23V Solarpanel über MPPT an 48V-Batterien?

[Mar-Thar]

Moin,

hab da mal eine Verständnisfrage zur Machbarkeit meiner angedachten Solaranlage auf der Thelxinoe:

Ausgangslage ist eine vorhandene Solaranlage auf dem Kat-Dach mit rund 560wp in semiflexiblen 23V-Panels, die derzeit über einen Victron BlueSolar MPPT 100/50 (PaidLink) die 12V/400Ah LiFeYPo4-Versorgungs-Batterie laden. Auf dem (eh zu erneuernden) Geräteträger wäre Platz für vier weitere 120Wp-Module.



Da ich gerade einigermaßen günstig an zwei neue 7kW E-Tech Pod-Motoren gekommen bin und die als Manövriertriebwerke(*) zusätzlich zum vorhandenen (zentralen) Diesel einbauen will, brauche ich noch eine 48V Batteriebank, die natürlich primär möglichst ebenfalls über Wind+Sonne (und ggf. Rekuperation unter Segeln) geladen werden soll. Sollte sich rausstellen, daß ich mit meinem 4kW Generator hinreichend Strom produzieren kann, um mit den Pods auf 3kn Dauergeschwindigkeit zu kommen, werfe ich den Diesel+Z vielleicht irgendwann auch ganz raus und richte an der Stelle stattdessen einen Weinkeller ein.

Manövriertriebwerke weil: Zentraler, derzeit ungelenkter Z-Antrieb mit 2m seitlichem Abstand zu den Ruderblättern, kein BSR/HSR. Manövrierbarkeit bei wenig bis keiner Fahrt im aktuellen Zustand somit vergleichbar mit einem langen Brett... Es geht also in erster Linie wirklich um Manövrierbarkeit, nicht um lange Laufzeiten oder die Geschwindigkeit. In/aus dem Hafen kann ich auch mit dem Diesel fahren, nur in der Box wird's etwas frickelig.

Die Fragen, die sich jetzt stellen sind:

a) Macht es Sinn, alle vorhandenen Solarpanels ggf. z.B. über einen Victron MPPT 150/35 auf die 48V-Batterie zu legen und von dort aus ggf. das 12V-Bordnetz über einen 48/12V- DC/DC-Wandler zu versorgen und falls ja,

b) Ist es überhaupt sinnvoll, eine 48V-Batterie über MPPT an 23V-Panels (ggf. in Reihe verschaltet) zu knoten oder kaufe ich lieber gleich welche mit um die 75-150V (oder was immer so ein "Standard-Hausdach-Modul" für eine Leerlaufspannung haben mag)? oder aber,

c) Ignoriere ich, daß das eigentlich 48V-Motoren sind und betreibe sie einfach mit 24V, was die ganze Stromsache nicht nur deutlich billliger, sondern wohl auch einfacher machen würde? Ursprünglich hatte ich mal die Absicht, für den o.g. Zweck zwei Torqeedo Cruise 2.0 oder vergleichbare anzubauen, die mit je 2kw dafür völlig ausreichen würden (Aussage Torqeedo Support). Die beiden E-Tech-Dinger habe ich eigentlich nur deswegen gekauft, weil sie zusammen und mit allem Zubehör (Steuerungen, AB-Halterungen, Doppel-Ferngas, Bronzepropeller etc.) immer noch dramatisch billiger waren als schon ein einzelner Cruise ohne den ganzen Zubehörkram ...

Fragen über Fragen ... Wäre schön, wenn mal jemand mit E-Knoffhoff eine fundierte Meinung dazu abgeben könnte.

mfg
Martin

[mihu]

Interessante Fragen! Keine fundierte Meinung, aber meine Meinung als Denkanstoß:

a) Gute DC/DC Wandler sind in ihrem Arbeitspunkt recht effizient, wenn man weit daneben liegt (weil minimaler und maximaler Verbrauch am 12V Netz stark unterschiedlich sind) sinkt der Wirkungsgrad deutlich. Wenn das Ergebnis für dich akzeptabel ist warum nicht? Eventuell könnte man das mit einer kleinen 12V Pufferbatterie (LiFePo?) abfederen.

