Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- de:tech:solarvilla [2022/11/17 13:22] – [Inverter] bullar
+++ de:tech:solarvilla [2022/11/17 19:09] (aktuell) – [Betrieb und Kosten] bullar
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 ===== Planung =====
-Was sind nun die Eckparameter für unser Solarsystem:
+Was sind nun die Eckdaten für unser Solarsystem:
   * die PV-Paneele sollten den Carport bestmöglichst überspannen und Regenwasserdicht sein
   * es bedarf einer Batterieeinheit für die Überbrückung der Nacht sowie bei Gridausfällen
-  * der Inverter kann //offgrid// (ohne Rückspeisung) sein und sollte automatisch zwischen den Energiequellen (Solar, Batterie, Grid) nach Bedarf umschalten.
+  * der Inverter kann //off-grid// (ohne Rückspeisung) sein und sollte automatisch zwischen den Energiequellen (Solar, Batterie, Grid) nach Bedarf umschalten.
   * die Lösung sollte DIY unterstützen, in [[https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjkprzqhLf6AhVKOewKHXeIA1UQFnoECBgQAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.home-assistant.io%2F&usg=AOvVaw2w1P67538swER-OyfZ4ZQO|Home Assistant]] integrierbar sein und bezahlbar bleiben.
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 ===== Elektrisches =====
-Nachdem die Paneele montiert sind geht es nun an den elektrischen Aufbau. Zur Vereinfachung des Anschlusses sind die 5 Paneele der zweite Reihe um 180° gedreht. Dadurch lassen sich die vorhandenen Anschlusskabel mit Stecker/Buchse (MC4) direkt seriell verbinden. Damit kommen wir mit den 10 Paneelen auf eine maximale Power Voltage V<wrap lo>MPP</wrap> von 31.4V * 10 = **314 V** die dann zum Inverter geht.
+Nachdem die Paneele montiert sind geht es nun an den elektrischen Aufbau. Zur Vereinfachung des Anschlusses sind die 5 Paneele der zweite Reihe um 180° gedreht. Dadurch lassen sich die vorhandenen Anschlusskabel mit Stecker/Buchse (MC4) direkt seriell verbinden. Damit kommen wir mit den 10 Paneelen auf eine maximale Power Voltage V<sub>MPP</sub> von 31.4V * 10 = **314 V**, die dann zum Inverter geht.
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 Die klassspschen Blei-Säure-Akkus habe ich wegen der Knallgasgefahr und dem höheren Wartungsaufwand aussen vor gelassen. Das gleiche gilt für die klassischen Lithium-Ionen Akkus. Hier kann es leicht bei Überladung zu einer gefährlichen Überhitzung kommen.
-== Blei-Gel-Batterie ==
+=== Blei-Gel-Batterie ===
-Die Blei-Gel Verbindung verhindert ein ausgasen und ist extrem wartungsarm. Dieser Batterietyp ist deutlich preiswerter als die Lithium-Ionen Batterie hat aber zwei Nachteile. Zum einen ist das Gewicht sehr hoch. Ein 12V/200Ah Block wiegt so an die 60kg. Davon benötigen wir mindestens 8 Blöcke und schon sind wir bei 480kg. Der zweite, größere Nachteil ist dass die Lebensdauer sehr stark von die Entladetiefe abhängt. Bei nur 50% Entladung verdoppelt sich die typische Anzahl der Ladenzyklen. Die liegt übrigens bei ca. 1000 Zyklen. Oder anders ausgedrückt: nach 1000 Zyklen hat der Blei-Gel Akku noch eine 60% Restkapazität.
+Die Blei-Gel Verbindung verhindert ein Ausgasen und ist extrem wartungsarm. Dieser Batterietyp ist deutlich preiswerter als die Lithium-Ionen Batterie hat aber zwei Nachteile. Zum einen ist das Gewicht sehr hoch. Ein 12V/200Ah Block wiegt so an die 60kg. Davon benötigen wir mindestens 8 Blöcke und schon sind wir bei fast einer halben Tonne (480kg). Der zweite, größere Nachteil ist, dass die Lebensdauer sehr stark von die Entladetiefe abhängt. Bei nur 50% Entladung verdoppelt sich die typische Anzahl der Ladenzyklen. Die dann liegt übrigens bei ca. 1000 Zyklen. Oder anders ausgedrückt: nach 1000 Zyklen hat der Blei-Gel Akku noch eine 60% Restkapazität. Typischerweise werden Blei-Gel Batterien nur mit maximal 50% Entladung gefahren.
 === Lithium-Ionen Batterie (LiFePO4) ===
-Die LiFePO4 Akkus vereinigen einige Vorteile:
+Die LiFePO<sub>4</sub> Akkus vereinigen einige Vorteile:
   - deutlich leichter (bei 12.8V/310Ah mit vier Blöcken nur 22kg)
   - Hohe Anzahl von Ladezyklen (typ. 4000)
-  - hohe nutzbare Kapazität (bis ca, 95% Entladung)
+  - hohe nutzbare Kapazität (bis ca. 95% Entladung)
-  - hohe Entladeströme (1C) und schnelle Aufladung (1C).
