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Juli 2023 - Nach 3 Monaten Einstieg in die Photovoltaik- Technik und vielen Gesprächen mit Freunden, Nachbarn und Bekannten, die "soetwas" bereits am Laufen haben, fallen natürlich die Unzulänglickeiten der aktuellen Geräte und Konzepte auf. Das regt die Ideenschmiede an und fordert schlüssige Verbesserungen bei der bereits vorhandenen Technik.
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Die aus der Sonne und aus dem Wind umgewandelte elektrische Energie ist "flüchtig", wenn man sie nicht sofort nutzen kann, es sei denn, man kann sie aufheben / speichern / bunkern.

Eine PV Anlage ohne Speicher /Akku) ist im Prinzip jetzt schon Unsinn. Für die ernsthafte geldsparende Verwendung ist die Leistung zu schwach und die ganz sicher sinnvolle Einspeisung der Energie ins öffentliche 230 Volt Netz ist auf wenige Stunden am Tag begrenzt, soweit überhaupt die Sonne scheint.
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Verlassen wir mal die primitivste Variante des Balkon-Kraftwerks. Es ist einzeln mit 600 oder demnächst 800 Watt nur bedingt brauchbar. Auch das Aufladen eines Akkus tagsüber - egal wie groß oder klein - gelingt nur im Hochsommer.

Betrachten wir mindestens ein Einfamilienhaus oder gar einen Wohnblock. Und schon sind andere Kriterien vorn größerer Bedeutung.

Ich nehme daher meinen Bauernhof mit mehreren Dächern auf mehreren Gebäuteteilen als Musterbeispiel, worauf zumindest ich achten muß.

Das sind die vielen Leitungen von den Panelen zu den MikroWechselrichtern, später zu den Akku-Ladecontrollern und den 230 Volt Anschlüssen der Hausstromversorgung. Weiterhin ist es die Vernetzung der intelligenten Micro-Controller in den einzelnen Geräten über W-LAN und/oder Ethernet über das Hausnetz.

Bei allen Komponenten spielen bei mir die Entfernungen bzw. die Leitungslängen untereinander (teilweise mehr als 40m) eine große Rolle. Die W-Lan Techniken in den aktuellen Microwechselrichtern sind "schwach" und nur für kurze Entfernungen verwendbar.
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Sorry für die vielen Fehler, hier der korrigierte Text :

Als Musterbeispiel nehme ich den "Kostal Piko 5.5" aus 2010, also ein "recht altes" Gerät mit einer Durchleitungskapazität von etwa 5,5 KW. Dieses Konzept geht von einer Vielzahl von verketteten PV-Panelen (je String mehr als 4 Stück) auf dem Dach aus, damit ich für die drei String-Eingänge nur 6 Leitungen vom Dach (oder von den Dächern) herunter verlegen muß. Diese Ab-Leitungen müssen aber Spannungen von bis zu 1000 Volt "vertragen" sowie Ströme von über 10A. Der Wechselrichter sollte so dicht wie möglich an der Hausstrom-Verteilung plaziert sein, damit die benötigte Drehstom-Zuleitung so kurz wie möglich sein kann.

Die von der Sonne gewandelte elektrische Leistung wird über ein fünfadriges Strom-Kabel an das Hausnetz angeschlossen. Das ist der Stand der Technik bzw. der Entwicklung aus dem Jahr 2010.

Aktuell hinzu kommt die Integration des Speichers (Akkus), der vorranging aufgeladen würde. Erst danach wird die verbleibende PV-Leistung ins Haus-Netz eingespeist und über den im Wechselrichter integrierten Loadbalancer auf alle 3 Phasen gleichmässig verteilt.

Ungeklärt ist die Steuerung der Leistungsabgabe aus dem Akku, wenn die Sonne weg ist. Weiterhin ungeklärt ist die Begrenzung der Leistungsabgabe aus dem Akku ins Hausnetz auf eine der Phasen - nämlich auf die eine Phase, an der die Grundlast des eigenen Verbrauchs dran hängt.

