Batteriespeicher für Daheim (Parallel zur öffentlichen Stromversorgung)

  • Hi,


    ich bin ganz neu hier im Forum und hoffe von euch ein paar Tipps zu bekommen. Ich beschäftige mich zur Zeit viel mit unserer elektrischen Gegenwart & Zukunft. Ich glaube eine rasante Entwicklung zu beobachten und hoffe das sich das alles bald auch zumindest ohne Mehrkosten zu den bestehenden Systemen umsetzen lässt.


    Meine aktuelle Situation:

    • Ich und meine Frau haben ein Haus, südliche Ausrichtung und noch keine Photovoltaikanlage. Ich beginne also auf der "grünen Wiese" und bin somit noch von keinem bestehendem System abhängig an das ich meine Pläne anpassen muss - Naja, das Haus steht schon und ist nach Süden ausgerichtet, hat ein Pultdach das 5° nach Norden abfällt, eine Doppelgarage und Keller - alos allerhand Platz für Ausrüstung und eine Wärmepumpe mit Fußbodenheizung.
    • Demnächst möchte ich mir einen BMW i3 zulegen und dann habe ist mein Leben praktisch nur noch vom vorhandensein elektrischer Energie abhängig.
    • Ich bin neugierig, technisch belastbar und bereit mich mit der Thematik ausgiebig zu beschäftigen.


    Mein Ziel:


    Ich Möchte einen Teil meines Energiebedarfs selbst über Photovoltaik decken. Zum Autofahren, zum Heizen und zum Wohnen. Vielleicht kann ich dann im laufe der Zeit ganz stromautark werden.


    Und so habe ich mir das mal grob überlegt:


    Ich möchte keine fertigen Systeme beziehen, weil sich diese gerade sehr schnell weiterentwickeln und scheinbar auch nicht besonders kompatibel zu sein scheinen. Standards konnte ich noch nicht viele entdecken. Ich habe auch einen alten VW T3 als umgebauten Camper und der hat vergangenes Jahr eine 8S LiFePO4 Bordbatterie mit 60Ah bekommen. Mit der habe ich so meine ersten Erfahrungen gesammelt, auf der ich nun aufbauen möchte.

    Im ersten Schritt möchte ich eine PV-Anlage installieren und die daraus gewonnene Energie in einer LiFePO4 Batterie speichern. Ich möchte mit einem kleineren System beginnen, um die Investitionskosten niedrig zu halten (ich schwimme im Wasser, nicht im Geld). Bei der PV-Anlage gehe ich von ca. 3kWp aus. Ich möchte den Solargleichstrom - ohne Wechselrichter - direkt in der Speicherbatterie sammeln. Aus der Batterie soll der Strom bei Bedarf per Wechselrichter bereitgestellt werden. Im vorläufigen Endausbau rechne ich mit einer PV-Anlage von 15 kWp und ein paar der Komponenten, insofern das auch machbar ist, möchte ich auch auf diese Leistung hin auslegen. Am Anfang möchte ich damit das Auto laden oder einen einzelnen Stromkreis vom Gebäude versorgen - z.B. das Wohnzimmer oder den Keller (Waschmaschine). Eventuelle Überschüsse möchte ich derzeit nicht ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Ich möchte das Akkupack selbst bauen, weil ich dann die Kapazität leicht selbst erweitern kann ohne auf irgendwelche proprietere Lösungen zurückgreifen zu müssen.


    Ich glaube folgende Hauptkomponenten zu benötigen:

    • Solarmodule mit Leistungsoptimierern von SolarEdge (10 x ca. 300 Wp)
    • Einen DC-DC Laderegeler für das LiFePO4 Akkupack (ca. 10 kWh Kapazität)
    • Ein BMS System für diesen Speicher (z.B. von REC)
    • Einen Wechselrichter
    • und natürlich diverses Installationsmaterial


    Und es gibt ein paar Grundlegende Fragen, die ich mir zur Zeit selbst nicht mit Infos aus dem Netz beantworten kann. Ich hoffe ihr könnt mir dabei helfen!


    Das BMS und der Laderegler müssen irgendwie kommunizieren, damit der Ladregler weiß was er zu tun hat. Es gibt hier im Forum schon eine ausführliche Beschreibung einer AC-DC-AC Lösung beschrieben. Bei mir soll es aber eine DC-DC-AC Lösung werden. Ich habe von Studer Innotec einen Laderegler VarioString VS-70 entdeckt und kann ich diesen mit dem BMS von REC koppeln?


    Andererseits ist mit dem BMS von REC und dem Laderegler von Studer "nur" eine Batteriespannung von 48 VDC möglich. Kann man z.B. die WallBox von BMW (3-phasig, 11kW) damit versorgen. Konkreter gefragt: Sind am Markt Wchselrichter verfügbar, die 400 VAC aus 48 VDC bereitstellen können?


    Andererseits würde ich gerne die Batteriespannung lieber etwas höher haben, um wegen der Leitungsquerschnitte im DC Bereich nicht noch eine Kupfermine kaufen zu müssen. BMS für mehr als 16 Zellen sind nicht das Problem, aber ich finde keine passenden Laderegler und dann stellt sich wieder die Frage nach der kompatibilität.


    Wenn ich die SMA Technologiebroschüre richtig interpretiere, dann habe ich hier den komplizierten Weg eingeschlagen und ich sollte mich besser auf die AC-DC-AC Lösung stützen.


    Vielen Dank vorab


    Daniel

  • Hi Daniel,


    also DC-DC ist eigentlich der richtige Weg um Verluste zu vermeiden. Ich habe bewusst DC-AC-DC genommen weil einfach integrier- und erweiterbar (und ich hatte schon PV DC-AC. Du kannst eben PV und Batterie komplett getrennt aufbauen (nur die Managementkomponente muss beides kennen).

    Dass Du später einfach deinen Speicher erweitern kannst sehe ich erstmal kritisch. Verschiedene Batteriezellen (das zählt dann auch die Alterung) machen es dem BMS schon deutlich schwerer. Wenn Du erweitern als komplett paralelles System meinst OK - hier ist dann nur das übergordnete Management etwas aufwändiger.


    Zitat

    eventuelle Überschüsse möchte ich derzeit nicht ins öffentliche Stromnetz einspeisen.


    warum nicht? Ich sehe zumindest nicht, dass Du zwingend eine Insel haben möchtest. Ich würde mir einfach maximale PV auf das Dach legen und den Überschuss einspeisen (wenn auch mit geringer Vergütung). Solange Du nur eine PV hast ist der Aufwand recht gering.


    Für REC Kompatibilität an WR bitte direkt an info@rec-bms.com wenden - die helfen direkt (wenn es klemmt kann ich auch pers. mail Kontakt herstellen).


    Deine Frage bzgl. 400VAC verstehe ich nicht ganz - Du meinst einen dreiphasigen Batteriewechselrichter? Mir keiner bekannt, bei SMA braucht Du drei SIs die als Masterslave arbeiten. Aber Einphasig AC reicht doch, du hängst doch noch am Netz da kommen die anderen 2 Phasen aus der Netzversorgung.


    Bzgl. der Batteriespannung: Mit den hohen Strömen hast Du zwar recht, aber wenn Du die Spannung erhöhst wird es für Leib und Leben auch nicht gerade sicherer. Die 48V sind eben auch "standard", wie Du schreibst Kompatibel.

    PV 18,2kWp - BHKW EcoPower 1.0, 30kWh LiON Sunny Island System

    BMW i3 60Ah (Verbrauch ca. 13,8kWh/100km; SW: I001-16-07-506)

  • Servus Olaf,


    ich habe inzwischen die Informationsbroschüren von SMA weiter studiert - poah, es gibt unglaublich viel verschiedenes Zeug in dem Segment.


    Wegen der Einfachheit und leichten Integrierbarkeit werde ich mich voraussichtlich auch auf die DC-AC-DC Variante einlassen.


    Einfach erweitern war so gemeint: Mein Wissensstand sagt mir, dass ich zu einer LiFePO4 Zelle jederzeit eine weiter parallel dazuhängen kann. Ich gehe davon aus, dass es egal ist wie gut die Zelle ist, solange sie noch lebt. Man muss ja nur die oberen und unteren Spannungsgrenzen der Zelle beachten. Voraussetzung ist natürlich, dass ich bei der gleichen Zellchemie bleibe und dass die Speichergrößen, Innenwiderstände der einzelnen Zellen (bzw. parallel verbundene Zellblöcke) möglichst ähnlich sind. Vielleicht stelle ich mir das leichter vor als es ist, aber "theoretisch" liege ich doch richtig, oder?

    Konkretes Beispiel: Ich beschaffe mir 16 Zellen mit je 90 Ah und habe dann ca. 4 kWh Speichermöglichkeit. Dann lasse ich ein paar Jahre vergehen, und wenn dann die Preise für die Zellen wieder günstiger geworden sind, erweitere ich meine Anlage um 16 weitere Zellen.


    Zum Stromüberschuss: Ja, ich denke auch, dass ich die Überschüsse einspeisen werde, auch wenn man bei uns in AT nix dafür bekommt - rein aus Idealismus.


    Danke für die Info & Angebot zu REC.


