Das Testprojekt

Ich habe schon einige Solaranlagen, aber eine Insel Solaranlage habe ich noch nicht gebaut. Ich möchte in Costa Rica eine Finca mit so einer Solaranlage ausrüsten und vielleicht auch einig Anlagen dort verkaufen.
Zu diesem Zweck baute ich eine Anlage, um Komponenten zu testen, die Funktion und vor allem eine Steuerung, die Verbraucher nach einer Wertigkeitsskala ein und ausschaltet.

Also fangen wir mal an: Ich habe 4 Solarmodule gekauft, Kabel, Stecker, ein Montagesystem und einen einfachen Solarladeregler. Die Module installiere ich auf einem Flachdach mit Trapezblech. So sieht das nach ein paar Stunden Arbeit aus:

Es sind 4 Module a 280W, Polykristalin, die ich recht günstig bekommen habe. Sie werden mit dem Montagesystem ….. montiert, das extra für Trapezblech Montage gedacht ist und recht günstig ist und einfach zu montieren ist.

 

Elektrik

Ich habe einen Kasten installiert, der alle benötigten Komponenten aufnehmen kann: Sicherungsautomaten, Schalter, Netzteile, Relais und die Elektronik.

Die Steuerung

Das Herzstück der Anlage ist die Verbrauchssteuerung!
Ich habe lange im Internet gesucht und nichts gefunden, was meiner Vorstellung genügt hat. So habe ich mich entschlossen, selber eine Steuerung zu bauen, die Verbraucher schalten kann, abhängig von der zur Verfügung stehende Energie der Solarpanels.
Die normale Funktion einer Insel Solaranlage sieht so aus:
Ein Inselwechselrichter konvertiert den Strom der Solarpaneles in Gleichspannung für einen Akkumulator in dem die Energie gespeichert wird. Parallel wird der Strom in 220V Wechselspannung umgewandelt und Verbrauchern zur Verfügung gestellt. Ist nicht genug Solarstrom verfügbar, wird die Energie dem Akku entnommen. Ist der Akku leer, werden die Verbraucher abgeschaltet.
Das ist die Grundfunktion eines normalen Inselwechselrichters.
Wenn ich genügend Solarleistung und einen sehr grossen Akku zur Verfügung habe, funktioniert das auch soweit. In der Praxis ist aber sowohl die Solarenergie wie auch die Speicherkapazität der Akkus beschränkt.
Es braucht also eine Lösung, die Verbraucher intelligent, je nach Wichtigkeit ein und ausschalten kann.
Das Grundkonzept sieht so aus:
Priorität1: Verbraucher die unbedingt nötig sind und mit Strom versorgt werden, bis die Akkukapazität verbraucht ist. (Beleuchtung, Computer, Elektronik, Haushaltsgeräte).
Priorität2: Verbraucher die nicht so wichtig sind, deren Verbrauch aufgeschoben werden kann. (Waschmaschine, Pumpen, Klimaanlage).
Priorität3: Verbraucher die überschüssigen Reststrom, der nicht verbraucht wird aufnehmen. (Warmwasserbereitung).

Um das zu realisieren, braucht es 3 Messparameter:
Der Strom der von der Solaranlage kommt
Der Strom der in den Speicher Akkumulator geht
Der Strom der verbraucht wird

Wenn wir uns die oben genannten Kritierien für die Stromverbraucher ansehen heißt das:
Priorität1: Strom wird entnommen, bis der Akku leer ist.
Priorität2: Strom wird entnommen, bis Die Solarpanels keinen überschüssigen Strom mehr erzeugen, Akku voll geladen.
Priorität3: Reststrom von Priorität1 und Priorität2 ist vorhanden und kann verbraucht werden.

Die Vorgabe: Die Steuerung soll mit allen Invertern funktionieren.
Das heißt, egal welchen Wechselrichter ich benutze, funktioniert das Konzept. Das Problem der meisten Inselwechslrichter am Markt ist: Sie detektieren nicht, wenn überschüssige Energie vorhanden ist, also, wenn der Akku voll ist.
Wie kann das realisiert werden?

Eine adequate Möglichkeit ist, zu überprüfen, ob der Wechselrichter noch Strom in den Akku lädt. In diesem Fall haben wir aber nicht die Information, wie viel überschüssige Energie von den Solarpanels noch zur verfügung steht.
Wenn wir die Spannung des Solarpannels messen, wird die Spannung um so höher sein, je weniger Energie abgenommen wird, proportional zur verfügung stehenden überschüssigen Energie.

Fazit: