Immer wieder kommt es vor, dass man ohne Stromaschluss, in der „freien“ Natur, funken will. Amateurfunker sitzen nicht nur in ihren Shacks, sondern sind auch draußen aktiv. Wie bei vielen Outdooraktivitäten geschieht das meist bei herrlichem Sonnenschein. Jetzt könnte man ein Notstromaggregat für den notwendigen Strom nutzen. Aber vielleicht stört das die Nachbarn. Da liegt es nahe, den benötigten Strom aus einem Akku zu nehmen und den Akku gleichzeitig mit einem Solarpanel zu laden. Die Idee ist nicht neu. Im Camping wird dies schon lange genutzt, warum also nicht fürs funken.
Leider stört auch meine Anlage auf den wichtigen Amateurfunkfrequenzen. Mein Ziel ist es meine Anlage zu entstören. Der S-Wert des Grundrauschen, ohne eingeschaltete Photovoltaikanlage, liegt bei ca. S4 bis S5 an einer W3DZZ.
Ergänzung: Problem gelöst! – Siehe Text unten.
Durch eine Fritz-Steckdose kann ich die Solaranlage aus der Ferner Ein- und Ausschalten. Deutlich ist der Anstieg des Rauschen und Knistern zu sehen und zu hören. Das Geräusch ist ein Prasseln und Knistern. Um festzustellen ob es sich um eine Photovoltiakanlage handelt, kann man die Sonneneinstrahlung beobachten. Eine Wolke, die die Platte verdunkelt, reduziert die Ströung deutlich. Wenn die Spannung der Platte unter 20 Volt fällt schaltet sich der Wechselrichter auch selbständig ab und die Störung ist weg. Darum sollte man den Sonnenuntergang beobachten. Wenn die Störung nach Sonnenuntergang nachlässt, ist es eine Solaranlage. Bei voller Sonneneinstrahlung erzeugt meine Anlage sehr viel Strom, was mich freut aber auch sehr viel Störungen was nicht so erfreulich ist.
Meine Solaranlage hat zwei Platten Canadian Solarmodul Monokristallin 370Wp (AL) CS-3LHIKU-370-A mit einer Leistung von 370 Watt je Platte. Da die Platten zusammengeschaltet sind, kann man die Leistung addieren. Dieser Wert ist aber ein rein rechnischer (Werbung) Wert der niemals erreicht wird. Darum bleibt man unter den genehmigungsfreien 600 Watt.
Die Leistung von Solarplatten wird in Watt pro Stunde angegeben. Das heißt die Leistung addiert sich in einer Stunde. Scheint 1 Stunde lang die Sonne perfekt, ohne Abschattung, auf die Platte würde man 300 Wh erzeugen. Bei 10 Stunden Sonnenschein wären, dass 3kWh. Das ist aber ein rechnischer Wert. Denn die Leistung ist abhängig von der Stärke der Einstrahlung und der Dauer. Nun ist es ja so, dass die Sonne auf- und untergeht und dass es Wolken am Himmel gibt, die die Sonneneinstrahlung ständig ändern.
So kommt ein Diagramm (mit der Fritz-Steckdose erzeugt) zustande in dem die Leistung bis Mittag (Sonne steht senkrecht auf den Platten) ansteigt und bis zum Sonnenuntergang absteigt. Dazwischen kommt es zu einer Mindererzeugung wo Schatten von Wolken auf die Platten fallen.
Bei mir kommt noch hinzu, dass gegen 17 Uhr eine schöne große Kastanie ihren Schatten auf die Platten wirft. Addiert man jetzt die einzelnen Balken kommen ganz andere Werte zustande. In diesem Beispiel sind es 3,30kWh (mit zwei Platten) die man am Tag erzeugt hat. Das hört sich schon richtig gut an.
Die Software von SOLARMAN erzeugt ebenfalls viele Daten mit der die Erzeugung der Energie visualisiert werden kann.
