Was sagt nun die Praxis?


Aufbau der Photovoltaik-Anlage Aufbau der Anlage:  (zeitlicher Ablauf)

Anlage 1
Durch einen Lehrgang zur "Fachkraft im technischen Umweltschutz" wurde ich angeregt, die dort erlangten Kenntnisse auf dieses spezielle Gebiet der regenerativen Energiequellen anzuwenden.
In der Planungsphase informierte ich mich zunächst über Fördermittel, die für die Errichtung derartiger Anlagen vergeben werden. Da eine Förderung jedoch nur für Anlagen größer 1000 W Leistung möglich war, wurde daraus nur eine Experimentalanlage, die ich 1995 mit folgender Konfiguration errichtete:

erste Versuchsanlage


Kernstück der Anlage sind 2 Solarmodule zu je 75 Wp und ein Windgenerator mit einer Maximalleistung von 200 W.
Beide geben über 2 getrennte Laderegler ihre gewonnene Energie an die 3 Solarakkus
(je 100 Ah Kapazität) bzw. an die Verbraucher ab. Der eingehende bzw. gespeicherte Strom kann nun wahlweise von 12 V Gleich- oder 220 V Wechselspannungsverbrauchern abgenommen werden. Für die Umwandlung der 12 V Gleichspannung in die 220 V Wechselspannung sorgt ein 800 W Wechselrichter.

Anlage 2
Durch eine Zuschrift auf meine Homepage bekam ich einen wertvollen Hinweis, der mich einen zweiten Weg gehen ließ:

erste Einspeiseanlage

Diesen von obiger Anlage unabhängigen Anlagenteil errichtete ich Mitte 1997. Kernstück dieses sind zwei in Reihe geschaltete Solarmodule zu je 75 Wp und der Netzeinspeiser Sunmaster 130. Aus der 24 V Gleichspannung wird hierin eine netzgekoppelte 220 V Wechselspannung erzeugt, die direkt im Hausnetz verbraucht wird.
Da diese Anlage recht gute Ergebnisse brachte, erweiterte ich sie im Juni 1999 um vier 55 Wp Solarmodule, die zu zweit in Reihe geschalten über je einen Sunmaster 130 den "erzeugten" Strom ins Hausnetz einspeisen. Damit beträgt die Leistung dieses Anlagenteiles insgesamt 370 Wp.

