Verschaltung der Solarmodule wie am besten?

[kawanager]

Hallo Zusammen,

ich plane Solarmodule rund um die Reling am Achterdeck von aussen klappbar anzubauen. Diese sollen über einen MPPT Regler die Batterien laden. Dies soll nur beim Ankern sein, während der Fahrt brauch ich das nicht, ist ein Mobo. Also ab in die Bucht, Anker werfen, Module ausklappen und gut.

Nun ist ja im Sommer bei Sonne eine Bimini über dem Achterdeck, welches logischerweise Schatten wirft. Wenn ich es richtig verstanden habe, dann funktioniert ein MPPT Regler mit zunehmender Spannung besser. Da es sich um ein 24V Batteriesystem handelt und ich 24V laden will, muss ich zwei Module in jedem Fall in Serie schalten. Daraus ergeben sich 3 Paare, ich denke pro Seite ein Paar.

Wenn der Regler mit mehr Spannung besser funktioniert, dann wäre der logische Schluss alle Paare in Serie zu schalten. Doch die Bimini wirft ja auch je nach Lage des Boots zur Sonne mehr oder weniger Schatten. Theoretisch kann davon ausgegangen werden, dass eine Seite komplett in der Sonne steht, mach ich zumindest. Im Sonnenverlauf oder nach Stand des Bootes können auch zwei Paare in der Sonne stehen und nur eines im Schatten.

Ich hoffe ich erkläre es so, dass ihr versteht was ich meine?!

Wie stelle ich es nun geschickt an, dass ich mit zum Beispiel Batterieschaltern die Paare so flexibel verdrahte, dass ich möglichst die im Schatten abschalte und die in der Sonne in Produktion habe. Sicher kann ich das Boot mit einem Heck- und Buganker auch gut positionieren. Ich denke sich berührende Paare sollten zusammenschaltbar sein, somit ergeben sich folgende Kombinationen:

Paar1
Paar2
Paar3
Paar1+Paar2
Paar2+Paar3
Paar1+Paar2+Paar3

Oder bin ich mit meinen Gedanken völlig auf dem Holzweg?

Über Gedanken und Ideen freue ich mich. anbei noch eine Zeichnung zum besseren Verständnis.

Gruß aus Berlin

Norman

[apiroma]

Hole Dir nen Victron Regler fuer 12/24V und 3 Eingangssteckerpaaren.
Dann klemme je zwei Module parallel und die drei Strings parallel auf je einen Eingang. Sicherer bei Abschattung alle parallel zu schalten.
Lass Dir bestaetigen ob die Eingaenge gegeneinander abgesichert sind, das betrifft Rueckstroeme im Defektfall eines Moduls, erkennbar an der Angabe Imax oder Istrmax. Ggf. musst Du dann Dioden verbauen.

Solltest Du trotzdem seriell parallel auf die Reglereingaenge gehen wollen, gilt dasselbe.

[Axel_G]

Einfach die drei Paare parallel schalten und in den MPPT Eingang. Die abgeschatteten liegen dann zwar in einem nicht ganz optimalen Bereich, aber das macht ja nichts, denn da kommt ja eh nichts raus.

Oder einen MPPT mit drei Eingängen. Wäre mir aber zu teuer.

Gruß
Axel

[Fraenkie]

Zitat von Axel_G

Einfach die drei Paare parallel schalten und in den MPPT Eingang. Die abgeschatteten liegen dann zwar in einem nicht ganz optimalen Bereich, aber das macht ja nichts, denn da kommt ja eh nichts raus.

Oder einen MPPT mit drei Eingängen. Wäre mir aber zu teuer.

Gruß
Axel

So ist es, du brauchst nix rumschalten.

Parallele die nichts bringen schaden nichts.

Im Gegenteil, ein bisschen bringen auch die noch (ausser bei Nacht). Also nicht wegschalten.

Nur bei denen in Reihe wirkt sich das schwächste als Bremse aus.

[jogie]

" Wenn der Regler mit mehr Spannung besser funktioniert, dann wäre der logische Schluss alle Paare in Serie zu schalten "
Beachte die Max. Regler-eingangs-spannung. etc.
Es gibt auch Module die für 24V ausgelegt sind, dann brauchst du keine Reihenschaltung, sondern nur Paralellschaltung.