b) Warum nicht in Serie schalten? Module mit höherer Nennspannung sind ja auch nur mehrere Zellen in Serie. Die in Serie geschaltenen Paneele sollen dann aber nicht unterschiedlich beschattet sein.

c) Bei gegebenem Maximalstrom sinkt die mögliche Abgabeleistung des Antriebs auf die Hälfte (durch den Innenwiderstand sogar etwas weniger) und der maximale Wirkungsgrad wird bei geringerem Strom erreicht. Um diese reduzierte Abgabeleistung überhaupt zu erreichen brauchst du größere Propeller, dadurch sollte der Vortriebswirkungsgrad bei deiner geringen geplanten Geschwindigkeit leicht steigen. Was sagt der Hersteller dazu? Funktioniert die Elektronik bei 24V so wie sie soll?

LG Michael

[Axel_G]

Was heisst denn 23V Panels ?

Ist das die Nennspannung oder die Leerlaufspannung ?

Aber grundsätzlich denke ich, dass die 7kW@48V Motoren bei 24V immer noch 3kW liefern können sollten (wenn die Regelung dabei noch arbeitet, aber das sollte sie). Das sind immer noch über 125A pro Motor, also 250A bei zwei Motoren für den Akku. Ich würde vermuten, dass viel mehr Leistung eh nicht sinnvoll ist, immerhin müssen Deine akus das auch eine Weile bringen.

Gruss
Axel

[Mar-Thar]

Moin,

Zitat von mihu

a) Gute DC/DC Wandler sind in ihrem Arbeitspunkt recht effizient, wenn man weit daneben liegt (weil minimaler und maximaler Verbrauch am 12V Netz stark unterschiedlich sind) sinkt der Wirkungsgrad deutlich. Wenn das Ergebnis für dich akzeptabel ist warum nicht? Eventuell könnte man das mit einer kleinen 12V Pufferbatterie (LiFePo?) abfederen.

Die DC/DC-Wandler waren ja lediglich dafür gedacht, die 400Ah-Versorgungsbatterie "mitzuladen", sofern die Solarpanels nur den 48V-Akku laden würden. Victron hat da z.B. sowas wie den Orion Tr 48/12 im Programm. Der bringt zwar auf der 12V-Seite nur 9A raus, kostet aber dafür sogut wie nix und man kann theoretisch beliebig viele parallel schalten.

Zitat von mihu

b) Warum nicht in Serie schalten? Module mit höherer Nennspannung sind ja auch nur mehrere Zellen in Serie. Die in Serie geschaltenen Paneele sollen dann aber nicht unterschiedlich beschattet sein.

Yup, das ist genau der Punkt, der es auf einem Segler etwas frickelig macht. Dem kann ich vermutlich wohl nur entgehen, wenn ich die neuen Panele auf dem Geräteträger als eigene 48V-Reihe betreibe und die Panele auf dem Dach weiterhin die 12V-Bank laden lasse, denn von letzteren wird immer ein Teil abgeschattet sein, sobald das Groß gesetzt ist.

Zitat von mihu

c) Bei gegebenem Maximalstrom sinkt die mögliche Abgabeleistung des Antriebs auf die Hälfte (durch den Innenwiderstand sogar etwas weniger) und der maximale Wirkungsgrad wird bei geringerem Strom erreicht. Um diese reduzierte Abgabeleistung überhaupt zu erreichen brauchst du größere Propeller, dadurch sollte der Vortriebswirkungsgrad bei deiner geringen geplanten Geschwindigkeit leicht steigen.

Das muß ich ohnehin erstmal im Wasser testen. Die mitgelieferten Props waren für ein 13x4m Hausboot ausgelegt und sind dreiblättrige 14x12 Bronzeprops, wenn ich das richtig gesehen habe. Wenn ich die Dinger als Pod unter die Rümpfe baue statt als Außenborder hinten dran, werde ich wohl eh auf Faltpropeller umrüsten. Ansonsten könnte ich bei der Größe auch zwei 10L-Eimer am Bande hinterherschleppen, die dürften eine ähnliche Wirkung auf die Geschwindigkeit haben...

Zitat von mihu

Was sagt der Hersteller dazu? Funktioniert die Elektronik bei 24V so wie sie soll?