    Ja, das mit den 3-phasigen SIs habe ich inzwischen auch aus den Infos von SMA herausgelesen. Und ja, es würde eine einphasige Lösung für den Anfang reichen (drei sind ein bisserl teuer). Der Gedanke kam wie folgt zustande: Bei größeren Anlagen kann ich vermutlich schwer 15kW über eine Phase einspeisen. Ich denke das mag der Energieversorger nicht. Reine Wechselrichter um den Solarstrom auf 3 Phasen gleichzeitig einzuspeisen sind doch standard, oder? Und ich hab mir überlegt gleich einen großen 3-phasigen zu beschaffen, damit ich nachher die zusätzlichen PV-Module ohne Problem integrieren kann. Alternativ könnte ich auch eine zweites oder drittes 1-phasiges System auf die jeweils anderen Phasen anschließen. Und aus der Überlegung kam auch der 3-phasige Batteriewechselrichter.


    Bezüglich Spannung der Speicherbatterie: Hast du bei deiner auch 48V?


    Danke


    PS: Am Freitage bekomme ich einen i3 zum Probefahren über's Wochenende. Ich freue mich schon sehr darauf.

  • Ich hab da noch einen Gedanken, den ich erörtern möchte:


    Primär geht es um die Deckung meines eigenen Bedarfs und dieser ist im Winter (Heizperiode) größer als im Sommer (Klima hab ich nicht, nur nen Bierkühlschrank).


    Kann es sinn machen, die PV-Module mehr Richtung Wintersonneneinstrahlungswinkel auszurichten (z.B. mit 60° Neigung anstatt 30°)?

  • Ach sorry - bin einfach von Deutschland ausgegangen - hier gibt es zumindest noch ca. 12cent/kWh Vergütungsgarantie für 20Jahre.

    Die größeren PV WR sind meist dreiphasig, das sollte also kein Problem sein. In DE ist die Grenze bei 4.6KW bei single phase (Schieflastproblematik).

    Wenn Du keine Verschattung hast kannst Du einen großen (meist auch zwei strings) nehmen und den zweiten String später dazuhängen. ich habe auch zwei dreiphasige und einen einphasigen PV WR (drei PV Anlagen mit je zwei strings).

    Ich bin jetzt kein LiFEPO4 experte (die Chemie verhält sich ja durchaus anders), ich vermute durch die dann schon geringere Kapa (Ladeschlussspanung eher erreicht als die neue) gegenüber der neuen würdest du bei den alten durch den Balancer Engerie in Wärme umwandeln. Der Ladestrom fließt ja weiter bis auch die neuen Zellen voll sind. Man kann das durch geschicktes (gleichmäßiges) Verteilen bei Parallelschaltung (das ist vermutlich das was Du oben meintest) abfedern.


    Vom Gesamtenergieertrag macht es vermutlich keinen Sinn sich an den Winter anzupassen. Rechne Dir das einfach mal mit einem Tool aus (PVGIS):

    http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

    gerade wegen Winter habe ich ein Nano-BHKW und keine Wärmepumpe (nur eine ganz kleine für Warmwasser im Sommer und Kühlung der Rechner), denn genau dann wenn man die Wärme braucht arbeitet eine WP am ineffizietesten. Das BHKW liefert dann im Winter den Strom der sonst durch die Sonne kommen würde. Kostentechnisch Nullsummenspiel wenn ich die Gesamtanlage (inkl. Abschreibungen etc.) betrachte - also eher Earlyadaptor/Hobby/will vorweg gehen Gedanke.


    Zur 48V Frage:

    Aus meinem Batteriespeicher Fred schrieb:

    Wenn ich nun 14 Module in Serie schalte (das REC BMS kann 15 Zellen verwalten) komme ich als Gesamtbatteriepackspannung auf 3,2V*14=44,8Vmin bis 4,1V*14=57,4Vmax. Die SunnyIsland Spezifikation liegt bei 41-63V - das passt dann also

    PV 18,2kWp - BHKW EcoPower 1.0, 30kWh LiON Sunny Island System

    BMW i3 60Ah (Verbrauch ca. 13,8kWh/100km; SW: I001-16-07-506)

    Dieser Beitrag wurde bereits 8 Mal editiert, zuletzt von Olaf Krause ()

  • ... und weil do so brav voraus gehst mit der Technik, möchte ich dir zumindest folgen und auch meinen Beitrag leisten die Welt zu erhalten ... damit Sie "sauber" untergehen kann - was mir mein Bruder seit Jahren prophezeit ;-)


    Unsere Wärmepumpe arbeitet mit Erdwärme (Tiefenbohrung), da gibt es meines Wissens keinen Unterschied zu Sommer und Winter. Der Energieverbrauch liegt bei unserer Heizung bei ca. 30 kWh/m² Wohnfläche. Und da wird das Brauchwasser auch mitgeheizt. 8.000 kWh / Jahr ist unser Gesamtstromverbrauch. Sind ca. 22 kWh/Tag. Mit einer PV-Anlage von 10-15 kWp müsste ich meinen Jahresbedarf selbst decken können (ohne i3).


