Batteriespeicher für Daheim (Parallel zur öffentlichen Stromversorgung)

Hi,

ich bin ganz neu hier im Forum und hoffe von euch ein paar Tipps zu bekommen. Ich beschäftige mich zur Zeit viel mit unserer elektrischen Gegenwart & Zukunft. Ich glaube eine rasante Entwicklung zu beobachten und hoffe das sich das alles bald auch zumindest ohne Mehrkosten zu den bestehenden Systemen umsetzen lässt.

Meine aktuelle Situation:

• Ich und meine Frau haben ein Haus, südliche Ausrichtung und noch keine Photovoltaikanlage. Ich beginne also auf der "grünen Wiese" und bin somit noch von keinem bestehendem System abhängig an das ich meine Pläne anpassen muss - Naja, das Haus steht schon und ist nach Süden ausgerichtet, hat ein Pultdach das 5° nach Norden abfällt, eine Doppelgarage und Keller - alos allerhand Platz für Ausrüstung und eine Wärmepumpe mit Fußbodenheizung.
• Demnächst möchte ich mir einen BMW i3 zulegen und dann habe ist mein Leben praktisch nur noch vom vorhandensein elektrischer Energie abhängig.
• Ich bin neugierig, technisch belastbar und bereit mich mit der Thematik ausgiebig zu beschäftigen.

Mein Ziel:

Ich Möchte einen Teil meines Energiebedarfs selbst über Photovoltaik decken. Zum Autofahren, zum Heizen und zum Wohnen. Vielleicht kann ich dann im laufe der Zeit ganz stromautark werden.

Und so habe ich mir das mal grob überlegt:

Ich möchte keine fertigen Systeme beziehen, weil sich diese gerade sehr schnell weiterentwickeln und scheinbar auch nicht besonders kompatibel zu sein scheinen. Standards konnte ich noch nicht viele entdecken. Ich habe auch einen alten VW T3 als umgebauten Camper und der hat vergangenes Jahr eine 8S LiFePO4 Bordbatterie mit 60Ah bekommen. Mit der habe ich so meine ersten Erfahrungen gesammelt, auf der ich nun aufbauen möchte.

Im ersten Schritt möchte ich eine PV-Anlage installieren und die daraus gewonnene Energie in einer LiFePO4 Batterie speichern. Ich möchte mit einem kleineren System beginnen, um die Investitionskosten niedrig zu halten (ich schwimme im Wasser, nicht im Geld). Bei der PV-Anlage gehe ich von ca. 3kWp aus. Ich möchte den Solargleichstrom - ohne Wechselrichter - direkt in der Speicherbatterie sammeln. Aus der Batterie soll der Strom bei Bedarf per Wechselrichter bereitgestellt werden. Im vorläufigen Endausbau rechne ich mit einer PV-Anlage von 15 kWp und ein paar der Komponenten, insofern das auch machbar ist, möchte ich auch auf diese Leistung hin auslegen. Am Anfang möchte ich damit das Auto laden oder einen einzelnen Stromkreis vom Gebäude versorgen - z.B. das Wohnzimmer oder den Keller (Waschmaschine). Eventuelle Überschüsse möchte ich derzeit nicht ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Ich möchte das Akkupack selbst bauen, weil ich dann die Kapazität leicht selbst erweitern kann ohne auf irgendwelche proprietere Lösungen zurückgreifen zu müssen.

Ich glaube folgende Hauptkomponenten zu benötigen:

• Solarmodule mit Leistungsoptimierern von SolarEdge (10 x ca. 300 Wp)
• Einen DC-DC Laderegeler für das LiFePO4 Akkupack (ca. 10 kWh Kapazität)
• Ein BMS System für diesen Speicher (z.B. von REC)
• Einen Wechselrichter
• und natürlich diverses Installationsmaterial

Und es gibt ein paar Grundlegende Fragen, die ich mir zur Zeit selbst nicht mit Infos aus dem Netz beantworten kann. Ich hoffe ihr könnt mir dabei helfen!

