Meine Photovoltaikinselanlage

Im Juni 2021 wurde der 770 Wp PV-Generator bestehend aus 36 Zellen Modulen gegen einen neuen PV-Generator getauscht. Dieser besteht aus 10 Stück 72 Zellenmodulen mit jeweils 175 Wp. Also einer maximalen Gesamtleistung von 1750 Wp. Die Module sind jeweils paarweise in Reihe geschalten und besitzen eine MPP-Spannung von ca. 72 Volt und eine Leerlaufspannung von 84 Volt. Aufgeteilt sind die Module in 3 und 2 Strings. Die 6 PV-Module in 3 Strings sind an dem Epever Tracer 4210A angeschlossen. Und die 4 PV-Module in 2 Strings sind an den MPPT Laderegler des EASUN Hybridwechselrichters angeschlossen.

Das ganze System wurde nun, von vormals 12 Volt, auf 24 Volt umgerüstet. Dabei wurden die 4 Trojan TE35 in Reihe geschalten. Natürlich haben diese vorher eine Ausgleichsladung bekommen und wurden so großtmöglich angeglichen. Die Spannungsdiffernzen pro 6 Volt Block betragen lediglich 0,1 Volt. Was man durchaus auch als Messtoleranz werten kann. Für einen nassen Bleispeicher ist dieser Wert komplett unbedenklich. Im zyklischen Betrieb nach der Zusammenschaltung sollte man jedoch die einzelnen Blöcke, vor allem auch unter Last, messen. Und mit Last ist nicht nur die Entladung, sondern auch die Ladung gemeint.

Wie schon angedeutet wurde der 12 Volt 1200 Watt (1500 VA) Hybridwechselrichter von Mpp Solar gegen ein 24 Volt Hybridwechselrichter mit einer Dauerleistung von 2400 Watt (3000 VA) von EASUN (ähnliches Gerät auf eBay) getauscht. Die restliche Verkabelung ist erstmal noch so geblieben. Es wurden lediglich 2 Step-Down-Wandler integriert. Der kleinere Step-Down-Wandler mit einer Stromstärke von 3 Ampere versorgt ein Androidautoradio und die 12 V Led Beleuchtung. Der größere Step-Down-Wandler mit einer Leistung von über 100 Watt und 10 Ampere bei 12 Volt Ausgangsspannung versorgt KFZ-Steckdosen und einen *Modellbaulader um Lithium- und Geräteakkus laden zu können.

Sicherlich werde ich in Zukunft die Anlage von Neuem professioneller aufbauen. Es ist eben in 10 Jahren gewachsen und fing als kleine Bastelei mi einem 50 Wp Modul und einer 12 V 12 Ah AGM Batterie an. Heute würde ich vieles anders machen und erst gar nicht mit so wenig PV-Modulleistung anfangen. Und vor allem vorher berechnen wie hoch der tägliche Bedarf ist. Anbei noch ein paar Fotos von der Veränderung.

1750 Wp PV-Generator aus 10 Stück 175 Wp 72 Zellen Modulen

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Da mein PIP-1212HS nun seit fast 5 Jahren bei mir problemlos seinen Dienst verrichtet, war es an der Zeit mal ins Innere des Wechselrichters zu blicken und die eventuell vorhandene Staubverschmutzung zu beseitigen. Das Entfernen der Frontblende gestaltet sich sehr einfach. Hierzu müssen lediglich 8 kleine Kreuzschlitzschrauben entfernt werden. Dann lässt sich die Frontabdeckung abnehmen und die 2 Verbindungen vom Display zur Hauptplatine lösen.

PIP-1212HS-Innenleben

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Das Innenleben des PIP-1212HS mit den zwei Aluminiumkühlkörpern.

Wie man auf den Bildern erkennen kann ist der Wechselrichter im Inneren noch sehr sauber. Vor allem die beiden Aluminiumkühlkörper müssen frei von Staub und anderen Verschmutzungen sein. Denn hier strömt, die von unten angesaugte Luft entlang, um die Kühlkörper und damit die MOSFET’s abzukühlen. Wenn dort Staub haftet so lässt sich dieser mit einem Pinsel lösen und mit einem Staubsauger entfernen.