Aktuelle Anlage
Auf Grund der guten Erfahrungen mit der bzw. den Einspeiseanlagen entschloß ich mich im ersten Jahr des 100000-Dächer-Programms, den letzten freien Platz auf dem Flachdach durch 5 weitere 75 Wp-Solarmodule von BP auszunutzen. Durch meine Internet-Suche von 1999 war ich auf den Netzeinspeiser "Sunny Boy 700" für kleine Photovoltaik-Anlagen gestoßen. Es handelt sich hierbei um einen String-Wechselrichter, bei welchem man in Abhängigkeit von der Modulanzahl und damit der Höhe der Eingangsgleichspannung (Reihenschaltung), aus 3 Spannungsbereichen auswählen kann, um den Wirkungsgrad möglichst hoch zu halten (max. 93%).
Im Februar 2001 kamen dann noch zwei 55 Wp-Module von Air Therm (AT55) hinzu, wobei ich den Sunmaster der ehemaligen Anlage 2 als Netzwechselrichter nutze.
Im Juni 2002 montierte ich an den Giebel des auf dem Photo meiner Startseite zu sehenden Gebäudes zwei 65 Wp-Module von Air Therm (AT65). Diese geben über einen Soladin 120 von Mastervolt (bei TRITEC gekauft) die gewonnene Energie an das Hausnetz ab. Sie erweitern damit die aktuelle Anlage auf 1060 Wp. Der Platz für diese zwei Air Therm Module wurde frei, da ich meine "Experimental-Thermosolaranlage" im März 2002 durch eine "richtige" Thermosolaranlage ersetzt habe (siehe Solarthermie im nebenstehenden Menü).
Im März 2003 habe ich mich entschlossen, die Anlage um weitere 510 Wp zu erweitern. Dazu montierte ich 6 Stück BP585 (85 Wp pro Modul) senkrecht an unsere Hofmauer, welche nunmehr seit dem 22.03.2003 ihre Energie über einen Sunny Boy 700 einspeisen. Damit sind insgesamt 1570 Wp am Netz und 75 Wp an den Akkus.
Da bedingt durch die Abschattung und die damit verbundene Spannungsabsenkung teilweise der gesamte Strang nicht mehr einspeisen konnte, entschloß ich mich noch ein zusätzliches BP585-Modul auf dem Garagendach zu montieren.
Im Februar 2004 erweiterte ich die Anlage um 6 weitere BP585 Module (510 Wp), die seit dem 04.02.2004 die gesammelte Energie über einen Sunny Boy 700 einspeisen. Ich hatte die Module zunächst nur auf das Schuppendach gelegt. Mittlerweile sind sie jedoch auf ein Rohrgestell parallel zur Garage montiert.
Im Januar 2006 kaufte ich 2 SolMo 50-12, die ich mittels Rohr auf der Hofmauer montierte.
Im März 2007 gaben meine Solarakkus nach ca. 10 Jahren Lebensdauer durch Kurzschluss einzelner Zellen ihren Geist auf, so dass ich das dort angeschlossene BP275 Modul mit in die Einspeiseanlage integrierte.
Im August 2013 erweiterte ich die bestehende Anlage um 2 selfPV Komplettanlagen zu je 195 Wp.
Im September 2014 schaltete ich die beiden Strings bestehend aus 2 AT55 und 2 SolMo 50-12 (auf Hofmauer) parallel zusammen, um über einen neuen AEconversion Microwechselrichter INV250-45EU einzuspeisen, da ein Soladin 120 defekt war.
Im März 2017 habe ich mich entschlossen, die Soladin-Anlagen umzugestalten. der letzte verbleibene Soladin ging immer bei einer Netzspannung von ca. 238 V vom Netz. Nunmehr speisen die beiden AT55 (Schuppendach) und die beiden AT65 (Giebel Nebengebäude) parallel über einen AEconversion Microwechselrichter INV250-45EU, sowie die beiden SolMo 50-12 und die beiden ET-M53650 (50 Wp) auf der Hofmauer parallel über einen weiteren AEconversion Microwechselrichter INV250-45EU ein.
Ebenfalls im März 2017 erweiterte ich die Hofmaueranlage um ein Solarmodul ET-M53650 (100 Wp).
Damit sind nun 2930 Wp mit einer Fläche von 22,9 m² am Netz. Seit März 2017 betreibe ich nunmehr folgende Anlage:

aktuelle Anlage

Die aktuelle Anlage besteht hiernach aus:
- 9 Stück BP275 in Reihe geschalten, welche ihre 675 Wp über den "Sunny Boy 700" einspeisen
- 7 Stück BP585 + 1 Stück solartronics T 100 M in Reihe geschalten, welche ihre 695 Wp ebenfalls über einen "Sunny Boy 700" einspeisen
- 6 Stück BP585 in Reihe geschalten, welche ihre 510 Wp ebenfalls über einen "Sunny Boy 700" einspeisen
- 2 x 2 Stück AT 55 in Reihe geschalten, welche ihre 330 Wp über je einen Sunmaster 130 einspeisen
- 2 Stück AT 65 +2 Stück AT 55 jeweils in Reihe geschalten, welche ihre 240 Wp über einen AEconversion Microwechselrichter INV250-45EU einspeisen
- 2 M7X195, welche über jeweils einen INV350-60 einspeisen (self PV 195Wp)
- 2 Photovoltaikmodule ET-M53650 (50 Wp) + 2 SolMo 50-12 auf der Hofmauer, jeweils in Reihe geschalten ,welche über einen AEconversion Microwechselrichter INV250-45EU einspeisen




Messen der Energiemenge Meßtechnische Erfassung der Elektroenergie:

Anlage 1
Um einen Überblick über die gewonnene und verbrauchte Energiemenge zu bekommen, mußten beide meßtechnisch erfaßt werden.
Zur Bestimmung des eingehenden Solarstromes ist der Solarladeregler mit einem Wattstunden-
zähler
ausgerüstet. Für den Windgenerator (Drehstromgenerator) steht mir z.Z. noch keine so praktische Lösung zur Verfügung. Deshalb habe ich die Energiemenge experimentell durch Strom-/Spannungs-/Zeitmessungen abgestuft für schwach windige, windige, stark windige und stürmische Tage bestimmt.
Der Gesamtstromverbrauch wird über einen Energiecontroller erfaßt. Da ich für die Verlustberechnung den verbrauchten Wechselstrom (Wechselrichtverluste) benötige, wird dieser separat mit einem herkömmlichen Stromzähler gemessen.

