Autarkanlage mit 275 W + 4 x100 W fest auf dem Dach und 100AH LiFeYPO4, Wechselrichter und Netzvorrangschaltung

was musste weichen:
- alte Satellitenanlage
- TV mit SAT Receiver
- defekter BleiAkku
- alte 10mm² Kabel zwischen Akku Einbauort und Elektroblock

was kam hinein:
- 1 x 275 W Solarpanel über 10A Leitungsschutzschalter 2 polig an einen Victron SmartSolar MPPT Laderegler 100/20 12V 24V 20A Solarladeregler Bluetooth integriert über 6 mm² angeschlossen
- 4 x 100 W Solarpanel über 10A Leitungsschutzschalter 2 polig in Reihe an einen Victron SmartSolar MPPT Laderegler 100/20 12V 24V 20A Solarladeregler Bluetooth integriert über 6 mm² angeschlossen
- Dachdürchführung - es wurde das bisherige Loch für den SAT Mast genutzt
- Umschaltstation für Netzvorrangschaltung USV Betrieb WT-US230/12 (Priorisierung für Landstrom oder Wechselrichter möglich)
- Victron Phoenix Smart Wechselrichter 12/2000 12V 230V 1600W Ve.Direct
- 25 mm² Kabel für alle nicht separat abgesicherten Verbindungen zwischen Akku und Verbrauchern (Elektroblock, Mover, Wechselrichter) inklusive diverser Presskabelschuhe
- Sicherungskasten für KFZ/Boot mit Masseverteiler
- Eigenbau LeFeYPO4 100AH Akku aus 4 Zellen (WB-LYP100AHA LiFeYPO4) mit Victron Battery Protect BP-220, 300A Schmelzsicherung, intern mit 25mm² verkabelt - aktiver Load Balancer für 4 Zellen aus China
- Sikaflex 221 für die Verklebungen
- Hohlnieten für diverse Verbindungen an den Solarmodulen
- Aluwinkelprofile als Verbindungsteile zwischen Solarmodulen und Dach

was wurde mit verändert:
- ohne Sicherung verlegte 12V direkt vom Akku über 0,75mm² über einen Schalter zur Aktivierung der Movereinheit mittels KFZ Relais- WER ZUR HÖLLE KOMMT AUF SO EINE IDEE? - jetzt über eine 2A Sicherung
- Masse des Schalters für die Movereinheit wurde zuvor mit dem Bordnetz bei Deaktivierung getrennt - Mover war trotzdem einsatzbereit, da eigenes Relais und 12V direkt vom Akku - Signalleuchte im Schalter funktionierte nur, wenn Bordnetz in Betrieb war, jetzt direkt mit ungeschalteter Masse verbunden - Signalleuchten sollen sollen im Betrieb oder bei Störung immer funktionieren...
- diverse marode Kabelverbindungen wurden erneuert
- mehrere Steuerkabel getauscht um Verbindungen an unzugänglichen Stellen zu beseitigen
- 230V Verkabelung geändert, um eine sinnvolle Nutzung des Wechselrichters über die Umschaltstation zu ermöglichen

Ergebnis:

Landstrom ist bei Verfügbarkeit priorisiert und kann an allen Verbrauchern für 230V genutzt werden, auch die Ladung des Akkus über den Schaudt CSV 409 funktioniert.

Der Wechselrichter kann als USV oder Autark verwendet werden und versorgt dann alle Steckdosen und die Truma Therme mit 230V. Dei elektrischen Schutzeinrichtungen, die CEE Dose und der CSV 409 sind dann ohne 230V Versorgung - Rückeinspeisung in das Netz also ausgeschlossen.

Die Montage der Module erfolgte mit etwas Neigung, um Schmutz durch Niederschläge abspülen zu lassen und der Thermik eine Möglichkeit zur selbständigen Kühlung der Module zu geben. Der Abstand beträgt also zwischen 0 und maximal 5 cm zwischen dem Dach und dem Rahmen der Module. In Fahrtrichtung wurde ein Winkelprofil über die gesamte Breite der Module verwendet, um dem Fahrtwind keine Möglichkeit zum aushebeln der Module zu geben.

Erste Erfahrungen:

100AH können auch 1600W für einige Minuten stabil über den Wechselrichter versorgen, allerdings deaktiviert dann der Batterieschutz den Rest des Bordnetzes - der Wechselrichter ist vor dem Batterieschutz angeschlossen und wird nur über die 300A Sicherung abgesichert. Das Restrisiko so den Akku in eine Tiefentladung zu schicken, wenn der Wechselrichter nicht deaktiviert wird nehme ich in Kauf, dafür kann der Batterieschutz sehr restriktiv eingestellt sein - was den Betrieb des Wechselrichters über ihn mehr oder weniger unmöglich machen würde, da der Spannungseinbruch im Akku bei hoher Last teilweise drastisch ist von 13,5V im Leerlauf auf ca. 10V bei 100% Ladung und 1,6KW Last - Klemmenspannung des Akkus, nicht am Verbraucher.