Ich habe die Beobachtung gemacht, dass mein PIP1212HS von MPP Solar mit der Zeit die Batteriespannung falsch misst, und zwar geringer als sie tatsächlich ist, und anzeigt. In Folge dessen kann es unter anderem zu einer verfrüheten Abschaltung des Wechselrichters, zum Schutz der Batterie, kommen. Nutzt man ebenfalls den internen Photovoltaik- oder Netzladeregler so wird die Batterie aufgrund der falschen Spannungsermittlung nicht korrekt geladen und erleidet damit einen Kapazitätsverlust bis hin zum totalen Defekt.

Ursache dieses „Phänomens“ ist das, aus Aluminium gefertigte, Anschlussterminal des PIP. Mit der Zeit bildet sich eine kleine Oxidationsschicht, vielleicht gibt es sogar auch eine Kontaktkorrosion, und lässt so einen Übergangswiderstand entstehen. Außer des zuvor genannten Spannungsabfalles wird natürlich auch diese Energie in Form von Wärme umgesetzt.

Um dieses Problem zu beseitigen, löse ich einmal im Jahr die Ringkabelschuhe an dem Anschlussterminal und reinige jeweils die Ringkabelschuhe sowie die Aluminium Profile mit einer kleinen Drahtbürste und *Isopropylalkohol bis beide Teile wieder „blank“ sind und schließe die Kabelschuhe wieder an. Hier sollte vorher der Wechselrichter von der Batterie getrennt werden. Vorzugsweise hat man einen Sicherungsautomaten, NH-Sicherung o.ä. zwischen der Batteriebank und dem Wechselrichter um so die Verbindung für den Fall einer Wartung, Tausch oder Reparatur zu trennen. 

Abschließend empfiehlt sich eine zukünftige Oxidation zu verhindern indem der Kontaktbereich mit, zum Beispiel *Polfett oder Polfettspray „versiegelt“ und so geschützt wird. Außerdem ist es ratsam die Anschlußschrauben regelmäßig auf festen Sitz zu überprüfen.

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Bevor es mt dem sonnigen und warmen Frühlings- bzw. Sommerwetter los geht wollte ich noch ein kleines Problem beheben. Letztes Jahr fiel mir auf, dass mein derzeit verwendeter Laderegler, der Tracer4210A die Temperatur falsch misst. Was natürlich auch logisch ist, da der Temperatursensor im Gehäuse des Ladereglers sitzt und gerade bei hoher Ladeleistung im Frühling und Sommer gepaart mit den heißen Außentemperaturen der Regler nicht selten sich auf über 50° C erwärmt.

In Folge dessen werden die Batterien mit einer zu niedrigen Spannung geladen und laufen Gefahr über einen längeren Zeitraum nicht vollständig geladen zu werden. Denn wenn der Tracer4210A sich auf über 50° Celsius erwärmt hat sind die Batterien gerade bei ihrer „Idealtemperatur“ von 25° C angekommen. Platziert habe ich den externen Temperatursensor genau mittig zwischen allen 4 meiner 6 Volt Trojan Blockbatterien.

Das Anschlußkabel des Temperatursensors ist mit 2, 90 Meter sehr großzügig dimensioniert und dank der Schraubklemmen des Steckers ist es weiter problemlos verlängerbar. Das überstehende Kabel wurde zu einer „Serviceschlaufe“ mit Kabelbindern fixiert und hinter der Instrumententafel positioniert.

Ich hatte den Temperatursensor im Set mit einem USB 2.0 RS485 – Adapterkabel zum Anschluß des Tracer4210A Ladereglers für ca. 13€ erworben. Mittels diesem Kabel und der dazugehörigen Software (Download unten im Beitrag) lassen sich alle relevanten Daten anzeigen und der Tracer konfigurieren, wie im folgenden Installationsvideo gezeigt wird.

Die Software „Solar Station Monitor“ benötigt Microsofts .NET Framework 4.0 und Windows XP Sp3 oder höher.

