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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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Um die Verwendung der gespeicherten Energie zu steuern ,.....

..... muß ich (oder mein noch zu installierender Micro-Controller) einige Daten parat haben.Um nicht gleich auf eine Tretmine zu trampeln, fange ich ganz vorsichtig an.
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Wir haben jetzt schon Mitte Oktober 2023 mit wenig Sonne .....

Welche Daten liefert mir mein Haupt-Stromzähler meines Versorgers (oder korrekt - meines Netzbetreibers) in meiner Hauptverteilung ?
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Blau : die Zählertype - Rot : die Mess-Genauigkeit - Gelb = die Register

Eine kleine Erklärung zu dem Foto des Zählers :

Auf dem Bild oben (geht mit mit einem "Klick" zu vergrössern) sehen Sie über dem blauen Pfeil die Typenbezeichnung des Zählers - die Erklärung kommt im Text weiter unten. Rechts in dem gelb umrandeten Feld sind die 15 abfragbaren "Register" des integrierten Microcontrollers angedeutet. In dem roten Kreis lesen Sie 10.000 Impulse pro kWh, das ist in etwa die Genauigkeit der möglichen Datenabfrage. Ganz ganz oben sehen Sie das Symbol mit den beiden Pfeilen, die die beiden Meßrichtungen andeuten, also die Leistungsmessung in beiden Richtungen.

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Unser "EasyMeter" - die Type des Zählers ist "Q3MA 1120"

In unserer Hauptverteilung (im Zählerschrank) habe ich bereits ein sehr modernes Teil für Drehstrom. Laut Typenbezeichnung und Bedienungshandbuch mißt der Zähler sowohl die aus dem Stadtnetz ankommende Leistung als auch die ins Stadtnetz abgehende Leistung. Und er protokolliert diese 6 Zahlen für alle 3 Phasen und kumuliert auch noch diese Werte für raus und rein. Zusätzlich zeigt der Zähler den aktuellen Leistungstranfer pro Phase an. Das sind schon eine Menge an Informationen - aufgehoben für später.
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Auszüge aus der "EasyMeter" Betriebsanleitung :
Wir haben einen "Q3M A 1120" (aus der 2% Klasse)

Bezeichnung : Elektronischer 3-Phasen, 4-Leiter Zähler - Modell Q3M - hier die Einzelheiten :

Zählart Benennung des Zählertyps Symbole auf dem Typenschild ein Beispiel
XX2X Drehstrom- 1.8.0 Lieferung Q3MA1220:
  Zweirichtungszähler 2.8.0 Rückeinspeising Imax=60A, Kl. A
Q3M AXXXX 2% - (Genauigkeitsklassen nach EN 50470) Basisvariante mit 2%
Q3M BXXXX 1% (den haben wir nicht ????? warum nicht ?)
     
Q3M A1XXX für Imax = 60A (DIN, Klemmen-Ø 6,5mm)
Q3M A11XX mit Zusatzklemmen (Kl. 13, 15) ohne Steuersignal Tarif T1 aktiv
Q3M A112X Zweirichtungszähler, +T1/+T2 / -T1/-T2
Q3M A1120 ohne Manipulationserkennung (Magnet Sensor)

Erstaunt hat, was die E-Werke bzw. Versorger da einbauen ...

Beim Ausrechnen des sogenannten Strom-Verbrauchs sind sie so penibel und akribisch genau, aber der lokale Zähler ist mit nur 2% viel zu ungenau. Es gäbe da ja auch die 1% Version. Ist die so viel teurer ?
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Die Diskussion über die Genauigkeit kommt später .....

Jeder meiner Micro-Wechselrichter zeigt per W-LAN abfragbar in Echtzeit an, wieviel elektrische Leistung gerade aus dem Sonnenlicht herunter kommt. Beide Wechselrichter zusammen könnten im allergünstigsten (Ideal-) Falle 1.200 Watt liefern. Doch das wäre - vor allem im Winter - blankes Wunschdenken. - Die Kernfrage : Was mache ich mit dieser PV-Leistung ?
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Wieivel Leistung kommt denn nun wirklich vom MWR an ?