[Woody]

Schalte die drei Panele auf Backbord in Reihe, die drei auf Steuerbord ebenso. Benutze zwei Regler mit passendem Bereich für die Eingangsspannung.
Gruß,

Jörg

[Axel_G]

Zitat von Woody

Schalte die drei Panele auf Backbord in Reihe, die drei auf Steuerbord ebenso. Benutze zwei Regler mit passendem Bereich für die Eingangsspannung.
Gruß,

Jörg

Kannst du das irgendwie begründen ?

Gruß
Axel

[jogie]

2 Regler an 2 Batterien die nicht zusammengeschaltet sind OK
Aber 2 Regler an 1 Batterie NIEMALS.
Dazu müssten die Bauteile der Regler zu 100% gleich sein und keine toleranz haben.
Aber weil es toleranzen gibt und wenn nur im millivolt berreich wird 1 Regler
zb. bei 14,00V abregeln und der andere bei 14,01. Also wird dann nur noch mit einem Regler geladen.

Ich würde Module nehmen die für 24 V ausgelegt sind, diese Parallel schalten, 1 Regler drann und fertig.
Das ist die einfachste und sicherste Lösung. Alles andere ist komplizierter, Teurer und anfälliger.

[Sigi S.]

Zitat von Woody

Schalte die drei Panele auf Backbord in Reihe, die drei auf Steuerbord ebenso. Benutze zwei Regler mit passendem Bereich für die Eingangsspannung.
Gruß,

Jörg

das finde ich auch die beste Lösung.
3 Panele in Serie für optimale MPPT Spannung.
2 Regler für jeweils zwei optimale Power Points für die einzelnen Strings

die jeweils 3 Panele sollten ca. gleichen Einstrahlwinkel haben.

[sea114]

Hallo Sigi
wenn ich das richtig sehe sind bei 3 in Reihe ca Ruhespannung ca 60 - 65 Volt
Lastspannung ca 36-40 Volt das ist doch die optimale Voraussetzung für einen Mppt Regler oder sehe ich das total falsch

Gruß Bernd

[jogie]

@ sea114
Kommt auf die Leerlaufspannung der Module an !
Ich habe module mit 58Volt Leerlaufspannung von meiner 220 V Hausanlage. Davon möcht ich keine 3 in Reihe für 12V oder 24V.
Aber was ist Ruhespannung ? Habe ich noch in keinem Datenblatt gefunden.
Ist das 0 V bei Nachtruhe ?

[Woody]

Zitat von Axel_G

Kannst du das irgendwie begründen ?

Gruß
Axel

Hat Sigi mir in #9 abgenommen.
Gruß,

Jörg

[Axel_G]

Der MPPT Regler ist ein Step-Down Schaltregler, der aus der Spannung der Solarpanels die Spannung für die Batterie erzeugt. Dabei macht der aus 30V und 1 A dann 26V und 1,15A.

Je dichter die Solarzellenspannung dabei an der Batteriespannung liegt, umso effizienter arbeitet der Schaltregler.

Solarmodule für 24V Anlagen haben üblicherweise um die 36V Leerlaufspannung. Da diese bei grosser Hitze stark abfällt und die Batterieschlussspannung bei ca. 28V liegt, reicht das im Extremfall gerade so aus, dann haben die Solarpanels genau die 28V für den Akku. Der Schaltregler kann dann einfach durchschalten. Wenn aber die Solarzellen kalt sind (z. B. morgens) und die Akkus leer, dann erzeugen die Solarzellen eben 36V und der Akku hat nur 26V. Dann kann der MPPT Regler richtig glänzen und erzeugt aus dem 1 A dann 1,38A.

Dabei ist er umso effizienter, je dichter die Spannungen zusammen liegen. Die 36V der zwei Panels lassen sich effizienter in 26V umwandeln als 54V von drei Panels die ja auch zu 26V gewandelt werden müssen. Im obigen Beispiel bei heissen Panels und vollen Akkus müsste der Schaltrgeler bei den drei Panels in Reihe immer noch mächtig runterwandeln, was weniger effizient ist, als wenn er durchschaltet.

