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Speicher.md,Komp.md,index.md Batterie-WR: neuer Abschnitt zum WR-Betr…
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…ieb an Batterie, mit erweitertem Inhalt
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DDvO committed Apr 26, 2024
1 parent 5ecd8f3 commit 70b893e
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Showing 3 changed files with 93 additions and 25 deletions.
17 changes: 3 additions & 14 deletions Solar/Komp.md
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Expand Up @@ -149,7 +149,7 @@ und auf allen MC4-Buchsen ein "-", was für PV-Module passt, aber
für den Wechselrichter (also auf Seite des Verbrauchers) genau verkehrt ist.
![Bild: MC4-Anschluss Wechselrichter](MC4-Anschluss_Wechselrichter.png){:width="798"}
<!-- https://www.photovoltaikforum.com/thread/159926-hoymiles-300-polarit%C3%A4t-falsch-beschriftet/?postID=3585375#post3585375 -->
Leider ist z.B. auf Hoymiles-Mikrowechselrichtern kein Hinweis zur richtigen
Leider ist z.B. auf vielen Hoymiles-Wechselrichtern kein Hinweis zur richtigen
Polung angebracht, aber zum Glück geht er nicht kaputt, wenn man ihn verpolt.

Generell sollten die Solarkabel, also die Verbindungen der Module
Expand Down Expand Up @@ -288,19 +288,8 @@ HM-600:
> 1. Bedeutet das, dass egal wieviel Strom anliegt nur 11,5&nbsp;Ampere verarbeitet / abgenommen werden können.
> 2. Lassen Sie bitte den Strom nicht über 15A ansteigen, da dies den Wechselrichter beschädigen kann.
Dies alles gilt im Prinzip auch dann, wenn ein Solar-Mikrowechselrichter
statt an PV-Module an eine Batterie als Stromquelle angeschlossen wird,
welche meist wesentlich mehr Strom (z.B. 100 A) liefern kann.
Der Einschaltstrom des Geräts hält sich entgegen mancher Befürchtungen
in Grenzen &mdash; ich konnte je nach Modell max. 1,5&nbsp;A messen.\
Die üblichen Hoymiles-Geräte, z.B. HM-800, funktionieren an einer Batterie
erfahrungsgemäß ohne Probleme. Auch ein Deye Sun 600, wobei der nicht selbst
regelbar ist und dann konstant 270&nbsp;W je Eingang liefert.
Ein Eingang meines billigen Mars Rock SG-700W hat den Test allerdings nicht
bestanden und ist nun tot, nachdem sich das Gerät beim Hochfahren des MPPT
überlastet hat.\
Wer da auf der sicheren Seite sein will, kann je Eingang eine auf die gegebene
maximale Belastbarkeit abgestimmte Sicherung (z.B. 15&nbsp;A) dazwischenschalten.
Besondere Hinweise zum Betrieb eines Solar-Mikrowechselrichters an einer
Batterie gibt es in einem [anderen Abschnitt](Speicher.md#Batterie-WR).

Übrigens ist es bei einem HM-1500 und der Verwendung von drei großen Modulen
mit gleicher Ausrichtung merkwürdigerweise besonders günstig, das dritte Modul
Expand Down
100 changes: 89 additions & 11 deletions Solar/Speicher.md
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Expand Up @@ -33,6 +33,7 @@ lang: de
- [Zusammenfassung und Effizienzbetrachtung](#Effizienz)
- [SSG-Speicherlösungen im Eigenbau](#Eigenbau)
- [Implementierung der Speicher-Regelung](#Regelungsimplementierung)
- [Betrieb eines Mikrowechselrichters an einer Batterie](#Batterie-WR)
- [Einfache und günstige Lösung: OpenDTU-OnBattery](#OpenDTU-OnBattery)
- [Weiteres Beispiel für DC-gekoppelten Speicher](Bsp.md#SSG-DC-gekoppelt)

Expand Down Expand Up @@ -1014,7 +1015,7 @@ derzeit um einen Eigenbau nicht herum, allein schon wegen der Batteriepreise.
Außerdem muss man sich technisch gut auskennen und einige Arbeit investieren,
um eine effiziente Regelung hinzubekommen.
In diesem Abschnitt einige Hinweise und Beispiele,
wie es gelingen kann und wie es nicht wirklich effizient wird.
wie es gelingen kann und wie es (nicht) wirklich effizient wird.

