Beispiel: Das „Flex-BKW“ - Mehrertrag dank automatischer Ost-West Umschaltung

[gzi]

Hinweis: ich habe weiter unten den Schaltplan in einer verbesserten Version hochgeladen
---------------
Hallo Leute!
PV-Module sind billig geworden. Aus diesem Grund, habe ich jetzt vier PV-Module an meinem Hoymiles HM-800 Mikrowechselrichter. 2 nach Osten, 2 nach Westen.

Wie das geht?

Je ein sogenanntes 4fach- Koppelrelais (Finder 58.34.8.230.0060 Koppelrelais, 4 Wechsler)
schaltet zu Mittag von einem östlichen auf ein westliches PV-Modul. Gesteuert werden die Koppelrelais (je eines pro Pv-Modul) durch einen WLAN-Schalter, der mit der Software Tasmota betrieben wird. Der Schaltplan zeigt die Umschaltung für einen PV-Eingang beim BKW-Wechselrichter HM-800 (am Schaltplan schwarz dargestellt).

Schaltplan Umschaltung (für einen PV-Modul Eingang)

Für den zweiten PV-Eingang des HM-800 gibt es das Ganze noch einmal. Damit die Relais-Kontakte und der Wechselrichter geschont werden, schalte ich mit je einem zweiten 2fach-Koppel-Relais (Finder 49.52.8.230.0060 Koppelrelais, 2 Wechsler) vor dem eigentlichen Umschalten einen Widerstand zu, der den „Einschaltstrom“ begrenzt. Dies auch deshalb, weil die 4fach-Koppelrelais, die ich einsetze, eigentlich nur für 7A ausgelegt sind.

Die vom HM-800 jeweils nicht genutzten Module werden auf einen Solar-Laderegler geschaltet, damit sie nicht ungenutzt bleiben. Dieser speist den Strom in die Batterie einer getrennten Inselanlage.

Der WLAN- Schalter bietet mit Tasmota eine Web-Oberfläche mit der man eine Zeitschaltung definieren kann. Die Uhrzeit holt er sich von einem NTP Server im Internet. So kann er zuverlässig zu Mittag von Ost auf West umschalten und bei Sonnenuntergang (Tasmota kennt den, wenn man ihm die Geo-Koordinaten sagt!) wieder zurück. Er hat zwei Schaltausgänge der eine schaltet die beiden 4-fach Koppler der andere die 2-fach Koppler für die Zu- bzw. Wegschaltung der Widerstände.

Der HM-800 ist über eine AhoyDTU mit der Solaranzeige verbunden. Man sieht sehr schön, dass es am Nachmittag ein zweites Ertrags-Maximum gibt.

Einspeiseleistung Flex-BKW

Flex-BKW.JPG (37.84 KiB) 1301 mal betrachtet

Die Einspeisedauer wird also wesentlich verlängert.

Weitere Überlegungen

Man kann das Konzept „Flex-BKW“ natürlich auch erweitern: z.B. auf 4 Himmelsrichtungen oder Module mit verschiedenen Anstellwinkeln. Auch eine wettergesteuerte Umschaltung ist denkbar (Umschaltung auf Fassaden-PV wenn Schnee liegt, Nutzung flach aufgestellter polykristalliner Module speziell bei bedecktem Himmel…).

Man könnte das Konzept auch dafür verwenden, dass der WR nachts auf eine Solarbatterie umgeschaltet wird, (die tagsüber von einem Laderegler aufgeladen wird, der an weiteren Modulen hängt). So könnte man die Einspeisedauer eines BKW auf 24h ausdehnen. Zu beachten dabei: die Batteriespannung muss im Arbeitsbereich der PV-Eingänge des BKW liegen. Siehe auch hier.

Auf die Zulassung des BKW hat das alles keinen Einfluss. Das BKW liefert zu keinem Zeitpunkt mehr als die in Österreich erlaubten 800W, weil der WR ja nicht mehr kann. Er liefert nur länger am Tag . Das ist erlaubt.

Die Relais

Ich habe Relais mit Betriebsspannung von 230V gewählt. Auch der WLAN Schalter wird mit 230V versorgt. Alles zusammen befindet sich draußen in einem IP67 Verteilerkasten, den ich so platziert habe, dass ich möglichst wenig Solarkabel brauchte. Er enthält auch einen Überspannungsschutz.