Habe noch keine Rückmeldung auf meine mail von vorgestern. Falls nicht, ist Variante C ohnehin gestorben.

mfg
Martin

[Mar-Thar]

Zitat von Axel_G

Was heisst denn 23V Panels ?
Ist das die Nennspannung oder die Leerlaufspannung ?

Das sind Offgridtec 140Wp-Module mit 28,xV Leerlaufspannung und 23.xV Modulspannung.

Zitat von Axel_G

Aber grundsätzlich denke ich, dass die 7kW@48V Motoren bei 24V immer noch 3kW liefern können sollten (wenn die Regelung dabei noch arbeitet, aber das sollte sie). Das sind immer noch über 125A pro Motor, also 250A bei zwei Motoren für den Akku. Ich würde vermuten, dass viel mehr Leistung eh nicht sinnvoll ist, immerhin müssen Deine akus das auch eine Weile bringen.

So sehe ich das eigentlich auch, wobei dieser Max.-Wert sicher bestenfalls mal beim Aufstoppen erreicht wird. Ansonsten tendiere ich normalerweise eher dazu, meine Manöver langsam anzugehen.

Ich habe allerdings auch nicht die Absicht, da Unmengen von Ah zu installieren. Vermutlich wird es auf 48V/130Ah (oder eben 260Ah in 24V) in Winstonzellen rauslaufen. Zum ein-/ausparken wird das sicher genügen. Torqeedo z.B. gibt für den Cruise 4.0 i.V. mit 48V/104Ah LiFePo eine Reichweite von über 25nm bei 2.7kts und 7.5nm bei 6 kts an. Größer dürften die wenigsten Hafenbereiche sein, die ich durchqueren muß, und falls doch, ist da ja immer noch ein 50PS Diesel als Alternative

Ich werde wohl die Tage erstmal im Keller testen, ob die Dinger überhaupt bei 24V arbeiten. Ansonsten ist die ganze Thematik eh müßig.

mfg
Martin

[mihu]

Wenn du ohnehin zwei verschiedene Batterien verwendest wäre doch auch der umgekehrte Weg möglich, 12V Bordnetz mit vorhandener Solaranlage/Generator weiter betreiben und einen 12V->48V Aufwärtswandler zum 48V LiFePo Batterie laden. Wahrscheinlich etwas höhere elektrische Verluste, aber einfacher umsetzbar.
LG Michael

[Mar-Thar]

Zitat von mihu

Wenn du ohnehin zwei verschiedene Batterien verwendest wäre doch auch der umgekehrte Weg möglich, 12V Bordnetz mit vorhandener Solaranlage/Generator weiter betreiben und einen 12V->48V Aufwärtswandler zum 48V LiFePo Batterie laden.

Das war in der Tat mein ursprünglicher Ansatz, u.a. schon deswegen, weil die Lade- und Invertertechnik im 12V-Bereich an Bord schon deutlich "vollständiger" und durchgeplanter ist, als die 48V-Schiene. Als mir die beiden Motoren kürzlich über'n Weg liefen, habe ich spontan mein ganzes Antriebskonzept nochmal umgeschmissen und hänge jetzt ein wenig in den neu aufgetauchten Feinheiten des Ernergiekonzepts fest.

Ich habe bisher allerdings noch keinen brauchbaren 12-48V DC/DC-Wandler aufgetan. Zumindest bei Victron ist bei den Step-Up-Wandler bei 24V Schluß, wenn man nicht über zwei Tr 12/24-10 einen Tr 24/48-6 verschalten will, was die Effizienz allerdings ziemlich runterreißen würde.

Zitat von mihu

Wahrscheinlich etwas höhere elektrische Verluste,

Damit könnte ich wohl leben. Bei der vorgenannten Variante lande ich allerdings nur noch im Bereich um 75% Effizienz, das ist denn doch etwas arg...

Also falls noch irgendjemand eine Quelle für einen 12/48V-DC/DC-Wandler mit um die 10-12A am Ausgang hat: Immer her damit.

mfg
Martin

[mihu]

Manche Modellbau Ladegeräte können diesen Spannungs- bzw. Leistungsbereich, Schulze hat gute Geräte gebaut.