(MWR = Mikro-Wechselrichter) Unsere PV-Panels sind natürlich nicht alle optimal auf die Sonne ausgerichtet. Das wäre zwar mit sogenannten Schwenk- Neigeköpfen (wie bei den großen alten Fernsehkameras) machbar, ist aber nicht zu bezahlen.

Es kommen also seltenst (vielleicht ein paar Wochen im Hochsommer) wirkliche echte 1.200 Watt an. Da die aktuellen MWR alle erzeugte und verfügbare Leistung ins Hausnetz und damit den verbleibenden Rest kostenlos ins Stadtnetz einspeisen, ist es sinnvoll, das unabhängig vom Hauptstromzähler zu messen (für den uns der verantwortliche Netzbetreiber immer noch nicht den mehrfach angefragten Zugangscode geschickt hatte - Okt. 2023).
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Es gibt da mehrere Messmethoden - hier die erste (uralte) .....

Eine sehr "rudimentäre" Methode ist ein alter Zangen- strommesser mit einem analogen Zeigerinstrument (für damals 49.- DM). Der Zeiger pendelt bei praller Sonne im Hochsommer irgendwo bei 2,2 Ampere herum. Bei 230 Volt wären das in etwa 510 VA (von unserer 600 Watt Anlage). Ich schätze aber die (Un-) Genauigkeit auf mindestens ±10% ein. Man kann dennoch auf jeden Fall erkennen, fließt da ein Strom oder nicht.
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Deutlich genauer "wäre" ein moderner Zangenstrommesser

"ANENG ST212"

Mein Freund Rudi konnte es nicht mit ansehen, wie .... und vor allem, was ich mit dem uralten analogen Ding da oben gemessen hatte und schenkte mir einen brandneuen digitalen Zangenstrommesser. Der neue kann inzwischen (für um die 40 Euro) sogar Wechsel- und Gleichströme mit der Zange messen und das mit zwei Digits hinter dem Komma - sagt die Anpreisung.

Wenn man sucht und Prospekte genauer liest, findet man die Genauigkeit der Strom-Messungen mit der Zange - mit 2,5% angegeben -, aber glauben heißt nicht wissen. Die Messungen von Spannungen, Frequenzen und Widerständen sollen bei ca. 1% und darunter liegen.
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Dieses Teil mit der Bezeichnung "ANENG ST212" ist leider fabrikneuer Schrott .....

Die ersten Testmessungen waren erschreckend. Jetzt hat mein Freund Rudi, der edle Spender, auch solch einen gleichartigen "ANENG ST212" Zangenstrom-Messer und wir haben eine Messtrecke aufgebaut und erschreckende Werte gemessen.

Aus dem digitalen Labornetzgerät kamen wirklich gemessene 2,01 A Gleichstrom aus den Klemmen. Wir haben ganz brutal eine "Meßschnur" als Widerstand benutzt und sowohl das Labor-Netzgerät wie auch das zwischengeschaltete labor-Amperemeter zeigten 2,01A (bei ca. 8 Volt) an.

Der eine "ANENG ST212" Zangenstrom-Messer zeiget 1,65 A an und der zweite "ANENG ST212" Zangenstrom-Messer zeigte nur 0,83 A an. Und das auf 2 Stellen nach dem Komma "genau". Das ist natürlich absoluter Murks. Die Genauigkeit solle ab 0,5A ca 1% betragen darunter ab etwa 0,1 bei 10% liegen. Nichts von dem stiimmt. Und wir haben einen ganzen Vormittag damit verbracht, die Macke von diesem "ANENG ST212" herauszufinden. Es ist leider aus China importierter China-Müll.
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Hoffentlich einen Schluck "genauer" ist dieses Messgerät:

Um die PV-Anlagen vernünftig anzuschliesen, werden die 230 Volt Leitungen der Wechselrichter in kleinen Verteilerkästchen fest an das Haus-Netz und damit an eine Phase unserer Drehstrom-Verteilung angeschlossen. Die Frage, die sich bei uns später stellt, an welche der 3 Phasen ???

Dieses (Einphasen-) Messgerät ist wesentlich intelligenter als die mobilen Einzelmessgeräte und auch die Wechselrichter. Die Messungen innerhalb der Wechselrichter wollen den Betreiber (Kunden und Käufer) mit Lob überhäufen und zeigen in der Regel deutlich mehr an Leistung an, als wirklich vom Gleichstrom in Wechselstrom gewandelt wird.