+  - hohe Entladeströme und schnelle Aufladung (1C).
-Dagegen spricht der fast doppelt so hohe Preis (512,-€ für 4 Module mit 3.2V/310Ah in 2021). Die Mehrkosten nivellieren sich aber durch die längere Lebensdauer und höherer, nutzbare Kapazität.
+Dagegen spricht der noch fast doppelt so hohe Preis (512,-€ für 4 Module mit 3.2V/310Ah in 2021). Die Mehrkosten nivellieren sich aber durch die längere Lebensdauer und höherer, nutzbarer Kapazität.
-Daher fiel die Wahl auf die LiFePO4 Akkus. Wir haben 16 LiFePO4 Module mit 3.2V/310Ah der Firma CATL verbaut was zusammen eine maximale Speicherkapazität von 15.8KWh ergibt. Das liegt deutlich über dem oben genannten, typischen Nachtverbrauch von 11.25KWh und sollte daher ausreichen. Kostenmäßig ist das mit 2048,-€ der größte Einzelposten, teuerer als die 10 Solarpaneele. Die Beschaffungsquelle war wieder Alibaba.
+Daher fiel die Wahl auf die LiFePO<sub>4</sub> Akkus. Wir haben 16 LiFePO<sub>4</sub> Module mit 3.2V/310Ah der Firma CATL verbaut was zusammen eine maximale Speicherkapazität von 15.8KWh ergibt. Das liegt deutlich über dem oben genannten, typischen Nachtverbrauch von 11.25KWh und sollte daher ausreichen. Kostenmäßig ist das mit 2048,-€ der größte Einzelposten, teuerer als die 10 Solarpaneele. Die Beschaffungsquelle war wieder ALIBABA.
 {{ :tech:solarbatt.jpeg?nolink&400 |Fertiger LiFePO4> Batterieblock}}
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 === BMS ===
-Auf dem Bild oben deutet sich schon an, das wir noch zusätzlich ein Batterie-Management-System (BMS) brauchen. Die Module sind seriell verbaut um so auf die nominal 51,2V für den Inverter zu kommen. Beim Lade- und Entladevorgang verhalten sich die einzelnen Module aber nicht völlig gleich. Um Schwankungen auszubalancieren und jedes einzelne Modul im erlauben Spannungsbereich (2.5V - 3.65V) zu lassen bedarf es dieses BMS.
+Auf dem Bild oben deutet sich schon an, das wir noch zusätzlich ein Batterie-Management-System (BMS) brauchen. Die Module sind seriell verbaut um so auf die nominal 51,2V für den Inverter zu kommen. Beim Lade- und Entladevorgang verhalten sich die einzelnen Module aber nicht völlig gleich. Um Schwankungen auszubalancieren und jedes einzelne Modul im erlaubten Spannungsbereich (2.5V - 3.65V) zu lassen bedarf es dieses BMS.
-Im Netz hat sich die chinesische Firma [[https://www.jkbms.com|JKBMS]] einen Namen verschafft. Aus ihrem Produktportfolio passte der B2A245-20P ganz gut. Das BMS verfügt über eine Bluetooth Schnittstelle und verbindet sich mit einer übersichtlichen App auf Android/Apple Phones. Und mit ca. 165.-€ Beschaffungskosten hält es sich noch im Rahmen.
+Im Netz hat sich die chinesische Firma [[https://www.jkbms.com|JKBMS]] einen Namen verschafft. Aus ihrem Produktportfolio passte der B2A245-20P ganz gut, wohl er im nach hinein etwas überdimensioniert ist. Das BMS verfügt über eine Bluetooth Schnittstelle und verbindet sich mit einer übersichtlichen App auf Android/Apple Phones. Und mit ca. 165.-€ Beschaffungskosten hält es sich noch im Rahmen.
 Integriert in z.B. HomeAssistant lassen sich so Parameter wie Ladenzustand, Zellenspannung und Temperatur übersichtlich anzeigen.
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-Hier die gesamte Systemübersicht mit den dazugehörigen Kabeldicken. Das 2AWG Batteriekabel sowie das Solarpanelkabel mit 12AWG sind flexible Varianten.
+Hier die gesamte Systemübersicht mit den dazugehörigen Kabeldicken. Das 2AWG Batteriekabel sowie das Solarpaneelekabel mit 12AWG sind flexible Varianten.
 {{ :tech:solar_kabel.png?direct&400 |Solar system overview}}
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 |  {{ :tech:2awg_m8.png?direct&50 |}}  |  2AWG(35mm²)  |  M8  |
+===== Einstellung =====
+Bevor wir in Betrieb gehen können müssen wir noch das BMS sowie den Inverter einstellen.