Das BMS und der Laderegler müssen irgendwie kommunizieren, damit der Ladregler weiß was er zu tun hat. Es gibt hier im Forum schon eine ausführliche Beschreibung einer AC-DC-AC Lösung beschrieben. Bei mir soll es aber eine DC-DC-AC Lösung werden. Ich habe von Studer Innotec einen Laderegler VarioString VS-70 entdeckt und kann ich diesen mit dem BMS von REC koppeln?

Andererseits ist mit dem BMS von REC und dem Laderegler von Studer "nur" eine Batteriespannung von 48 VDC möglich. Kann man z.B. die WallBox von BMW (3-phasig, 11kW) damit versorgen. Konkreter gefragt: Sind am Markt Wchselrichter verfügbar, die 400 VAC aus 48 VDC bereitstellen können?

Andererseits würde ich gerne die Batteriespannung lieber etwas höher haben, um wegen der Leitungsquerschnitte im DC Bereich nicht noch eine Kupfermine kaufen zu müssen. BMS für mehr als 16 Zellen sind nicht das Problem, aber ich finde keine passenden Laderegler und dann stellt sich wieder die Frage nach der kompatibilität.

Wenn ich die SMA Technologiebroschüre richtig interpretiere, dann habe ich hier den komplizierten Weg eingeschlagen und ich sollte mich besser auf die AC-DC-AC Lösung stützen.

Vielen Dank vorab

Daniel

Servus Olaf,

ich habe inzwischen die Informationsbroschüren von SMA weiter studiert - poah, es gibt unglaublich viel verschiedenes Zeug in dem Segment.

Wegen der Einfachheit und leichten Integrierbarkeit werde ich mich voraussichtlich auch auf die DC-AC-DC Variante einlassen.

Einfach erweitern war so gemeint: Mein Wissensstand sagt mir, dass ich zu einer LiFePO4 Zelle jederzeit eine weiter parallel dazuhängen kann. Ich gehe davon aus, dass es egal ist wie gut die Zelle ist, solange sie noch lebt. Man muss ja nur die oberen und unteren Spannungsgrenzen der Zelle beachten. Voraussetzung ist natürlich, dass ich bei der gleichen Zellchemie bleibe und dass die Speichergrößen, Innenwiderstände der einzelnen Zellen (bzw. parallel verbundene Zellblöcke) möglichst ähnlich sind. Vielleicht stelle ich mir das leichter vor als es ist, aber "theoretisch" liege ich doch richtig, oder?

Konkretes Beispiel: Ich beschaffe mir 16 Zellen mit je 90 Ah und habe dann ca. 4 kWh Speichermöglichkeit. Dann lasse ich ein paar Jahre vergehen, und wenn dann die Preise für die Zellen wieder günstiger geworden sind, erweitere ich meine Anlage um 16 weitere Zellen.

Zum Stromüberschuss: Ja, ich denke auch, dass ich die Überschüsse einspeisen werde, auch wenn man bei uns in AT nix dafür bekommt - rein aus Idealismus.

Danke für die Info & Angebot zu REC.

Ja, das mit den 3-phasigen SIs habe ich inzwischen auch aus den Infos von SMA herausgelesen. Und ja, es würde eine einphasige Lösung für den Anfang reichen (drei sind ein bisserl teuer). Der Gedanke kam wie folgt zustande: Bei größeren Anlagen kann ich vermutlich schwer 15kW über eine Phase einspeisen. Ich denke das mag der Energieversorger nicht. Reine Wechselrichter um den Solarstrom auf 3 Phasen gleichzeitig einzuspeisen sind doch standard, oder? Und ich hab mir überlegt gleich einen großen 3-phasigen zu beschaffen, damit ich nachher die zusätzlichen PV-Module ohne Problem integrieren kann. Alternativ könnte ich auch eine zweites oder drittes 1-phasiges System auf die jeweils anderen Phasen anschließen. Und aus der Überlegung kam auch der 3-phasige Batteriewechselrichter.