Anlage 2
Da ich für die eingehende 24 V Gleichspannung kein Meßgerät zur Verfügung habe, begnüge ich mich mit den Angaben des Einspeisezählers. Unter der Annahme, daß die Transportverluste der 12 und 24 V - Anlage, die Bauart und die Aufstellung der Module fast gleich sind, kann ich hier die vom Laderegler gemessene eingehende Energiemenge von Anlage 1 gleich der von Anlage 2 setzen und Wechselrichtverluste näherungsweise bestimmen. Die Unsicherheit liegt mehr beim Einspeisezähler, der sich bei wenigen Watt nicht dreht.

Aktuelle Anlage
Die meßtechnische Erfassung beschränkt sich jetzt nur noch auf die Messung der eingespeisten Energiemenge. Es wäre zwar auch noch interessant, die von den Solarmodulen gelieferte Energiemenge zu bestimmen. SWR-COM Jedoch habe ich bis jetzt noch kein entsprechendes Meßgerät gefunden. (Eigentlich auch noch nicht gesucht)
Da die aktuelle Anlage mittlerweile 3 Sunny Boys enthält, wollte ich nun doch Informationen über deren Arbeit haben, da an ihnen die größte photovoltaische Leistung angeschlossen ist. (1780 Wp)
Eine Möglichkeit dazu bietet SMA, der Hersteller der Sunny Boys selbst. Für Letztere gibt es sogenannte Netzleitungsmodems, welche einfach auf die Leiterplatte des Sunny Boys aufgesteckt werden und die Daten über die Stromleitung zu einem Steckermodem (SWR-COM) befördern. (Siehe Abbildung)
Dieses wird mit einer seriellen Schnittstelle eines PC verbunden. Mittels des von der SMA-Homepage kostenlos herunterladbaren Programms "Sunny Data" können die Daten dann "mitgeloggt" und ausgewertet werden. (Siehe Ergebnisse)



Nutzung der erzeugten Energie Nutzung der gespeicherten bzw. "erzeugten" Elektroenergie:

Anlage 1
Mit der oben dargestellten Anlage betreibe ich alle elektrischen Geräte in der Garage bzw. Werkstatt mit einer Leistung kleiner 800 W (entsprechend Wechselrichterleistung). Das sind z.B. Beleuchtung, Schleifmaschine (400 W), Bohrmaschine (450 W), Winkelschleifer (750 W) Stichsäge (450 W) usw.
Über ein Verlängerungskabel kann ich von dort aus den Rasen im Garten mittels Rasentrimmer (280 W) mähen.
Vom Schaltschrank aus habe ich ein Kabel (5adrig) bis ins Bad gelegt, von wo aus ich 220 V - Geräte wie Haarfön (400 W) oder Staubsauger (450 W) betreibe. An eine ebenfalls dort installierten 12 V - Gleichspannungssteckdose kann ich 12 V - Verbraucher wie z.B. einen entsprechenden Wasserkocher anschließen.
Der Nutzung des gewonnenen Stromes sind jedoch zwei Grenzen gesetzt. Zum einen ist es die Leistung des Wechselrichters (800 W) und zum anderen die Kapazität der Solarakkus.
Einer Tiefentladung (Akku-Spannung unter 11 V) und damit Schädigung der Akkus beugen die Laderegler und der Wechselrichter durch Abschaltung der Last vor. Ich lasse es jedoch nicht so weit kommen, und schalte bei ca. 12 V die Verbraucher ab.

