ab Mai 2023 - Das Photo-Voltaik-Wissen wird essentiell wichtig
Unser Leben wird sich gravierend ändern, wenn wir so weiter machen wie bisher. Darum ist oberste Priorität, alles mit Verstand zu reparieren, das irgend möglich ist. Und wir müssen schnellstens anfangen, unsere verfügbare Energie sorgsam zu verwenden. Darum gibt es dieses Seiten hier. Und hier gehts los ....
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Mit jedem neuen Manual wächst das Wissen über die Konzepte
- Eine ältere Platine sichtbar, wenn sie nicht vergossen wäre
Unsere erste PV-Test- Anlage funktioniert mit einem sogenannten "Micro-Wechselrichter". Dieser "MWR" kann nur 2 (bei uns der kleine 600 Watt MWR) oder maximal auch 4 PV- Elemente bei den grösseren Geräten bedienen bzw. den Strom annehmen.
Am Anfang war der Unterschied - außer beim Preis - nicht so recht ersichtlich. Doch so langsam kommt er raus. Die Chinesen haben offensichtlich von Max Grundig gelernt, "plane gleich mal 10.000 oder mehr Stück", fange gar nicht erst mit klein klein an. So hatte Max Grundig ab 1950 den europäischen Radio-Markt aufgemischt - und er war erfolgreich. Ich erinnere an den allerersten Raspberry Pi1, den die private englische Stiftung anfänglich gleich mal mit 1 Million Stück bei SONY England in Auftrag geben hatte. Also es ginge schon hier in Europa, es müsste nicht alles aus China kommen.
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Grundsätzlich : Die Verkäufer reden nur von den Vorteilen !!!
Selbst bei gut vorformulierten bohrenden Fragen werden die - teilweise erheblichen - Nachteile verschwiegen, ausgeblendet oder einfach heruntergespielt und verniedlicht - wie zum Beispiel bei den folgenden Vergleichen :
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Der "Wechselrichter" (WR) macht die Arbeit des Umwandelns
- Wechselrichter Werbefoto
- hier auf dem Labortisch
- Staub nach 10 Jahren
Die großen WRs aus den Jahren 2010 und davor verkraften eine Eingangs- Gleichspannung von bis zu 1.200 Volt. Diese Gleichspannung wird auf dem Dach durch ein Verketten (oder die sogenannte Serienschaltung) von vielen PV-Elementen mit jeweils 30 bis 40 Volt erzeugt.
Der eigentliche WR hängt/steht aber unten im Keller oder in der Garage oder sonstwo neben der Hauptstromverteilung. Die Strom-Leitungen vom Dach herunter bis zum WR müssen also für diese 1200 Volt (das ist echte Hochspannung) ausgelegt und auch geeignet sein und dazu die Stromstärke bis 16 Ampere über viele Meter aushalten.
Jetzt kommt der für den Hausbesitzer ganz extrem wichtige Schadensfall - nämlich, der Dachstuhl - meist aus Holz - brennt und die Feuerwehr soll oder muß löschen kommen. Käme jetzt der Wasserstrahl der Löschspritze auf die von den Flammen bereits freigelegten nackten Ableitungskabel mit auch nur annähernd 1200 Volt, wäre der den Schlauch haltende Feherwehrman extrem gefährdet, sehr schwer verletzt / verbrannt oder bereits tot..
Aus diesem Grund müssen alle PV-Anlagen mit Zulassung und Ausbaustufe zentral in einem Register angemeldet werden. Denn dieses Dach kann nicht gelöscht werden. Die Feuerwehr muss es abbrennen lassen.
So fatal es für den Besitzer klingt, das Leben der Löschmannschaft geht vor. Der Vorteil der geringeren Leitungsverluste bei der hohen Spannung wird so ganz erheblich relativiert. Deshalb hat man nach anderen Konzepten gesucht.
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Der "Micro-Wechselrichter" (MWR) funktioniert anders
- Verpackt samt Kabel
- WR im Vergelich zum MWR
- W-Lan ist wichtig
Ein "Microwechselrichter" (bei uns "MWR" genannt) verarbeitet nur (Eingangs-) Gleich-Spannungen bis max. 58 Volt, in der Regel sind es nur 40 bis 46 Volt pro PV-Element. Unsere VDE-Norm spricht bis 48 Volt von relativ ungefährlicher Schwachstrom- Niederspannung (eine komische Wort- zusammenstellung) - zum Beispiel bei Modelleisenbahnen.
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Um jetzt auf eine vernünftige (effiziente) Abgabe-Leistung der Sonnenenergie zu kommen, werden eine Vielzahl von kleinen Microwechselrichtern direkt an den einzelnen PV-Elementen plaziert und dort so dicht wie möglich plaziert und die 230 Volt- Wechselspannungs- Leitung wird durchgeschleift, mit einer elektrischen Parallel-Schaltung, - also nicht seriell verkettet, obwohl es im Diagramm so aussieht.
Damit ist für den löschenden Feuerwehrmann die Gefahr eines Stromschlags deutlich reduziert. Auch ist der Verkabelungs-Aufwand im Vergleich mit der 1.400 Volt Hochspannung erheblich reduziert.