+=== JKBMS ===
+Über die App läßt sich die Grundeinstellung einfach vornehmen und zuerst wird der Batterietype LiFePo<sub>4</sub> ausgewählt. Die anderen Parameter sollten dann den Kenndaten der Batterie angepasst werden. Bei mir sehen die wichtigsten Parameter so aus:
+<code>
+Balance starting voltage               3.00 V
+Balance trigger voltage                0.01 V
+Cell count                             16
+Cell voltage overvoltage protection    3.60 V
+Cell voltage overvoltage recovery      3.45 V
+Cell voltage undervoltage protection   2.60 V
+Cell voltage undervoltage recovery.    3.00 V
+Max balance current                    2.00 A
+Max charge current                     62.0 A
+Max discharge current                  100 A
+Power off voltage                      2.50 V
+Total battery capacity                 310Ah
+</code>
+=== GROWATT SPF5000ES ===
+Der Inverter läßt sich direkt am Gerät über das Bedienpanel oder über den Growatt-Server einstellen. Die wichtigsten Parameter habe ich im folgenden gelistet:
+<code>
+Program	Setting Option	      Description
+----------------------------------------------------------------------------------------------
+	SBU (SBU priority).   Output source priority: To configure load power source priority
+	62A	              Maximum charging current: set total charging current for solar and utility chargers.
+	APL (Appliance)	      AC input voltage range
+	DIS (disabled)	      Power saving mode enable/disable
+	US2 (user-defined 2)  Battery type
+	DIS (disabled)	      Auto restart when overload occurs
+	DIS (disabled)	      Auto restart when over temperature occurs
+	230V	              Output voltage
+	50Hz	              Output frequency
+	16	              Number of series batteries connected
+	30A	              Maximum utility charging current
+	48.0V (3.0V x 16).    Setting voltage point back to utility source when selecting “SBU priority” or “Solar first” in program 01
+	54.4V (3.4V x 16).    Setting voltage point back to battery mode when selecting “SBU priority” or “Solar first” in program 01
+	CSO (solar first).    Charger source priority: To configure charger source priority
+	ON	              Alarm control
+	ON	              Backlight control
+	ON	              Beeps while primary source is interrupted
+	ENA (enabled)	      Overload bypass
+	56.8V (3.55V x 16).   C.V. charging voltage.
+	54.0V (3.375V x 16)   Floating charging voltage. If self-defined is selected in program 5, this program can be set up
+	44.0V	              Low DC cut-off voltage.
+</code>
 ===== Integration in Home Assistant =====
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 :!: Achtung: Es muss Bluetooth 4.2 unterstützen um Framelängen von mehr als 20 Byte zu können. Die 300 Byte Livedaten werden in drei Notification Frames gesendet.
-Einr einfache Lösung ist wieder mit einem ESP32 Modul und ESPHome zu erzielen. Die Softwarebeschreibung findest du [[https://github.com/syssi/esphome-jk-bms|hier]].
+Eine einfache Lösung ist wieder mit einem ESP32 Modul und ESPHome zu erzielen. Die Softwarebeschreibung findest du [[https://github.com/syssi/esphome-jk-bms|hier]].
 Als Referenz ist mein Setup im Anhang zu finden.
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 Aus jetziger Sicht wird sich die Anlage nach ca. 5 ½ Jahren amortisieren, vorausgesetzt es gibt keine Wartungs- oder Reparaturkosten. Das oben anvisierte Ziel ist also locker erreicht. Als ersten werden sicher die Batterien auszutauschen sein. Bei ca. 4000 Zyklen wäre das nach 10 Jahren und die Solarpaneele wären nach 25 Jahren runter auf 85% Performance. Da wird die Zukunft zeigen wie und ob die Werte wirklich erreicht werden.
-Zuvergessen ist aber auch nicht der Komfortgewinn bei Gridausfall und die Nachbarn mit Taschenlampe und Kerzen handtieren müssen, sowie das wirklich gute Gefühl Sonnenenergie zu nutzen wenn man dochmal die Klimaanlage anschaltet...
+Zuvergessen ist aber auch nicht der Komfortgewinn bei Gridausfall wenn die Nachbarn mit Taschenlampe und Kerzen handtieren müssen, sowie das wirklich gute Gefühl Sonnenenergie zu nutzen wenn man doch mal die Klimaanlage anschaltet...
+Zum Abschluss das Lade- und Entladediagramm über drei Tage. Ab ca. 07:00Uhr bis ca. 18:00Uhr werden die Batterien geladen danach beginnt die Entladung. Geht die Ladung unter deutlich unter 20% wird vom Grid geladen. Zu sehen am linearen Anstieg in der ersten und letzten Nacht.
+{{ :tech:solar_charge.png?direct&400 |Solar battery charge/discharge}}

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