4fach wechsler

2fach Wechsler

Finder 49.52.8.230.0060 Koppelrelais, 2 Wechsler.jpg (53.69 KiB) 1301 mal betrachtet

Für die Verdrahtung der 4fach Koppelrelais empfehle ich 4mm2 Leiter mit starrer Ader. Es ist unbedingt nötig nach einem Plan zu arbeiten. Die unteren Klemmen zuerst verdrahten und gleich prüfen, denn später kommt man nicht mehr dazu.

So sieht das in fertigem Zustand aus.

Schaltkasten für Umschaltung 2+2 Module inkl. Überspannungsschutz (orange)

Oben ist noch ein Überspannungsschutz (orange). Darunter rechts je ein Unterbrecher pro PV-Modul blau). Unten sieht man die Laderegler (da habe ich mal billige China-Kracher genommen) und darunter die goldfarbenen Widerstände. Diese habe ich noch mit Schmelzsicherungen (träge) abgesichert (ganz unten). Das gibt etwas Sicherheit, falls die Abschaltung der Widerstände nach dem Umschalten mal hängenbleibt und die Widerstände bei hoher PV-Leistung überlastet werden. Der Hoymiles HM-800 Wechselrichter ist nicht im Bild.


Einrichtung WLAN-Schalter
(Nous L13T)

WLAN Schalter (ca. 4x4cm)

NOUS_L13T_01.jpg (21.89 KiB) 1301 mal betrachtet

Wenn man ihn mit Spannung versorgt hat - (ACHTUNG: nur qualifizierte Personen dürfen das tun, weil er einen 230V Anschluss braucht!) - erzeugt er ein eigenes WLAN mit dem man sich verbinden muss. So erreicht man das Hauptmenü

Tasmota Hauptmenü

und kann dort über die Konfiguration die Anmeldedaten fürs WLAN eingeben. Wenn das geschehen ist, startet der WLAN-Schalter neu und verbindet sich mit dem heimischen WLAN. (Schafft er das nicht, weil man z.B. ein falsches WLAN Password eingegeben hat, dann öffnet er einfach wieder sein eigenes WLAN und man kann es nochmal probieren.)

Um in Tasmota die Uhrzeit einzurichten klickt man im Web-Menü "Console" und gibt dort z.B.:

Code: Alles auswählen

NtpServer 2.europe.pool.ntp.org

ein, um einen NTP-Server anzugeben von dem sich der Nous die Internet-Zeit holen kann. Die Zeitzone und die Sonnenaufgangs- und Untergangszeiten gibt man mit folgendem Kommando an:

Code: Alles auswählen

Backlog Latitude 45.6789; Longitude 12.3456; TimeDST 0,0,3,1,1,120; TimeSTD 0,0,10,1,1,60; TimeZone 99

Die Koordinaten des eigenen Standorts verrät z.B. Wikipedia. Danach kann man sich mit

Code: Alles auswählen

Time

die lokale Uhrzeit anzeigen lassen. Damit diese auch im Hauptmenü sichtbar ist, gibt man

Code: Alles auswählen

WebTime 0,19 

ein. Es ist sinnvoll eine fixe IP Adresse einzustellen. Zum Beispiel:

Code: Alles auswählen

IPAddress1 10.0.0.90

Über die Tasmota kann man programmieren, dass zuerst um 12h45 mit dem 2fach Wechsler der Widerstand zugeschaltet wird, dann um 12h46 die Umschaltung der PV-Module erfolgt, um 12h47 der Widerstand weggeschaltet wird und 1h15 vor Sonnenuntergang, die Umschaltung wieder beendet wird.

Umschaltung mit Tasmota Timer

Mehr zu Tasmota: https://tasmota.github.io/docs/Commands/ und https://tasmota-tz.cloudfree.io/

[gzi]

Heute hat eines der 4fach Relais den Geist aufgegeben.
Offenbar war die Belastung zu groß. Ich war da wohl zu optimistisch. Bitte also so lieber nicht nachbauen. Ich werde das System verbessern und dann hier vorstellen.

[gzi]

Nun habe ich das Flex-BKW neu aufgebaut.

Das Prinzip ist das selbe wie oben beschrieben, aber ich habe die 2 Finder 4fach Relais durch 4 Eltako Relais (je 2 Wechsler) ersetzt. Die Schaltung der Widerstände erfolgt jetzt durch ein Heschen Relais (4 Öffner).