#### Implementierung der Speicher-Regelung {#Regelungsimplementierung}

Expand Down Expand Up @@ -1080,6 +1081,88 @@ Weitere Möglichkeiten sind der [iobroker](https://www.iobroker.net/?lang=de#de/
und das Projekt [Solaranzeige.de](https://solaranzeige.de/) für Raspberry Pi.


#### Betrieb eines Mikrowechselrichters an einer Batterie {#Batterie-WR}

Wie im Abschnitt zum [Anschluss von PV-Modulen](Komp.md#Anschluss) näher
ausgefährt, muss unbedingt die maximale Wechselrichter-Eingangsspannung
eingehalten werden, während der erlaubte Eingangsstrom weniger kritisch ist.
Die Verwendung eines Solar-Mikrowechselrichters zur Ausspeisung der in einer
Batterie gespeicherten Energie ist bei den meisten Modellen nicht vorgesehen.
Das kann zu besonderen Effekten führen, nachdem eine Batterie
deutlich höhere Ströme (meist über 100&nbsp;A) liefern kann als PV-Module.

Beim Anschließen eines Wechselrichters werden eingangsseitig im Gerät relativ
große Kondensatoren aufgeladen (bei Hoymiles mit 4 × 2,7&nbsp;mF je Eingang).
Bei direkter Verbindung an eine Batterie erreicht aufgrund ihres sehr geringen
Innenwiderstands je nach Batterie, BMS, Verkabelung und Wechselrichter-Modell
die Spitze des Einschaltstroms (engl. _inrush current_) innerhalb der ersten
Millisekunde oft [mehr als 250&nbsp;A](https://www.photovoltaikforum.com/thread/206537-hoymiles-hm-350-von-51-2v-akku/?postID=3718575#post3718575),
und zwar auch deutlich über das hinaus, was BMS und ggf. eine
zusätzliche Sicherung an (Dauerstrom-)Begrenzung geben.
Das macht sich durch einen Einschaltfunken bemerkbar.
Viele befürchten zumindest längerfristig ein gewisses Beschädigungsrisiko.
Um das auszuschließen, kann man beim Anschließen des Wechselrichters den Eingang
zum [*Sanftanlauf*](https://de.wikipedia.org/wiki/Sanftanlauf#Mit_Widerstand)
(engl. _soft start_) „vorladen“, wozu es relativ einfache Möglichkeiten gibt:
* Wenn vorhanden, eine entsprechende Soft-Start-Funktion der Batterie nutzen.
* Die Verbindung zunächst nur über einen
[Widerstand mit ca. 500&nbsp;Ohm und 5&nbsp;W Belastbarkeit](
https://www.photovoltaikforum.com/thread/185071-notwendigkeit-eines-vorschaltwiderstands-pre-charge-resistor/?postID=3718427#post3718427)
herstellen, der nach ein paar Sekunden überbrückt wird,
etwa mit einem Leitungsschutzschalter.
* Bei DC-Kopplung den Wechselrichter-Eingang tagsüber erst mal über den
Solarlader mit den PV-Modulen verbinden und dann erst die Batterie zuschalten.\
Allerdings sind für Kondensatoren
[transiente Ströme &mdash; auch sehr große &mdash nicht schädlich](
https://github.com/helgeerbe/OpenDTU-OnBattery/discussions/528#discussioncomment-9191932).
Allenfalls die Zuleitungen könnten bei extrem hohen Strömen leiden,
aber die Eingangs-Leiterbahnen von Solarwechselrichtern wie denen von Hoymiles
sind sehr massiv. Also kann man sich bei den üblichen Solarwechselrichtern
einen Schutz vor hohem Anschluss-/Einschaltstrom einfach sparen.