Bezugsquellen des Temperatursensors und USB Kabels:

• Temperatursensor und USB Anschlußkabel für Tracer Solaraderegler – Link zu Amazon, Link zu Aliexpress, Link zu Ebay

Das Set (von Amazon) wird von Großbritannien aus versendet, kam bei mir aber schon nach 3 Werktagen ab der Bestellung unversehrt mittels DHL an.

Software zur Verwendung des USB Kabels:

Treiber und die Monitoring- /Konfigurationssoftware sind im Archiv enthalten – PCToolsV2.10

Nachdem nun eine der 4 *Banner Energybull wegen eines Zellenschlusses ausgefallen ist, entschied ich mich zum Kauf neuer Batterien. Ich liebäugelte schon lange mit den Trojan TE35, welche es dann auch geworden sind.  Am 30. Januar 2017 hatte ich die Trojan TE35 bestellt, heute am 02.02.2017 um 12:40 Uhr wurden sie auf einer viertel Palette geliefert. Die kleine Palette habe ich gleich weitervewendet, da die Batterien so keinen Kontakt zum kalten Betonboden haben. Zur Rückwand hab ich sie mit Styropor noch thermisch isoliert, sodass eine gleichmäßige Temperatur bei allen Batterien gewährleistet ist. Verschalten habe ich sie jeweils in reihe und parallel auf 12 Volt 490 Ah (C20). Diese Kapazität passt gut zum PV-Generator der von Frühling bis Herbst durchschnittlich konstante 40 Ampere Ladestrom liefert.

Bei einer C5 – Entladung liegt die Gesamtkapazität immernoch bei 400 Amperestunden was einer Stromstärke von 80 Ampere entspricht, also gut 1 kW. Damit lässt sich auch bei 230 Volt über Wechselrichter schon arbeiten, wie Rasen mähen, Bohrmaschine betreiben, kleine Kaffeemaschine nutzen und viele andere Dinge. Das wichtige dabei ist, dass man die Batterien dadurch nicht schädigt, weil die Trojan aus dem Traktionsbereich kommen sind sie genau für hohe Stromentnahmen über längere Zeit gebaut.

Als Polklemmen habe ich dieses mal Batterieschnellklemmen verwendet, da mir zum einen die Qualität der sonst üblichen Polklemmen aus Gußeisen nicht gefällt und sie schnell brechen. Zum anderen bringen die Schnellklemmen eine Abdeckung/Isolierung, welche sogar noch klassisch in Rot(+) oder Schwarz(-) eingefärbt ist, mit.

Das Endergebnis sieht dann so aus. Einige werden sich eventuell fragen weshalb ich keine Sicherungen zwischen den Batteriepaaren verwendet hab.

Ich halte sie einfach nicht für nötig, da selbst im Falle eines Zellschlusses die Ströme doch noch recht gering sind und eine Schmelzsicherung, wie auch ein Sicherungsautomat nicht auslösen. Lediglich die vom Zellschluss betroffene Zelle einer Batterie erwärmt sich spürbar. Und natürlich wird die gesamte Systemspannung heruntergezogen.

Das letzte Bild zeigt den fertigen Anschluss an die Potentialausgleichsschienen und den darüber liegenden Shunt (Messwiderstand) vom Victron Batteriemonitor BMV700. Für alle die Interesse an den verwendenten Komponenten haben füge ich noch eine Liste mit Bezugslinks ein.  Diese Schutzfolie, welche mittig zwischen den Kabeln an der Wand hängt, enthält übrigens eine Checkliste mit Daten zum Elektrolytstand und der Säuredichte in regelmäßigen 2 Monatsintervallen. Dieses Vorgehen kann man nur Jedem empfehlen der eine offene Batterie sein eigen nennt. So hat man immer seine Batterie im Überblick und merkt rechtzeitig wenn was nicht stimmen sollte oder Rückschlüsse bei defekten ziehen.

Nachträglich habe ich in die Batterieschnellklemmen noch ein 2,5mm dickes Loch gebohrt um mit den Prüfspitzen eines Multimeters schnell und einfach die Spannung an den Polen messen zu können. So ist die Kontrolle der anliegenden Ladespannung und die Suche im Fehlerfall unkompliziert möglich. 