Anlage 2
Wer schon einmal seinen Hauszähler beobachtet hat, während vermeintlich kein Verbraucher angeschaltet war, mußte sicher feststellen, daß er sich trotzdem langsam dreht. Das ist auch kein Wunder, denn z.B. Satellitenreceiver, Videorecorder in Aufnahmebereitschaft, IR-Sensoren u.v.a. verbrauchen in der Summe eine doch nicht ganz unerhebliche Menge Energie.
Mit diesem Anlagenteil kommt es nun im Sommer vor, daß sich der eigentliche Hauszähler kaum noch, der Einspeisezähler dafür aber um so schneller dreht.
Auf diese Weise wird die gesamte anfallende Energie bis auf die Wechselrichtverluste ohne verlustreiche Zwischenspeicherung vollständig verbraucht.

Aktuelle Anlage
Die gesamte anfallende Solarenergie wird in das Hausnetz eingespeist. Es fällt damit die verlustreiche Akkuspeicherung weg.



Fahrweise der Photovoltaik-Anlage Fahrweise der Anlage:

Anlage 1
Da die Ladung der Akkus nur mit einem Wirkungsgrad von 90% abläuft, also 10% der von der Anlage gelieferten Energie "verloren" gehen, ist es ratsam, möglichst viel des eingehenden Stromes gleich zu verbrauchen. Das ist aber praktisch nur an den Wochenenden und in der Freizeit möglich.
Damit die Anlage möglichst viel Energie liefert, gibt es einige Möglichkeiten, einen positiven Effekt zu erzielen:

Windgenerator:
Hier habe ich so gut wie keine Einflußmöglichkeiten. Der Standort ist durch das Grundstück begrenzt, wobei ich eine möglichst freie aber zur Straße hin etwas versteckte (Bauordnung) Stelle gewählt habe.
Die Rotorblätter halte ich ständig sauber (Reibungsverluste bei rauer, verschmutzter Oberfläche), und sorge für gute Schmierung des Generator, damit sich dieser immer optimal in den Wind drehen kann.

Solarmodule:
Hier gibt es schon eher die Möglichkeit, die Energieausbeute zu optimieren.
Einerseits ist ständig für eine saubere Oberfläche der Module zu sorgen, damit das Sonnenlicht ungehindert das Silizium erreicht. Andererseits ist anzustreben, daß die Sonne möglichst lange und senkrecht auf die Module scheint. Am Äquator gäbe es damit keine Probleme.
Eine technisch etwas aufwendige Methode, wäre die der Modulnachführung, d.h. die Module werden von Ost nach West und im Neigungswinkel ständig der Sonne nachgeführt, so daß diese immer senkrecht einstrahlt.
Ich verwende nur die Veränderung des Neigungswinkel in Richtung Süden, wie nachfolgende Abbildung zeigt:
Modulnachführung
In unseren Breiten sind in Abhängigkeit von der Jahreszeit folgende Winkel einzustellen:

Jahreszeit Neigungswinkel
Frühling
40...60°
Sommer
20...50°
Herbst
40...60°
Winter
40...70°

Durch eine selbst gebaute Stützkonstruktion ist es mir möglich, den Neigungswinkel der Module bei Bedarf in sechs Stufen von 20 bis 70° zu verändern. Damit wird eine teiloptimierte Fahrweise der Anlage erreicht.


Anlage 2
Außer der Veränderung des Neigungswinkel der Module kann ich hier keinen weiteren Einfluß auf die Fahrweise der Anlage ausüben. Den Rest macht die Elektronik des Sunmaster. Und das macht sie, wie sich bis jetzt zeigt nicht schlecht, denn ich komme beim Vergleich der Werte des Ladereglers von Anlage 1 auf fast die gleichen Werte des Einspeisezählers von Anlage 2. Damit sind hier die Wechselrichtverluste offenbar minimal, was auch die technischen Daten des Sunmaster im folgenden Abschnitt belegen.

Aktuelle Anlage
Die aktuelle Anlage fahre ich entsprechend den von Anlage 1 und 2 beschriebenen Erfahrungen. Den Gleichspannungseingangsbereich des Sunny Boys für die Wintermonate von 100-200 V auf 75 V-150 V zu wechseln, hat sich als nicht günstig erwiesen, da an sonnigen Tagen die Spannung über die 150 V stieg und der Wechselrichter Fehler signalisierte und damit abschaltete.
Neben der jahreszeitlichen Veränderung des Neigungswinkels der geständerten Module versuche ich diese so oft wie möglich mit klarem Wasser und einem Lappen zu reinigen. Der positive Effekt ist nicht unerheblich.

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