Ein anderes Risiko ist, dass die MPPT-Regelung eventuell nicht ausreichend
bzw. nicht schnell genug auf ein überhöhtes Stromangebot reagiert, womit ihr
Innenwiderstand zu lange zu niedrig bleibt, was z.B. Leistungstransistoren
zerstören kann.
Um das auszuschließen, kann eine generelle Strombegrenzung z.B. durch einen
DC-DC-Wandler vorgeschaltet werden, was allerdings aufwendig ist
und zu ständigen Leistungsverlusten führt.

Die üblichen Hoymiles-Geräte, z.B. HM-300, HM-800 und HM-1500,
funktionieren an einer 24 V Batterie nach der Erfahrung vieler Nutzer
auch ohne besondere Maßnahmen <!-- zumindest vorerst scheinbar--> problemlos.
Auch z.B. ein Deye Sun 600, wobei der nicht dynamisch regelbar ist
und dann konstant etwa 270&nbsp;W je Eingang liefert.
Ein Eingang meines billigen Mars Rock SG-700W hat den Test allerdings nicht
bestanden und ist nun tot, nachdem sich das Gerät beim Hochfahren des MPPT
nach ein paar Sekunden überlastet hat.

Auf jeden Fall ist v.A. zum Brandschutz bei möglichen Kurzschlüssen
empfehlenswert, möglichst nahe am Ausgang der Batterie eine passend
dimensionierte Sicherung bzw. Schutzschalter (mit z.B. 63&nbsp;A) einzusetzen.

Bei Hoymiles-Wechselrichtern gibt es an 24&nbsp;V Batterien allerdings ein
weiteres Problem: Bei höheren Limit-Werten (also im oberen Leistungsbereich)
kommt es zu [groben Abweichungen vom Sollwert](
https://www.photovoltaikforum.com/thread/221194-hm-400-an-batterie-limitierung-%C3%BCber-opendtu-eigenartig/?postID=3660691#post3660691).
Die Erklärung dafür ist, dass sie an jedem Eingang eine interne Strommessung
haben, bei der ab 10&nbsp;A Eingangsstrom allmählich eine Sättigung eintritt.
<!-- https://www.photovoltaikforum.com/thread/221194-hm-400-an-batterie-limitierung-%C3%BCber-opendtu-eigenartig/?postID=3696396#post3696396 -->
Das entspricht (bedingt durch den Wirkungsgrad) bei 25,5&nbsp;V Eingangsspannung
etwa 240&nbsp;W Ausgangsleistung je Eingang.
Bei einem HM-300, der nur einen Eingang hat, entspricht das 70% Limitierung.
Über diesem Wert steigt bis etwa 77% Limitierung die reale Ausgangsleistung
überproportional an, während die über die DTU (data transfer unit) gemeldete
Ausgangsleistung langsamer steigt, und zwar auf knapp 240&nbsp;W.
Jenseits der 77% stagniert die gemeldete Eingangs- und Ausgangsleistung, und
die tatsächliche Ausgangsleistung verbleibt bei knapp 320 W.\
Um Feedback über die tatsächliche aktuelle Ausgangsleistung des Hoymiles zu
erhalten, sollte man da also nicht den über die DTU gelieferten Daten trauen,
weil sie besonders bei höheren Werten stark von der Realität abweichen.
Stattdessen kann man sehr gut z.B. einen Shelly Plus 1PM verwenden,
welcher verlässliche Daten im Sekundentakt bietet.