Bezugsliste der einzelnen Komponenten:

• Trojan TE35 – Link zu Ebay, *Link zu Amazon | Alternativ Trojan T 105 – Link zu Ebay
• Batterieschnellklemmen – Link zu Ebay, *Link zu Amazon

Nachdem der Megapulse erfolgreich meine 4 Batterien vom Sulfat befreit hatte gab es jetzt leider wieder einen kleinen Rückschlag. Und zwar die 2. von den 4 Banner Energy Bull ist defekt. Bemerkt hatte ich das, weil in den letzten Tagen, obwohl laut Laderegler immer mehrere hundert Wattstunden geladen worden sind, die Systemspannung am abend unter 12 Volt fiel obwohl keine Verbraucher eingeschalten waren.

Der Praxistest brachte dann die Gewissheit, beim anschließen einer 12 Volt 21 Watt KFZ-Lampe brach die Spannung sofort auf 10 Volt ein. Dies lässt nur einen Schlußfolgerung zu, dass es sich um einen Zellenschluß handeln muss. Beim Zellenschluss wird durch meist abgetragenes Material (Blei) die einzelnen Zellenplatten über Bleiablagerungen (Schlamm) verbunden und so überbrückt. Nach 4 Jahren Betrieb mit vielen Zyklen ist das aber nicht verwunderlich und sie hat seinen Dienst getan. Die anderen 3 verbleibenden Batterien bleiben erstmal in Gebrauch und werden im Frühjahr gegen 4 Trojan TE35 ausgetauscht .

Weil meine Batterien, die 4 Banner Energy Bull 100 Ah (C20), langsam den Geist aufgeben entschied ich mich dazu, dem Megapulser von Novitec mal eine Chance zu geben. Man hat ja schon so einiges von ihm gehört und gelesen. Also kurzer Hand bestellt und am 11. November kam er dann endlich an.

Installiert und angeschlossen ist er vorerst noch „provisorisch“. In einem ausgiebigen Testbericht werde ich noch separat über den Megapulse berichten. Und vor allem was er an den Batterien bewirkt hat.

Im Februar kam ein neuer Wechselrichter, der PIP-1212HS von MPP Solar, mit 1200 Watt(1500 VA) Dauerleistung und vielen Zusatzfunktionen dazu.

An dem Sinus-Wechselrichter läuft problemlos eine Kühl-/ Gefrierkombi mit 140 Watt (Baujahr 1991), ein 1 kW Rasenmäher und viele andere elektrischen Geräte.

Im Mai kam ein Batteriemonitor von Victron dazu. Der unter anderem die geladenen und entladenen Amperestunden (Ah), die Batteriespannung, geladene und entladene Energiemenge((k)Wh) und viele andere Werte zählt, speichert und anzeigt. Auch ein Relais lässt sich über definierte Werte schalten. Um Beispielsweise einen Wechselrichter oder andere Verbraucher ein- bzw, auszuschalten. Rechts zu sehen ist der Shunt(Messwiderstand) der in die Minusleitung zwischen Batterie und dem Rest des Systems eingesetzt wird.

Ende Juli entschied ich mich zum Wechsel des Ladereglers. Es sollte einer mit MPPT (Maximum Power Point Tracking) werden. Die Wahl fiel auf den neu erschienen Tracer in der 40 Ampere Version 4210A. Das optional erhältliche Display MT-50 (siehe rechtes Foto) erweitert die Funktionalität des Ladereglers noch um viele weitere Features.

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Ein weiteres Photovoltaikmodul kam hinzu, so dass der PV-Generator nun eine Leistung von 770 Wp hat.

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Im Juni 2014 wurde nicht sehr viel verändert. Es kam ein neuer Wechselrichter hinzu.

Der Victron Phönix 12/750 mit 750VA Dauerleistung. Liefert 1,4 kW für 5 Sekunden, 800 Watt für 3 Minuten und dauerhaft 750 Watt bei einer Effizienz von ~91 %.

Der PV-Generator wurde wieder erweitert, dieses mal um 140 Wp auf nun 640 Wp Leistung.

Wie man sieht wurde die Verkabelung der Batterien zu den Potentialausgleichsschienen geändert und alle extra abgesichert. Der Speicher beträgt nun ca. 5 kWh.

Das war es damit auch schon im Jahr 2014.

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