Wenige Stunden Sonnenschein durch Nadelbäume im Wald bringen so bereits die bisher ca. 500Wh Tagesverbrauch wieder in den Akku hinein, beziehungsweise versorgen anschließend alle Verbraucher. Bei der ersten Nutzung lief eine Kompressorkühlbox (offiziell 50W im Betrieb und über 12V angeschlossen) und teilweise die Truma Heizung mit ihrem Gebläse.
Die beiden Tage unseres Ausfluges, die Energiebilanz der Vortage entspringt nur ein paar Experimenten.

Jeden Tag: Tassimo Kaffemaschine (3 Tassen Kaffee), 1000W Toaster (ca. 10 Scheiben Toastbrot) und 24h die Kompressorbox (lief natürlich nicht die ganze Zeit durch). Natürlich noch LED Licht und mehrere Handys aufgeladen.

Die nächsten 4 Tage, der WoWa stand auf einem sonnigen Parkplatz und alle Verbraucher waren deaktiviert.

Das eine 275W Modul erzielt einen höheren Tagesertrag, als die 4 in Reihe angeschlossenen 100W Module, der verfügbare Platz auf dem Dach diktierte allerdings die Aufteilung.

Das Messgerät direkt am Akku bescheinigt dem Schaudt CSV 409 über die KFZ Stromversorgung vom Zugfahrzeug einen Ladestrom von bis zu 14A bei 13,5V, bei gleichzeitig auf 12V laufendem Absorber Kühlschrank- das hat mich positiv überrascht. Kann aber auch an einer günstigen Kombination mit unserem Skoda Superb und dem Diesel Motor liegen.

Bisheriges Fazit:

Nur das 275W Modul wäre mit nur 100AH Akku für unseren Einsatz zu knapp kalkuliert, wir wollen bis zu 3 Tage ohne Landstrom auskommen, auch wenn das Wetter nur wenig Sonnenlicht durchlässt.

Weitere 100AH anstelle der 4 Stk. 100W Module auf dem Dach wären deutlich teurer als diese gewesen. Die Gewichtsbilanz würde allerdings ungefähr gleich aussehen, nur der Masseschwerpunkt würde etwas tiefer liegen.

Eine Fahrt am Zugfahrzeug über ein paar Stunden funktioniert in unserem Fall sehr gut, um den Akku zu laden. Die Solarzellen würden dann noch zusätzlichen Ladestrom beisteuern.

Für Nachahmer:

Wer sich Zeit nimmt und den nötigen Respekt vor 100AH Akkus hat, dabei noch ein paar Grundlagen der Elektrotechnik beachtet (Sicherungen sind wichtig...) kann sich eine genau auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Anlage bauen.

Den Eigenbau des Akkus sehe ich als kritischsten Punkt, hier können kleine Fehler einen echten Knalleffekt haben.

Bitte daran denken, dass in Reihe geschaltete Solarmodule deutlich mehr als 24V erzeugen - siehe Screenshots - bitte Respekt vor der Physik :-)

Die kleinen Module: Newpowa 100 Watt Polykristallines SolarModul
Das große Modul: Trina Honey Solarmodul Poly 270/275Watt Solar Panel Solarzelle Modell TSM-270/275 PD05

Die aufliegenden Seiten sind rot markiert, die kleinen Kreise sind der Abgasschacht der Heizung und die Küchenabluft.

Stabilisierung war eine Überlegung, zumindest für das große Modul. Habe ich jedoch verworfen. Alle 5 Module sind in einer Position wie ein Spoiler montiert (Vorne tief, Hinten hoch), wobei kein Wind unter die Vorderkante kommt. Es kann Luft von der Seite ein- und ausströmen und am hinteren Ende ebenso. Dadurch kann sich kein nennenswerter Unter- oder Überdruck aufbauen, der dann pulsierend ausgeglichen würde. Wie man das bei ungünstig geöffneten Fenstern im Auto kennt. Auf einem WoMo kann das natürlich trotzdem noch eine Überlegung wert sein, aber bei maximal 100 km/h passt das. Immerhin müssen diese Module auch einen Sturm auf dem Hausdach ertragen, ohne sich zu zerlegen.

Für die Montage habe ich "Alu Winkelblech 2000mm lang, Aluminium Blechwinkel, Kante, Winkel 90° Eckwinkel Anthrazit Grau RAL 7016 (50mm x 50mm)" benutzt und in entsprechend lange Teile geschnitten. Auf den in Fahrtrichtung längs und nach hinten liegenden Seiten sind die Profile ca. 30 cm lang- dadurch ergeben sich die Öffnungen an diesen Seiten.

Für die Montage der Aluwinkel sollte man ein große ebene Fläche zur Verfügung haben - dann braucht man keine Winkel zu messen. Das Dach des WoWa/WoMo sollte dafür auf seine Ebenheit geprüft werden...

Zuerst habe ich die Aluwinkel an den in Fahrtrichtung vorn liegenden Seiten befestigt - wobei das Modul hier auf dem Winkel aufliegt. Dann die beiden Teile auf der hinteren Seite - wobei ich hier so viel Abstand wie möglich gewählt habe, damit dieser Teil nachher auch der höchste Punkt des Modules ist.