Also muß eine Daten-Verbindung zum Haus-Stromzähler des Netzbetreibers hergestellt werden können, der die wirklich jeweils aktuelle Last pro Phase in Watt (VA) in Echtzeit ermittelt (den Momentan"verbrauch" bzw. dei momentane Leistungesentnahme) und über seine Schnittstelle in Echtzeit abgefragt und ausgeben werden kann.
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Die Bedingung war ja, keine gebunkerte PV-Leistung aus dem Akku ins öffentliche Netz einspeisen, sondern selbst "verbrauchen".
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Der große Nachteil ist die Ausfallsicherheit dieses einen Gerätes. Ist da der Wurm drinnen - so wie in den Kostal Wechselrichtern -, geht nichts mehr.
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Wie aus dem vorigen Absatz erkennbar, ist die Ausfallsicherheit ein schlagendes Argument. Weiterhin kann solch eine Farm in Stufen/Schritten aufgebaut und erweitert werden. Auch sind die Kosten deutlich geringer, weil die Komponenten erheblich preisgünstiger zu kaufen sind. An mechanisch unkritischen Orten kann man die PV-Elemente selbst installieren, das spart ebenfalls Kosten.

Die Frage ist nur, mit welchem Aufwand muß ich rechnen, solch eine Farm (von der etwa gleichen Größe wie im Absatz oben drüber = 5.5KW und Drehstrom) samt einem gemeinsamen Speicher zu betreiben ?

Natürlich haben diese dezentralen Konzepte auch Nachteile. Die Mikrowechselrichter sollten möglichst nah an den (beiden) Panelen plaziert sein. Bei 30 Volt PV-Spannung ist jedes Volt Verlust ein Manko. Dort sollen auch die Laderegler angeschlossen werden, deren Leitungen zusammengeführt zum zentralen Speicher führen. Von jedem Wechselrichter braucht es eine 230 Volt Verbindung zum nächstmöglichen Netzanschluß.

Eine wichtige Frage ist : Welcher der Wechselrichter versorgt die Grundlast des Hausnetzes bei Dunkelheit aus dem Akku - bis der leer ist.
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Das bedeutet, die aktuellen Daten des Hausstromzählers, jedes einzelnen MWR und der einzelnen Ladecontroller sowie des einen Entladecontrollers müssen in einem zentralen Micorcomputer zusammengefaßt und ausgewertet werden.
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Weiterhin müsste die sinnvolle Einspeisung in ein ganz normales Drehstromnetz mit der intelligenten Messung der momentanen Leistungsentahme gekoppelt werden, damit die Load-Balancer- Elektronik die Grundlast auf allen drei Phasen optimiert erkennen und einspeisen kann.

Derzeit ist solch ein Konzept noch Zukunft, weil die Chinesen "keinen" in deren Software reinschaun lassen wollen.
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In vielen Ländern rund um Deutschland ist es bereits Standard, daß die Leistungsentnahme aus dem öffentlichen Netz je nach Auslastung und Verfügbarkeit der elektrischen Energie von Kraftwerken, Windgeneratoren und PV-Anlagen unterschiedlich berechnet wird, also mehr als 4 Tarife "stundenweise !!!" ferngesteuert - samt Steuersignalen und e-mail Benachrichtigung - umgeschaltet werden. Deutschland hinkt hier (schon wieder) meilenweit hinterher, auch als Hochtechnologie-Land, alles sehr bescheiden.

Der Druck wächst, daß auch bei uns endlich moderne Stromversorgungsstechniken eingeführt werden. In der Mittagssonne müsste der Preis pro kWh deutlich sinken, denn da ist genügend Leistung verfügbar, ebenfalls bei starkem Wind und des Nachts.

In den "Hochverbrauchszeiten" darf der Stom aus der Steckdose durchaus doppelt so viel kosten wie in den Leerlaufzeiten, den Zwischenzeiten und des Nachts.
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Das alles muß unser zentraler Microcontroller auch erkennen (oder gemeldet bekommen) und verarbeiten können. Ein intelligentes Hochlast-Relay schaltet den/die Stromkreis(e) für die Waschmaschine und den Trockner und den Warmwasserboiler dann erst ein, wenn auf die geringste Preisstufe umgeschaltet wurde (natürlich für mindestens 1 Std.). Diese Technik der Lastumschalter gilt natürlich auch für den einzelnen großen Wechselrichter weiter oben.

Vergessen hatte ich anzufügen, daß bei Drehstomanlagen der zentrale Microcontroller im 3-Phasen Load-Balancer direkt an der Einspeise-Stelle im Hausnetz wohnen muß und daß dort alle internen Meßwerte und externen Steuersignale zusammen treffen.

Am Ende bedeutet es, die Software in unseren Komponenten muß quell-offen und über lange Zeit upgrade-fähig sein. Auch müssen alle diese (öffentlichen) Informationen über standardisierte Schnittstellen abgerufen werden können oder über ein "push"-System verteilt werden. Die stundenweise aktuellen Infos sind ja von Netzbetreiber zu Netzbetreiber erheblich unterschiedlich.
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