen mit einem popeligem China-PWM-Solarladeregler, 100kg alten 12V-Bleiakkus parallelgeschaltet, einem 12V/12V-DC/DC-Wandler und einem 12V-Netzteil wurde dann über einige Jahre ein 12V-PC, welcher hier als Server läöuft, betrieben. Wenn die Sonne auf die Panele schien, versorgten die den Server, wenn keine Sonne schien, versorgten ihn die Bleiakkus bzw. das 12V-Netzteil. Zwischenzeitlich kamen noch eine FritzBox 6490, ein Switch von Gigaset und eine DECT-Feststation Gigaset 910S dazu, die ebenfalls alle aus der 12V-Speisung nuckeln. Der Gesamtbedarf liegt bei durchschnittlich 12,1V/4,4A, macht zusammen 53W. Es ist klar, dass sich bei ganzjähriger 24/7-Versorgung aus dem beiden Solarpanelen keine 100%ig Solarversorgung möglich ist, aber darauf kam es mir auch nicht an. Außerdem stehen die Solarmodule dafür ungünstig auf dem Boden und werden viel zu oft von Blümchen und Bäumen abgeschattet. Ich muss doch mal bei Gelegenheit den Modulhalter zusammenschrauben und wenigstens auf 2m Höhe bringen, damit die Solarmodule dauerhaft Sonnenstrahlung kriegen.



Über die Jahre hat sich nun gezeigt, dass die beiden mit 100Wp angegebenen Solarpanele zusammen bei maximaler Sonneneinstrahlung etwa 9A-Ladestrom liefern. Der ursprünglich verwendete Gleichspannungswandler, welcher für die Geräte saubere und schwankungsfreie 12,1V bei knapp 80% Wirkungsgrad bereitstellte, nahm etwa 6A auf. Ein etwaiger Überschuss versorgte die Bleiakkus. Aufgrund des hohen Ladungsdurchsatzes konnte ich regelmäßig 20kg-weise schrottreife Bleiakkus entsorgen, denn die gehen bei einer solchen Zyklisierung schneller kaputt als man piep sagen kann. Nach einem Jahr ist meisten Ende. Vor einigen Wochen habe ich die Reste der Bleiblöcke entsorgt.
Statt dessen tun nun jahrelang unbenutzt herumliegende Lithium-Polimer(Lipo)-Akkus Dienst. Ursprünglich beschafft zur Versorgung größerer elektrisch angetriebener Modellhubschrauber der 5-7kg-Klasse, die dann aber doch wie zuvor mit Methanol betrieben wurden. Aber zum rumliegen sind sie dann doch zu schade, denn auch wenn der Verschleiß bei der Lagerung eher gering ausfällt, spricht man bei Lipos doch von einer hauptsächlich "kalendarischen Lebensdauer". Sprich, die Dinger alter mit der Zeit, egal ob man sie nun benutzt oder nicht. Also benutzen!

In der ursprünglichen "5S"-Konfiguration (also jeweils fünf Zellen in Reihe) konnte ich die vier Stück 18,5V/5,3Ah-Akkupacks nicht verwenden, also aufgedröselt und neu konfektioniert in einen einzelnen 3S/6P-Akku mit 11,1V/32Ah. Der lässt sich nun wunderbar über den alten PWM-Solarladeregler mit etwas veränderter Einstellung laden. Der Laderegler schaltet auch die Last (den Gleichspannungswandler zur Versorgung des Servers) automatisch ein und aus, je nach Spannungslage des Akkus.




Da mir der knappe Wirkungsgrad des alten MeanWell-Gleichspannungwandlers von nur 80% (in der Praxis waren es aber eher 70%... :wacko: ) nun wahrlich nicht mehr schmeckte, wühlte ich in der ziemlich angestaubten "Asia-DC/DC-Converter"-Kiste und fand einen winzigen Aufwärtswandler, den ich für meine Zwecke einsetzen konnte. Der schafft maximal 6A Ausgangsstrom und passt optimal zu meiner Anwendung mit dem Lipoakku (10,5 - 12,5V), um daraus feste 12,2V zu erzeugen. Die Versorgungsspannung habe ich deshalb auf 12,2V festgelegt, um eine einfache "Übernahme" der Last durch das 230V/12V-Netzteil bei Abschaltung des Solarcontrollers zu ermöglichen. Man schaltet einfach die Ausgänge von Gleichspannungswandler und Netzteil parallel und fertig. Das Netzteil gibt exakt 12V ab, der Wandler 12,2V. Arbeitet der Wandler, hebt er die Ausgangsspannung über die Netzteilspannung und der Netzteilstrom geht sofort auf Null zurück. Umgekehrt dasselbe, nur andersrum. Dieses Vorgehen hat den schlagenden Vorteil, ganz simpel eine USV in Form eines kleinen 3S 11,1V/2,2Ah-Lipo-Akkus verwenden zu können: Sobald keine Speisung mehr vorliegt, übernimmt der kleine Lipo für maximal 20 bis 30 Minuten die Versorgung der Lasten. Vorteil: Supersimpel, kostet fast nichts, hält sehr lange und weist als "Online-USV" einen Wirkungsgrad von nahezu 100% auf. 8o




Dieser kleine Gleichspannungswandler aus China ist wirklich ein tolles Teil, denn obwohl er sehr einfach aufgebaut ist, bringt er - zumindest in meiner Konfiguration - einen Wirkungsgrad von beachtlichen 93%! Das Ding wird auch bei gut 50W Stromabnahme gerade nur handwarm. :thumbsup:

Die wie beschrieben aus Resten zusammengeflickte "Solaranlage" erbringt nun erstaunliche Leistungen. Jedenfalls solange Sonne auf die Panele fällt. Jetzt im Februar stehen beide ab 14.00 Uhr im Schatten eines Baumes, aber wie gesagt kommt die Tage noch ein Panelhalter für Mastmontage zum Einsatz, der damals auch nicht zum Einsatz kam und so nutzlos rumliegt. Dann steht halt ein kleiner Mast mit Solarmodulen im Garten, aber das stört hier auch niemanden. Dann reicht der Strom vermutlich 24/7, jedenfalls bei im Sommer bei Sonnenschein.

Die Kombination aus PC, FritzBox, Ethernet-Switch und DECT-Basisstation braucht aus einem 230V-Netzteil mit 80% Wirkungsgrad übrigens über 500kW/h jährlich! Davon werden momentan schätzungsweise 200kW/h durch Solarstrom ersetzt. Das ist in gewisser Weise sicher lächerlich, aber auch nur der momentan schlechten Modulplatzierung geschuldet. Wo keine Sonne hinkommt, kann man auch keinen Strom ernten. Wenn dieses Problem beseitigt ist werde ich nachmessen und neu berechnen. Ich schätze mal, dass wenigstens 400kW/h Einsparung mit diesen beiden Modulen möglich sind.

Der Solarcontroller ist übrigens entgegen seines Aufdrucks KEIN MPPT-Regler, sondern ein normaler PWM-Regler. Übertreibungen bis hin zum Betrug ist bei chinesischen Händlern leider weit verbreitet.

Grüße, Tom