Dazu kommt dann noch, dass bei drei Panels in Reihe bei zwei Strängen die Wahrscheinlichkeit einer Verschattung grösser ist. Bei einer Verschattung auch nur einer Zelle bricht die Leistung des gesammten Strangs zusammen. Es macht also durchaus Sinn, die so weit es geht parallel zu schalten. Wenn dann ein Strang verschattet ist, hat man noch zwei weitere. Wenn zwei Stränge verschattet sind, hat man immer noch einen.

Gruß
Axel

[kawanager]

Besten Dank für die vielen Antworten!

Ich dachte immer je höher die Spannung, desto effizienter ein MPPT. Laut Axel ist das wohl nicht so. Somit ist dann die beste Lösung die Paare parallel auf einen Regler zu schalten. Ich würde einen Victron nehmen. Nehmen wir mal an, es sind 100 Wp Zellen von Victron. Die liefern Impp 5,56A und Kurzschlussstrom Isc 6,53A. Da es nur zwei Module in Serie sind werde ich die 100V nie erreichen, brauch also nur auf den Strom vom Regler schauen. Bei der Serienschaltung bleibt der Strom gleich, somit hab ich bei den drei Paaren 3 x 5,56A. Demnach müsste der MPPT 100/20 ja reichen oder? Oder müss ich den Kurzschlussstrom beachten?

Danke Euch

[kawanager]

Hab grad gesehen, bei Vitron gibt es online einen Rechner, der spuckt den 100/20 aus. Haben die Victron Module die angesprochenen Dioden wegen Rückstrom drin? Sind das die genannten Bypass Dioden?

Thank

[apiroma]

Nein, das ist die Strangsicherung, entweder mit richtigen Sicherungen oder Dioden. Angenommen Du hast Module mit Istrang_max von 10A.
Impp ist 5A. Du hast 6 Module parallel. Jetzt bekommt eines einen Defekt und und ist damit keine Stromquelle mehr da die Bypassdioden aktiv sind.
Jetzt speisen 5 Module mit 5A ein!!

Die Bypassdioden sind im Modulkasten verbaut und minimieren die Auswirkungen durch Teilverschattung der Modulzellen.

[Sigi S.]

Zitat von kawanager

Besten Dank für die vielen Antworten!

Ich dachte immer je höher die Spannung, desto effizienter ein MPPT. Laut Axel ist das wohl nicht so. Somit ist dann die beste Lösung die Paare parallel auf einen Regler zu schalten. Ich würde einen Victron nehmen. Nehmen wir mal an, es sind 100 Wp Zellen von Victron. Die liefern Impp 5,56A und Kurzschlussstrom Isc 6,53A. Da es nur zwei Module in Serie sind werde ich die 100V nie erreichen, brauch also nur auf den Strom vom Regler schauen. Bei der Serienschaltung bleibt der Strom gleich, somit hab ich bei den drei Paaren 3 x 5,56A. Demnach müsste der MPPT 100/20 ja reichen oder? Oder müss ich den Kurzschlussstrom beachten?

Danke Euch

Ja, genau so ist es!
Die Eingangsspannung sollte im Vergleich zur Ausgangsspannung so hoch wie möglich sein.
Ich habe bei mir im Haus mehrere Morningstar MMPT60 Regler, die können 150V am Eingang bei 12V am Ausgang (60A je String). Auch von Morningstar gibt es für 48V Anlagen einen eigenen Regler mit 600V am Eingang.
Auf deren Webseite sind sehr gute Dokumentationen zu finden, da steht auch beschrieben, warum man je String einen eigenen MMPT Regler verwenden sollte.

das sieht dann z.B. so aus (bei einer Hausanlage)

[kawanager]

Also dann doch hohe Spannung?!

Kann mir mal bitte einer nen Link rein setzen zu solchen Rückstrom Sicherungen? Kann ich da auch einen DC Automaten nehmen, mit dem könnte ich die Module ja dann bei Bedarf auch so vom Netz nehmen. Dieser Automat müsste dann mit Imaxstrang dimensioniert sein. Kann mir mal einer den Wert anhand der Victron Module sagen, kann den dort nicht finden. Ist der nicht immer mit angegeben?

Diode ist ja eher schlecht, da ich hier ja über den Spannungsabfall Verluste habe, denke ich.

Danke für die Hilfe, schönen Sonntag.