Interessanter Weise werden hier ganz andere Leistungsdaten angezeigt. Auf der linken Seite, auf der Y-Achse, stehen jetzt Werte von größer 500 Watt. Aber genau hier liegt eine kleine Falle. Es sind Echtdaten, also genau zu diesem Zeitpunkt der Messung und nicht auf eine Stunde addierte. Auf der X-Achse stehen mehre Daten und diese werden nicht auf eine Stunde addiert. Das Ergebnis ist aber das gleiche. Die Sonne scheint gegen 12 Uhr am stärksten und erzeugt mehr als 500 Watt und sobald der Schatten auf die Platten fällt, fällt der Ertrag auf unter 200 Watt und sogar weiter runter auf ca. 50 Watt.
Fritz-Steckdose zeigt die aktuelle Leistung an
Aber auch die Fritz-Steckdose zeigt die aktuelle Leistung an. Leider nur für eine Stunde und deren Verlauf. Die Skala kann man nicht ändern. Dafür gibt es ja die o.g. Gesamtübersicht die man sich anzeigen oder per Mail zukommen lassen kann.
Die mitgelieferte SOLARMAN Software kann die erfassten Daten noch viel besser darstellen. Eine Beschreibung dieser Software kommt vielleicht noch. Aber hier geht es um die Bewertung der Energiedaten. Erst nach einer gewissen Zeit kann man die Daten richtig auswerten. In der Monatsauswertung ist deutlich ersichtlich, dass es Sonnen- und Regentage gibt. Und dass der Ertrag durchaus nicht gleich ist. Erst so sind Durchschnitt und Summenwerte ersichtlich und verständlich. Im August habe ich 99 kWh Strom erzeugt. Wenn man den aktuellen Strompreis in der Software einträgt, erhält man auch noch ein Ertrag von 30 € im Monat.
Mit etwas Kopfrechnen und optimistischer Wetterprognose hat sich die Anlage in 3 Jahren amortisiert. Das ist aber auch nur ein rein theoretischer Wert. Denn wer weiß schon wie das zukünftige Wetter aussieht. Aber dafür gibt es ja die Software die ständig den Ertrag ausrechnet. Ein gutes Gefühl bringt auch, dass ich jetzt schon 0,17 Bäume gepflanzt habe.
Durch diese Daten inspiriert, möchte man nun wissen wieviel Energie man davon selbst verbraucht hat. Um die Daten zu vergleichen, brauch man nur täglich sein Elektrozähler ablesen und den täglichen Wert zu ermitteln. In den Sommermonaten liegt mein Strombedarf bei 4kWh täglich. Dies ist aber auch nur ein Mittelwert. Die Waschmaschine und Geschirrspüler am Wochenende verschieben diese Werte deutlich nach oben.
Hier ist deutlich zu erkennen, dass ich die erzeugte Energie auch selbst verbrauche. Am 11.08. habe ich mehr erzeugt als ich verbrauche. Dies wird dann ins Netz gespeist.
Wie stellt man nun fest, ob die Energie selbst genutzt wird. Dazu ist es notwendig ein modernen Elektrozähler zu haben, der in beide Richtungen messen kann. Wenn Energie verbraucht wird, blinkt am Zähler eine rote LED. Je mehr Strom man zieht um so schneller blinkt die rote LED. Im Menü kann man sich auch die momentane Leistung, in Ampere, anzeigen. Im Display ist aber auch noch das Zeichen A+ markiert. Das bedeutet man zieht Energie vom Energiebetreiber. Wenn man jetzt seine Energie einspeist, vorausgesetzt man brauch weniger Energie als man selbst erzeugt, dann leuchtet die LED ständig und das Zeichen A- ist markiert. Kurz gesagt, der Zähler steht still und die Standbygeräte im Haus werden von der eigenen Anlage mit Energie versorgt.
Die Anlage speist jetzt 150 Watt ins Netz ein und der Rest wird selbst verbraucht. Unter dem Zeichen A- ist jetzt das Dreieck. Das Signalisiert die Einspeiserichtung. Mit den blauen Tasten kann man sich noch weitere Werte anzeigen lassen. Dies sind aber nur Momentanwerte.
Mittels Kaffeekocher habe ich die Umschaltung beobachtet. Solange der Kocher das Wasser erwärmt, holt er sich die notwendige Energie aus dem Netz und sobald der Kocher aus ist, schaltet der Zähler gleich wieder um.