Die Leitungsverluste auf den Zuleitungen von den PV-Elementen zu den einzelnen MWRs sind erträglich, summieren sich aber dennoch bei vielen PV-Elementen deutlich auf. Dafür sind deren Leitungslängen extrem kurz.
Der oder die Hersteller heben natürlich auch das Ausfall-Risiko eines "Single point of failure" bei einem einzigen großen WR hervor. (Das haben wir im Jan. 2023 gerade mit 10 Jahre alten KOSTAL Pico 5.5 Geräten im 3.500 Euro Bereich.) Bei den MWRs gehen nie alle auf einmal kaputt. Die funktionierenden MWRs laufen weiter. Das wäre ein weiterer Vorteil des Aufteilens auf mehrere kleinere Einheiten.
Jeder MWR hat natürlich eine eigene W-LAN Adresse und eine W-LAN-Antenne. Ist die Statistik-Software installiert, kann der Betreiber genau sehen, ob sie alle funktionieren und wieviel elektrische Leistung gerade abgegeben wird bzw. welches Teil ausgefallen ist.
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Als Betreiber / Bediener gibt es "Vieles" zu beachten
Die Gleichspannungs-Stecker sind alle mit zwei kleinen Haken verriegelt und man braucht einen kleinen Schlüssel, eine Art Kralle zum Entriegeln, sonst brechen die Einbaubuchsen am Gehäuse des WR bei roher Gewalt ab und das wird teuer.
Im vollem Betrieb unter Last soll / darf man die PV-Elemente sowieso nicht abstecken. Das könnte schief gehen. Das/die betroffenen PV-Elemente müssen mit einer Plane abgedeckt werden oder des Nachts ausgetauscht bzw. vorher stromlos gemacht werden.
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Es gibt bei MWRs auch erhebliche Vorteile
Unsere Verlängerungsleitungen für die beiden PV-Elemente (pro MWR) müssen in dieser Konstellation keine Hochspannungsleitungen sein. Feinadrige Lautsprecher- leitungen mit 4mm² oder 6mm² sind extrem viel preiswerter und tun den Job auch, möglichst unter dem Dach - wegen der UV-Strahlung und noch besser verlegt in geschlossenen Kabelkanälen. Hier zählt nur die kalkulierte Länge, die maximale Stromstärke und der möglichst geringe Leitungsverlust. Eine gute Krimpzange oder ein starker Lötkolben sind bei der Konfektion sehr hilfreich.
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Blick in die Zukunft - der "Hybrid Wechselrichter"
Ein Konzept für einen "Hybrid Wechselrichter" (Photovoltaikanlage mit integriertem Batterie- speicher) hätte ich da schon. Doch die auf den obigen Absätzen vorher aufgezeigten Vor- und Nachteile der Micro-WRs kollidieren mit dieser Hybrid-Technik.
Ein "Hybrid Wechselrichter" hätte ein integeriertes Lade- und Entlade-Magement vermutlich mit einem eigenen programmierbaren Microcontroller. Dieser Microcontroller steuert und kontrolliert den gesamten Ladevorgang samt der Entladung für eine beliebige Vielfalt von Akku-Technologien. Das gibt es in den modernen Ladegeräten für normale Auto-Akkus - Blei, NC, MH und Lithium - sowie in den Ladesystemen für die E-Autos.
Die interne Kommunikation mit dem Photovoltaik- Bereich wäre ein Klacks, da deren Microcontroller auch komplett programmierbar sind. In dieser Technik kann man die Sromquelle für dier Akku-Ladung selbst bestímmen, also ob aus der PV-Quelle oder aus dem 230V Netz aufgeladen wird. Auch die Entladung kann man von der Leistung her auf die kontinuierliche Grundlast beschränken, sodaß die Akkus bezüglich der ursprünglichen Ladezyklen (etwa 1.000) wirklich 5 Jahre und länger leben (mit dann 3.500 Ladezyklen).
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In einem einzelnen konventionellen großen WR ist das alles kein Problem. Schwierig wird es bei einer Vielzahl von kleinen MWRs, die alle gemeinschaftlich einen einzigen größeren Akku (beliebiger Bauart) speisen (und entladen) sollen.
Die Akkutechnik soll dann bei Nacht nur die Dauerlast ausliefern und wenn mehr als diese Dauerlast gebraucht würde, soll das aus dem Netz des Versorgers hinzugeholt (gekauft) werden. Damit hätte man kontinuierliche (begrenzte) Ladeströme tagsüber und auch kontinuierliche (und ebenfalls begrenzte) Entladeströme des Nachts.
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Aktuell ist der Knackpunkt, daß bei vollem Akku das Mehr an Sonnen-Leistung (oberhalb der Dauerlast) in das öffentliche Netz eingespeist werden müsste bzw. sollte. Viele Anbieter haben bislang nur Insellösungen (z.B. für Wohnmobile) und die können und brauchen den Anschluß an das Versorger-Netz natürlich nicht.
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Kritik, Tips, neue Gedanken und Anregungen sind erwünscht !
Die Umwelt-Themen sind nicht nur sehr komplex, sie sind auch nicht mehr auf die lange Bank zu schieben, denn es "brennt" auf unserem Planeten an allen Ecken und Enden. Wenn Ihnen etwas dazu einfällt, das ich hier nicht beachtet oder geschrieben habe,
bitte ich um Ihren Kommentar und Hinweis.
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