Wie wir die Primär-Leistung (Gleichspannung und Gleichstrom) direkt an dem PV-Element messen, lesen Sie hier. Die beiden ersten Messungen der 230V Leitung hinter dem Wechselrichter befriedigen aber gar nicht. Die Genauigkeit ist bescheiden.

Für dieses Messgerät gibt der (China-) Hersteller (oder der Importeur) eine Genauigkeit von ca. 1% an. Man muß es auch erst mal glauben und dann nachmessen - das kommt noch. - Auch wird der fließende Strom (bw. die gemessene Leistung) unabhängig von der Richtung einfach zusammen aufsummiert und nicht subtrahiert. Das ist natürlich Murks, aber erstmal zu akzeptieren, für nur 22 Euro.
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Dieses (stationäre) 22€ Einbau-Messgerät wohnt in einem Verteiler-Kasten

In diesem 5er Anschlußkasten befindet sich auf der Hutschiene auch noch ein 10A Automat, der die Netzspannung komplett abschaltet. Dennoch sollte der Wechselrichter direkt hinter der Haus-Wand im Gebäude montiert sein, denn er erzeugt auch Wärme und die wird im Winter dringend gebraucht.
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Viel interssanter ist für uns Ingenieure, was der Hersteller in China für die 22 Euro alles an Technik und Intelligenz unter- gebracht hat. Über den Ruhestromverbrauch gibt es noch keine Unterlagen, den messen wir noch. - Der Einblick "unter die Haube" ist viel interessanter.
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5 Platinen auf kleinstem Raum samt Display

Gleich am Anfang ein Lob, die Mechanik der Starkstrom-Anschlüsse (1 Phase) ist urgesund, also durchaus für 50 Ampere Impulsstrom geeignet. Die Doppelverschraubungen pro Anschluß sind für Schlitz- und Keuzschlitze vorbereitet. Insgsamt zähle ich 5 Platinchen aus glasfaserverstärktem Epoxyd- Material, die miteinander fest verlötet sind. Darauf sind mindestens 3 ICs und das Display aufgelötet zuzüglich der Schaltnetzteil-Elektronik auf der Unterseite. Der Ruhestromverbrauch dürfte sich daher in engen Grenzen halten. Die erste Messung steht weiter unten.

Die Messgenauigkeit wird also komplett in den Chips gemacht bzw. bestimmt. Zum Auslesen der Messungen steht ein 2-Draht Ausgang zur Verfügung, der 1.000 Impulse pro Kilowatt/h liefern soll. Das Teil hat noch kein W-LAN.

Da das Messgerät nur erstmal ein Anfang ist, wiegt das nicht so schwer. Unser Drehstommessgerät im Zählerschrank liefert laut Aufdruck 10.000 Impulse pro Kilowatt/h.
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Die Planung sieht ein noch komfortableres Messgerät vor

Wie auf der Grundlast-Seite beschrieben, wollen wir die nächtliche Grundlast auf eine Phase konzentrieren und ganz gezielt diese eine Phase vom teuren Leistungs-Zukauf aus dem Netz des Versorgeres "entlasten" bzw. befreien.

Tagsüber dürfte das - bei Sonnenschein - kein Problem sein, Nachts wird es schon schwieriger. Der Großteil unserer Grundlast wird von der EDV gebraucht. Die wird mit der Sicherheitsbeleuchtung auf die gleiche Phase umgelegt und auch gemessen. Aber zukünftig mit einem Leistungs-Meßgerät mit W-Lan Modul, es muß alles von eiem PC aus kontrollierbar sein..

Auch unser Drehstrom-Messgerät (vom Versorger) im Zählerschrank bekommt einen optischen Meß-Aufsatz und einen Raspberry Computer mit W-Lan und kann dann sowohl die Wechselrichter abfragen als auch den Haupt- und den oder die Zwischenzähler.

Hier rechts die este Messug, wieviel Leistung der 22 Euro Zähler schluckt. 0,5 Watt sind schon eine ganze Menge.
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