Die SOLARMAN – Software stellt sehr anschaulich die Energieerzeugung dar. Es lohnt sich die Software APP zu installieren und die Daten einzugeben.
Auch die zurückliegenden Daten ergeben ein gutes Bild. Tägliche, Monatliche und Jährliche Daten lassen die Effektivität einer Anlage besser bewerten.
Für mich hat sich die Anlage bereits bewährt und ich bin zufrieden mit der Anschaffung.
Ergänzung im Herbst. Da nun die Sonne deutlich tiefer steht, werfen die Bäume ein Schatten auf die Module. Auch wenn die Bäume keine Blätter mehr haben, wirkt sich der Schatten auf die Produktion aus. Die Leistung hat sich ca. halbiert. Aber es reicht immer noch für die vielen Standby Geräte im Haus und für das Relais BDØBRB. Die Regentage sind auch zu erkennen.
Meine Anlage besteht aus zwei Platten zu je 300 Watt. Dies ist ein rein theoretischer Wert. Diese Leistung wird nur bei absolter optimaler Ausrichtung und direkter Einstrahlung erreicht.
Solarplatte
Canadian Solarmodul Monokristallin 370Wp (AL) CS-3LHIKU-370-AL
Wechselrichter
BW-MI600 Ein-Phasen-Inverter Bosswerk GmbH
Befestigung
Aufständerung Dreieck 25 Grad (mit Modulklemmen, Imbus Zylinderschrauben und Nutenstein M8 sowie Sechskantschrauben M10)
Beschwerung
Rasenkantensteine
Software
Solarman APP, Fritz-Steckdose
Prinzipschaltung
Der Wechselrichter BW-MI600 hat ein weiterer Anschluss zum zusammenschalten weiterer Wechselrichter. Die zusammenschaltung wird in der Bedienungsanleitung als String bezeichnet. Mein Wechselrichter hat zwei Anschlüsse für je eine Platte. Damit kann ich zwei Platten an einem Wechselrichter schalten. Jede Platte benötigt einen eigenen Anschluss für Plus und Minus.
MI600
Jede Platte hat eine eigene Serialnummer. Jede Platte kann einzeln in ihrer Funktion überwacht werden. Deshalb sollte man wissen welche Platte an welcher Stelle montiert ist. Sollte eine Platte beschädigt sein muss man ja wissen welche das ist.
Die Stecker heißen MC4 und sind verpolungssicher. Das heißt der Plus Stecker passt auch nur an den Pluspol. Durch den Gummiring sind die Anschlüsse auch Regendicht. Zum Öffnen der Stecker benötigt man ein Adapter. Diesen kann man kaufen oder in Heimarbeit selbst herstellen.
Wie zu erkennen ist, hat der Wechselrichter viele Kühlrippen. Das bedeutet, dass dieser beim Betrieb warm wird. Deshalb den Wechselrichter im Schatten und Frei montieren. Unter den Platten ist meistens Schatten und der Wind kann den Wechselrichter kühlen. Natürlich geben die Kabellängen den Montageort vor. Aber es gibt auch Verlängerungskabel die ein anderen Montageort ermöglichen. Dann sollte man die Montagehinweise beachten.
Die Anlage soll auf einem Flachdach aufgestellt werden. Ziel sollte es sein, die Anlage leicht zu Errichten und Erfahrungen zu sammeln und dann weitere Entscheidungen zu treffen. Ich gehe nicht in die Diskussion über den richtigen Winkel und Ausrichtung ein. Da gibt es bereits genug Material. Auch ist es für jeden Standort anders. Viele Diskussionen fallen in die Kategorie ob eine Uhr 10 Sekunden vor oder nachgeht oder ob die Temperatur 0,2 Grad mehr oder weniger ist. 96 % Wirkungsgrad ist für mich ausreichend.
Im Sortiment der Halterungen für Photovoltaikanlagen gibt es aus Aluminium bestehende Dreiecke. Diese lassen sich leicht bearbeiten und benötigen keine weitere Pflege wie z.B. Rostschutz. Damit die Platten nicht wegfliegen, sollten sie beschwert werden. Im Internet werden Gehwegplatten vorgeschlagen. Ich entschied mich für Rasenkantensteine, denn ich wollte die Rahmen zusätzlich festschrauben.