#### Einfache und günstige Lösung: OpenDTU-OnBattery {#OpenDTU-OnBattery}

Inzwischen gibt es eine relativ einfache und kostengünstige Möglichkeit, mit
Expand Down Expand Up @@ -1768,21 +1851,16 @@ der PV-Ertrags- und Geräte- Daten als auch zum [Steuern](
https://community.symcon.de/t/modul-beta-hoymiles-modulwechselrichter-mit-opendtu/130965)
des Wechselrichters verwenden.

Leider ist die Reaktionszeit eines Hoymiles-WR auf Änderungen des
Leider ist die Reaktionszeit eines Hoymiles-Wechselrichters auf Änderungen des
(relativen oder absoluten) Limits recht lang und auch noch sehr ungleichmäßig:
er braucht meist etwa 5 bis 10, teils aber auch über 20 Sekunden,
um den eingestellten Wert (hoffentlich) zu erreichen.
Und wenn man zu schnell (z.B. nach 3 Sekunden) wieder neue Limit-Werte setzt,
verhält er sich teils chaotisch.
So ist durch seine Trägheit keine sehr flinke und exakte Regelung möglich.\
Zudem kommt es beim Betrieb an einer 24&nbsp;V Batterie bei höheren Limit-Werten
(also im oberen Leistungsbereich) teils zu [groben Abweichungen vom Sollwert](
https://www.photovoltaikforum.com/thread/221194-hm-400-an-batterie-limitierung-%C3%BCber-opendtu-eigenartig/?postID=3660691#post3660691).
Um Feedback über die tatsächliche aktuelle Ausgangsleistung des Hoymiles zu
erhalten, sollte man da auch nicht den über die DTU gelieferten Daten trauen,
weil sie besonders bei höheren Werten stark von der Realität abweichen.
Stattdessen kann man sehr gut z.B. einen Shelly Plus 1PM verwenden,
welcher verlässliche Daten im Sekundentakt bietet.
Zudem kommt es an einer 24&nbsp;V Batterie zu Problemen mit der Limitierung,
die am Ende des [Abschnitts zum Betrieb an einer Batterie](#Batterie-WR)
beschrieben sind.

{:style="clear:both"}

Expand Down Expand Up @@ -1910,7 +1988,7 @@ LocalWords: metadata add Austria description bagatellgrenze Loadprofiles
LocalWords: Yong Hui Green SolarPower backup net metering MPP Tracker SusEnergy
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LocalWords: my var pl zip load capacity feed spill deg magazine OC SC
LocalWords: my var pl zip load capacity feed spill deg magazine OC SC inrush
LocalWords: data transfer solar cut cells open short circuit voltage lim WLite
LocalWords: Ruecklaufsperre mdash Ueberlastung overpaneling LocalWords OW Heat
LocalWords: Bestrahlungsstaerke curves under different levels irradiation state
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1 change: 1 addition & 0 deletions Solar/index.md
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Expand Up @@ -226,6 +226,7 @@ Lizenzkürzel:
- [Zusammenfassung und Effizienzbetrachtung](Speicher.md#Effizienz)<a name="SSG-Speicher-Effizienz"></a>
- [SSG-Speicherlösungen im Eigenbau](Speicher.md#Eigenbau)<a name="SSG-Speicher-Eigenbau"></a>
- [Implementierung der Speicher-Regelung](Speicher.md#Regelungsimplementierung)<a name="Regelungsimplementierung"></a>
- [Betrieb eines Mikrowechselrichters an einer Batterie](Speicher.md#Batterie-WR)<a name="Batterie-WR"></a>
- [Einfache und günstige Lösung: OpenDTU-OnBattery](Speicher.md#OpenDTU-OnBattery)<a name="OpenDTU-OnBattery"></a>
- [Ladung des Stromspeichers](Speicher.md#Ladung)<a name="Ladung"></a>
- [Konstanteinspeisung](Speicher.md#Konstanteinspeisung)<a name="Konstanteinspeisung"></a>
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