Jetzt folgen die 4 seitlichen Teile, wobei man sie einfach an das Modul legt und sie zuerst in der Nähe der Ecke befestigt. Wenn der Winkel plan auf dem Untergrund aufliegt befestigt man ihn auch an dem innersten Punkt.

Die Befestigung der Winkel am Modul erfolgt mit Blindnieten - aller 5 -7 cm war bei mir notwendig, da die Winkel sehr dünn sind.

An den Ecken der Solarmodule habe ich die beiden Winkel an der sich überlappenden Stelle mit einer Blindniete aneinander befestigt.

Die Montage auf dem Dach erfolgt dann durch Kleben mit Sikaflex, da die Winkel leicht nachgeben habe ich davon etwas mehr gebraucht, als man bei steifen Profilen erwarten würde. Dafür kann man die Winkel ohne Probleme mit der Hand ausrichten - vor dem Kleben.

Wenn du die langen Seiten aufliegen lassen willst, musst doch eine Unterkonstruktion vorsehen. Eine Belüftung ist sehr wichtig, sonst bricht die Leistung des Modules auf dem Platz stehen ein, da der Fahrtwind für die Kühlung fehlt. Deshalb habe ich mich für die Anwinkelung entschieden, das sorgt für eine Reinigungswirkung bei Niederschlag und die Thermik kann die Wärme abführen.

Das Thema Akku ist sehr individuell... Mein zuvor geschätzter Energiebedarf scheint recht gut zum jetzt eintretenden realen Bedarf zu passen, diese ca. 500Wh setzen bei 12V ca. 40 Ah nutzbare Kapazität voraus. Egal wie man das dreht und wendet, muss mann bei Nutzung von Blei also eher mit 100 Ah planen und hat dann keine Reserve mehr - weitere Entladung verkürzt unweigerlich deutlich die Lebensdauer.

Die LiFeYPo4 hat den Vorteil, dass ich den Akku bei allen Jahreszeiten im Wagen lassen kann, da sie auch bei Minusgraden geladen werden darf. Selbst wenn ich in die Situation komme, dass ich 2 Tage kein Sonnenlicht sehe reicht die Kapazität noch aus, ohne den Akku komplett zu entladen. Da ich selbst dann "nur" 80 Ah benötige und der Akku tatsächlich 100 Ah abgeben könnte - ohne die Lebensdauer gleich auf eine zweistellige Anzahl von Zyklen zu reduzieren.

Mit der notwendigen Elektronik wiegt mein 100 Ah Block jetzt ungefähr so viel, wie eine 100 Ah Bleikonstruktion. Vergleichbar nutzen könnte ich aber nur eine 200 Ah Bleikonstruktion und selbst diese hätte eine deutlich geringere Lebensdauer. Leider ist es noch so, das auch im Eigenbau die Bleikonstruktionen den Preisvergleich gewinnen :-)

War zwar erst vor ein paar Wochen, hatte aber schon wieder verdrängt, das ich bei dem großen Modul auf den langen Seiten in der Mitte auch einen Winkel angebracht habe. Das überzählige Loch an dem rechten Winkel ist die Folge eines Denkfehlers... Ich bin mir noch nicht ganz sicher, ob die Kabel so bleiben können oder dort besser noch ein paar Fixpunkte die Bewegungsmöglichkeiten unterbinden.



Die Streben für die Markise habe ich auch, allerdings war ihr Lage für meinen Zweck suboptimal und sie sind bei mir jeweils mit 4 Schrauben am äußeren Ende befestigt. Sollte ein Windstoß die Module anheben, würde das Profil nachgeben (ausknicken) und die Schrauben hinterlassen einen Krater in der Kederleiste und dem Holzrahmen oder brechen einfach ab. In der Mitte des Daches liegen die Streben bei mir nur auf.

Die mir bekannten Profile für die UK von solchen Anlagen haben viele Nuten, hoffentlich hast du dann nicht den bekannten Effekt von Autodachträgern - es pfeift ein Lied die T-Nut ab 70 km/h. Thule legt ja aus gutem Grund zwei Gummistreifen mit in die Packung. :-)

Der Victron hat den Vorteil, für die Verteilung der 230V an mehrere Verbraucher ausgelegt zu sein - auch wenn eine Außensteckdose damit noch immer nur mit einem Erder zulässig ist. Treckertom hat hier im Forum schon viele gute Hinweise zu dem Thema hinterlassen. Ich muss da dieses WE auch noch ein kleine Veränderung vornehmen.

Bei der Befestigung hatte ich das Gehäuse des Victron geöffnet - der enthaltene Ringkerntrafo ist schon sein Geld wert. Die Lüfterregelung reagiert sehr schnell und muss auch nicht lange nachlaufen. Wenige Sekunden nachdem die Last aus ist, schweigt auch der Lüfter - getestet mit 1,6kW über 1 Minute.