FreeCAD Zeichnung – Gestell auf Rasenkantensteine
Befestigung Photovoltaik auf dem Flachdach
Verschraubung
Durch diese Art der Befestigung kann man die Platten besser zur Sonne ausrichten. Man sollte aber niemals an den Platten das Gebilde anheben oder anfassen. Lieber die Platten demontieren und dann das Gestellt bewegen. Es könnten kleine Spannungsrisse durch die Belastung und Verformung entstehen. Die Horizontalen Aluminiumleisten haben ein besonderes Profil. Die eine Seite nimmt die Verschraubung (Mutter/Schraube) auf und die andere Seite die Befestigung der Platten (Imbus/Nutstein). Die Platten sind nur festgeklemmt. Also niemals an den Platten etwas bohren.
Der Kopf der Mutter passt genau in die Nut.
Die Mutter passt genau in die Nut
Vergesst bitte nicht eine zusätzliche Mutter einzusetzen. Diese ist für den Gleichrichter unter der Platte. Beim Transportieren der Platten holt euch wirklich Hilfe. Auch wenn sie weniger als 20kg wiegen einmal irgendwo angestoßen und schon sind, durchaus nicht sichtbare, Risse und Beschädigungen.
Die Platten werden von oben verschraubt
Nutenstein für 8mm Imbus
zwei Platten sind montiert
An der Unterseite befinden sich jeweils zwei Kabel. Ein Plus und ein Minus Kabel. Bei meiner Anlage sind beide Kabel schwarz. Man brauch sich auch kein Kopf machen, welches Kabel wohin. Die Stecker MC4 passen nur in das zugehörige Ende. Ein verpolen ist also nicht möglich. Die Stecker sind auch schön Wasserdicht wenn man die Nasen hörbar klicken hört. Um diese Stecker wieder auseinanderzubekommen solltet ihr euch ein Adapter bestellen.
Wechselrichter mit WLAN Antenne
Jeweils zwei Kabel gehen in den Gleichrichter und ein Stromkabel kommen aus dem Wechselrichter. Mein Wechselrichter hat Anschlüsse für zwei Platten und ein weiterer Anschluss für weitere Wechselrichter. Somit ist eine Erweiterung durchaus möglich.
Die WLAN Antenne hat auch ein Gummiring und ist somit geschützt. Die Befestigung ist etwas fummelig aber man bekommt sie trotzdem fest.
Ein großer Teil meiner Zeit kostete die Einbindung ins eigene WLAN-Netz. Schließlich sendet die Anlage die Daten zu einem Provider der die Daten in einem APP und auf dem Computer darstellt. Dies werde ich in einem anderen Artikel beschreiben.
Nachdem die Anlage fertig montiert war, habe ich den Stecker nicht direkt in die Steckdose gesteckt, sondern habe eine Fritz-Box-Steckdose genutzt. Man kann auch ein anderes Strommessgerät nutzen. Aber wenn man mit der Fritzbox bereits Erfahrungen hat ist es ein leichtes dies zu implementieren. So eine Steckdose kann in zwei Richtungen messen. Und genau das wollen wir ja. Ein weiterer Vorteil ist die Abschaltung der Anlage aus der Ferne.
Fritz-Steckdose an einer Photovoltaik
Echtzeitanzeige Leistung und Spannung
Sobald Licht auf die Anlage fällt, und die Spannung mehr als 20 Volt ist, erzeugt sie Strom. Mit einem Zangenamperemeter kann man die Stromstärke der einzelnen Platte messen.
Zangenamperemeter 7,9 A
Somit liefert die Anlage Strom. Vorausgesetzt es fällt Sonne auf die Platten. Die Auswertung und Interpretation der Daten erfolgt in einem anderen Artikel.
Wichtig ist hier, dass der Aufbau wirklich leicht selbst durchgeführt werden kann. Man muss nur etwas bohren und fertig konfigurierte Kabel zusammenstecken. Es ist wirklich ein Balkonkraftwerk. Weitere Diskussionen zur richtigen Steckdose und Optimierung könnt ihr selbst im Internet lesen.
Solltet ihr nicht sicher sein im Umgang mit Strom, solltet ihr euch ein Elektriker holen!