Bezüglich Spannung der Speicherbatterie: Hast du bei deiner auch 48V?

Danke

PS: Am Freitage bekomme ich einen i3 zum Probefahren über's Wochenende. Ich freue mich schon sehr darauf.

Ich hab da noch einen Gedanken, den ich erörtern möchte:

Primär geht es um die Deckung meines eigenen Bedarfs und dieser ist im Winter (Heizperiode) größer als im Sommer (Klima hab ich nicht, nur nen Bierkühlschrank).

Kann es sinn machen, die PV-Module mehr Richtung Wintersonneneinstrahlungswinkel auszurichten (z.B. mit 60° Neigung anstatt 30°)?

... und weil do so brav voraus gehst mit der Technik, möchte ich dir zumindest folgen und auch meinen Beitrag leisten die Welt zu erhalten ... damit Sie "sauber" untergehen kann - was mir mein Bruder seit Jahren prophezeit

Unsere Wärmepumpe arbeitet mit Erdwärme (Tiefenbohrung), da gibt es meines Wissens keinen Unterschied zu Sommer und Winter. Der Energieverbrauch liegt bei unserer Heizung bei ca. 30 kWh/m² Wohnfläche. Und da wird das Brauchwasser auch mitgeheizt. 8.000 kWh / Jahr ist unser Gesamtstromverbrauch. Sind ca. 22 kWh/Tag. Mit einer PV-Anlage von 10-15 kWp müsste ich meinen Jahresbedarf selbst decken können (ohne i3).

Danke für den Link zum PVGIS!

Meine Erkenntnis: Die folgenden Werte beziehen sich auf eine Anlagenleistung von 1 kWp

Der optimale Winkel für den höchsten Jahresgesamtertrag wäre 34°.

Jahresgesamtertrag = 904 kWh

Dezemberertrag = 29,1 kWh

Der optimale Winkel für den höchsten Ertrag im Dezember wäre 59°.

Jahresgesamtertrag = 850 kWh

Dezemberertrag = 31,3 kWh

Somit ergibt sich ein Mehrertrag im Dezember von 2,2 kWh

Dafür aber ein Verlust im Gesamtertrag von 54 kWh

Jetzt nochmal Absolut betrachtet: Ich könnte die 54 kWh Jahresmehrertrag im Sommer einspeisen und 4 Cent/kWh verdienen. Um die EUR 2,16 kann ich mir im Winter 11 kWh vom Energieversorger wieder kaufen.

Das alles setzt dann noch voraus, dass im Winter kein Schnee auf meinen PV-Modulen liegt und ich überhaupt Ertrag habe. Da ist es vermutlich besser man beschafft sich eine Anlage mit Nachführung, die dann bei mir bis zu 1.530 kWh Ertrag bringen kann. Man sieht, man kann sich auch zu viele Gedanken machen.

Wenn ich nun alle Überlegungen über Bord werfe und die PV-Module einfach auf mein um 5° nach Norden gerichtetes Dach lege, komme ich auf:

Jahresgesamtertrag = 764 kWh (~10% weniger als im Optimalbereich und dafür habe ich kein Problem mit gegenseitiger Verschattung der Module).

Dezemberertrag = 15,3 kWh

Ja, wunderschöne Kurven hast du da!

Ich bin noch am theoretisieren. Ich tüftel mal weiter und halte dich am Laufenden.

Südseitig hab ich einen Balkon, auf dem sollte ich eine Reihe Module unterbringen (ca. 10 Stk). Die kann ich gut richtung Süden ausrichten und vielleicht rutscht der Schnee auch fein runter. An der Fassade wäre auch Platz und die wäre Schneefrei und zeigt nach Süden.