Die Eltako sind für 16A ausgelegt. Das reicht für meine Solarpanele (Kurzschlussstrom 14A). Außerdem sollten sie energiesparender arbeiten.

Das Heschen Relais ist angeblich für 25A ausgelegt. Ich gehe davon aus, dass es zumindest die max 14A schalten können sollte.
Ich habe die Schaltung so verbessert, dass die 10 Ohm Widerstände immer beschaltet sind. Das Heschen hat 4 normally closed Kontakte (verbraucht im Normalbetrieb keinen Strom).

Solarpanel 13 und 14 (im Schaltbild oben links) sind bei mir nach Südwesten ausgerichtet. Panel 7 und 8 (im Bild oben rechts) nach Südosten.

Im Normalbetrieb läuft der Strom von Panel 13 zum Laderegler 13, der eine Batterie auflädt. Panel 14 speist den Laderegler 14. Panel 7 und 8 sind mit einem Hoymiles HM-800 Mikrowechselrichter (Balkonkraftwerk) verbunden.

Zu Mittag schaltet der Nous WLAN Schalter automatisch die Eltako Relais um. Dann fließt der Strom von den südwestlichen Panels 13 und 14 zum Hoymiles HM-800 und der geringere Strom von den südöstlichen Panels 7 und 8 (die dann im Schatten liegen) fließt dann in die Laderegler und wird so auch noch ausgenützt.

Vor dem Umschalten der Panele öffnet der WLAn Schalter ebenfalls automatisch die 4 Kontakte des Heschen Relais
und der Strom von den Panelen läuft nur über die Widerstände. Nach dem Umschaltvorgang durch die Eltako-Relais schließt das Heschen-Relais wieder und die Widerstände werden jeweils überbrückt. Somit gibt es im Normalbetrieb keine Leistungsverluste.

Wie oben beschrieben, liefert mein Balkon-Kraftwerk so über einen längeren Zeitraum des Tages ordentlich Strom:

[andreas_n]

warum hast du im chart so viele Datenaussetzer? Wlan?

[gzi]

Ja, ich übertrage alle Daten per WLAN. Es kommt immer wieder zu Timeouts. Bin noch nicht dazu gekommen dem nachzugehen. Ist aber andererseits auch nicht wirklich schlimm und hat ja auch nichts mit dem Thema hier zu tun.

[gzi]

Noch eine kurze Ergänzung. Bei einem mißglückten Test (den Schalter-Eingang sollte man NICHT mit der Phase verbinden!), habe ich mir meinen Nous L13T WLAN Schalter zerschossen. Leider war Ersatz momentan nicht lieferbar.

Ich hatte aber noch einen HomeMatic 2fach Unterputz-Schaltaktor HM-LC-Sw2-FM übrig.

Diesen habe ich an meiner HomeMatic Zentrale angelernt:

HM-LC-Sw2-FM.JPG (31.34 KiB) 1035 mal betrachtet

Die zeitabhängige Umschaltung erfolgt jetzt über die HomeMatic Zentrale CCU mit zwei kleinen HomeMatic WebUI Programmen. Die schalten zu Mittag die PV Module um

und Abends wieder zurück.

Funktioniert damit gleich wie weiter oben beschrieben.
Der Nous L13T ist aber die kostengünstigere Lösung, sollte er wieder verfügbar sein.

[Don]

Hallo gzi

Welche Gerätschaften bräuchte ich wenn ich NUR eine automatische Umschaltung realisieren möchte das von süd auf west dach umschaltet zu mittags zeit ?
Reicht Nous L13T und Eltako Relais mit Heschen Relais aus ?
Hintergrund ist folgender das unmittelbar nachmittags die Schatten der Bäume die ernte sehr begrenzen auf dem Süd Dach , sodas ich jetzt überlege auf den west dach neue pvmodule zu installieren mit je 10x425w .

[andreas_n]

Das hängt gewaltig von den DC werten ab die du schalten willst( Abrissfunke!!!)

[Don]

Nach den Werten von den pvmodulen ausgehend wären das theoretisch 450v bei 4250w

[andreas_n]

Hmm,da sind extreme schaltwege nötig.da durften trenner mit 10 mm nimmer ausreichen. Entweder spezielle DC trennrrlais oder gar Vakuumrelais nötig.