    Danke für den Link zum PVGIS!


    Meine Erkenntnis: Die folgenden Werte beziehen sich auf eine Anlagenleistung von 1 kWp


    Der optimale Winkel für den höchsten Jahresgesamtertrag wäre 34°.

    Jahresgesamtertrag = 904 kWh

    Dezemberertrag = 29,1 kWh


    Der optimale Winkel für den höchsten Ertrag im Dezember wäre 59°.

    Jahresgesamtertrag = 850 kWh

    Dezemberertrag = 31,3 kWh


    Somit ergibt sich ein Mehrertrag im Dezember von 2,2 kWh

    Dafür aber ein Verlust im Gesamtertrag von 54 kWh


    Jetzt nochmal Absolut betrachtet: Ich könnte die 54 kWh Jahresmehrertrag im Sommer einspeisen und 4 Cent/kWh verdienen. Um die EUR 2,16 kann ich mir im Winter 11 kWh vom Energieversorger wieder kaufen.


    Das alles setzt dann noch voraus, dass im Winter kein Schnee auf meinen PV-Modulen liegt und ich überhaupt Ertrag habe. Da ist es vermutlich besser man beschafft sich eine Anlage mit Nachführung, die dann bei mir bis zu 1.530 kWh Ertrag bringen kann. Man sieht, man kann sich auch zu viele Gedanken machen.


    Wenn ich nun alle Überlegungen über Bord werfe und die PV-Module einfach auf mein um 5° nach Norden gerichtetes Dach lege, komme ich auf:

    Jahresgesamtertrag = 764 kWh (~10% weniger als im Optimalbereich und dafür habe ich kein Problem mit gegenseitiger Verschattung der Module).

    Dezemberertrag = 15,3 kWh

  • Erdwärme OK - ich dachte natürlich gleich an Luft-Wasser WP; Erdwäre ist nat. jahreszeitenunabhängig und wenn es gesteinstechnisch etc. unkritisch ist eine gute Lösung. Man kann aber auch Luft-Wasser noch etwas verbessern, wenn man die Ansaugung durch einen Bereich führt der temp.beständiger ist (z.B. Erdrohre) - soll ja sogar Verrückte geben die (unerlaubterweise?) aus der Kanalisiation ansaugen (kritisch wegen Gasen etc.)


    Spezischer und absoluter Ertrag und spez. Ertrag pro Jahr und WR (ausgegraut Zahlen die nichtssagend sind da Zeitperiode unvollständig)


    Was Neigungswinkel ausmachen, sieht man auch gut bei meiner Anlage. Südanlage mit 40Grad, Carport ist Flachdach mit 2Grad Nord und Norddach ist 40Grad Nord. Wobei Nord besser ist als viele denken: größer als 50% von Süd. Bei heutigen Anlagenpreisen und wenn man es schafft einen hohen Betrag selber zu nutzen (habe ca. 59% Eigenverbrauch), kann sich selbst das finanziell tragen. Aber die Lösung für den Wintereinbruch ist es nicht. Hier wäre ein Langzeitspeicher gut der den Sommerüberschuss für Winter speichert (privater P2G(2P) Aufbau...).
    2015 war noch ohne Norddach daher ist die Kurve dort übers Jahr deutlich flacher, daran sieht man auch das Nordach ist im Sommer fast gleich mit Süddach, da Sonne sehr hoch steht.

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    BMW i3 60Ah (Verbrauch ca. 13,8kWh/100km; SW: I001-16-07-506)

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  • Ja, wunderschöne Kurven hast du da!

    Ich bin noch am theoretisieren. Ich tüftel mal weiter und halte dich am Laufenden.

    Südseitig hab ich einen Balkon, auf dem sollte ich eine Reihe Module unterbringen (ca. 10 Stk). Die kann ich gut richtung Süden ausrichten und vielleicht rutscht der Schnee auch fein runter. An der Fassade wäre auch Platz und die wäre Schneefrei und zeigt nach Süden.

  • Solche Dinge bedürfen ja einer Designfreigabe :) ansonsten natürlich OK - technisch sollten alle von einander abweichenden PV Installationen einen eigenen Tracker (String) haben. D.h. du brauchst evtl. mehrere kleine WR anstatt "einem fetten".

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