Gruß Norman

[Fraenkie]

Ich hab mich nur für die Solaranlage am Haus mal deswegen eingelesen.

Da sind die Dioden schon in den Modulen. Und sogar mehrfach innerhalb eines Moduls zwischen einzelnen "Scheiben", um so ne Selbstbeschäftigung der produzierenden mit den verschatteten (parallel geschalteten) zu vermeiden.

Ich würde da erstmal bei den gewünschten Modulen nachfragen, bevor ich zusätzlich was ggf. sinnloses bastle.

Die höhere Spannung hat sich mir so erklärt: Verluste machen die Ströme. In den Kabeln und den Reglern etc. Nicht die Spannung (die "belastet" zum Thema Lebensdauer dafür Kondensatoren etc. mehr). Höhere Spannung --> kleinere Ströme. Klang für mich logisch (alles in seinen Grenzen natürlich).

Aber mal ehrlich: Ist das nicht zuviel Brain was du (wir) da reinsteckst. Wie ist denn der Verbrauch in der Bucht? Scheint die Sonne wirst du doch auch mit den wenigen in der Sonne und dem Rest im Schatten mehr als genug haben. Scheint se nicht: Hast weniger, aber gleichmässig aus allen Modulen, weil dann ja kein Schatten ne Geige spielt........

@ Siggi S.: Was macht man den an der Hausanlage mit 12 (zwölf) Volt nach dem Mppt Regler

[Sigi S.]

Zitat von Fraenkie

@ Siggi S.: Was macht man den an der Hausanlage mit 12 (zwölf) Volt nach dem Mppt Regler

Ich habe das ganze Haus mit 12V Beleuchtung (LED und Halogen), dazu die gesamte Haussteuerung (KNX) Fensterantriebe, Jalousien und EDV Netzwerk.
Ich wohne in einen Gebiet, wo im Winter durchaus mal 5 Stunden Stromausfall sein können, da ist es beruhigend wenn alles weiter in Betrieb bleibt.

Hier mal ein Bild von einem Regler heute Morgen kurz vor 9.00, da sieht man wie niedrig die Stringspannung ist, der Strom aber schon beachtlich

[Axel_G]

Zitat von Sigi S.

Ja, genau so ist es!
Die Eingangsspannung sollte im Vergleich zur Ausgangsspannung so hoch wie möglich sein.
Ich habe bei mir im Haus mehrere Morningstar MMPT60 Regler, die können 150V am Eingang bei 12V am Ausgang (60A je String). Auch von Morningstar gibt es für 48V Anlagen einen eigenen Regler mit 600V am Eingang.
Auf deren Webseite sind sehr gute Dokumentationen zu finden, da steht auch beschrieben, warum man je String einen eigenen MMPT Regler verwenden sollte.

das sieht dann z.B. so aus (bei einer Hausanlage)

Das Datenblatt des MPPT-60 gibt für 12V Batteriespannung einen maximalen Wirkungsgrad von 98% bei 13V Solarspannung und einen Wirkungsgrad von maximal 93% bei 98V Solarspannung an.

Stärker ist der Unterschied bei geringeren Leistungen, bei 100W liegt der Wirkungsgrad bei 13V Solarspannung bei 97%, bei 98V Solarspannung bei 90%.

Mit der höheren Spannung verliert man also über 5% Wirkungsgrad.

Jetzt ist es natürlich richtig, daß bei langen Leitungen, wie sie in einem Haus vorkommen können, die Verluste bei niedrigeren Strömen geringer sind, aber bei den kurzen Längen auf einem Boot sieht das anders aus, vor allem weil bei den in Reihe geschalteten Modulen auf dem Boot das Problem mit der Abschattung steigt

Bei allen Spannungen sinkt auch der Wirkungsgrad bei niedriger Last, es macht also Sinn, viele Panels auf einen Regler zu schalten, um den Wirkungsgrad bei wenig Sonne zu verbessern.

Gruß
Axel

[Zweikapitaene.de]

Mal ne Frage an Norman,

wieviel Batterien möchtest du da mit Laden? 6x 100Watt ist reichlich.

[jogie]

Immer noch nicht die passende Schaltung gefunden ?
Dann würde ich die Kreuzknebelschaltung vorschlagen.