Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Leistung Messen
ernterobo
17.09.2019, 12:45
Hallo
ich habe eine PV Inselanlage, Wechselrichter Schaft bis 3 KW
Oft haben wir nicht optimale Lichtverhältnisse
Ich habe folgende Idee: ich verlege PV Paneel mit einer Leistung von 6 KW und schalte Paneel ab wenn die Leistung über 3 KW liegt.
Ich muss also beim 48 V Eingang Watt oder Amper messen und den Wert an einen Controller melden der dann Relais steuert.
Womit messe ich ?
Deine Leistung ist im einfachsten Fall P = U * I. D.h. du musst Spannung und Strom messen um daraus die Leistung zu berechnen.
Womit misst du:
1. Spannung -> Spannungsteiler -> Mikrocontroller (Wenn galvanische Trennung nicht notwendig)
2. Strom -> Messshunt oder Hall Stromsensor -> Mikrocontroller
Wenn das nicht die Antwort ist die du dir erhofft hast, solltest du deine Frage " Womit messe ich?" noch etwas genauer ausführen.
ich habe eine PV Inselanlage, Wechselrichter Schaft bis 3 KW
Oft haben wir nicht optimale Lichtverhältnisse
Ich habe folgende Idee: ich verlege PV Paneel mit einer Leistung von 6 KW und schalte Paneel ab wenn die Leistung über 3 KW liegt.
Zwei Sachen gehen mir da durch den Kopf. Solarmodule kann man nicht abschalten. Wenn genug Sonne da ist, erzeugen sie 3kW. Und wenn die nicht abgenommen werden, weil sie z.B. nicht an den Wechselrichter angeschlossen sind, heizen sie das Modul mit 3kW auf. Das ist so die Leistung eines Elektroherdes. Ob die Module das vertragen weiß ich nicht.
Du hast jetzt 3kW installiert. Was passiert , wenn das Modul 3kW liefert du aber weniger verbrauchst? Wo bleibt jetzt die Differenz? Dein Wechselrichter kann ja nur das liefern, was aktuell verbraucht wird. Da muß es also ein Konzept geben, wie mit überschüssiger Energie umgegangen wird. Und genauso würde ich es dann mit den zusätzlichen Modulen auch machen.
MfG Klebwax
avr_racer
17.09.2019, 19:04
Ich muss also beim 48 V Eingang Watt oder Amper messen
Watt also Leistung ist immer das Prdodukt aus Volt x Ampere theoretisch und auch paktisch!!!
Wer also Watt/Ampere/Volt nicht auseinander halten kann hat an solchen Anlagen nix verloren!!!
Um die Panels abzuschalten sollte diese eher kurzgeschlossen werden.
Um die Panels abzuschalten sollte diese eher kurzgeschlossen werden.
bist du dir da 100%ig sicher?
meine Panels liefern weit über 300V mit über 20A, ich wage zu bezweifeln, dass es allen Beteiligten so gut tut, wenn man die an ihrem Ausgang einfach kurzschließt. ich denke eher, das gibt einen ziemlich heftigen Kurzschluß, und der photoelektrische Effekt produziert ja auch weiterhin kräftig Elektronen an der Kathode, auch nach dem Kurzschluss, die dann ungebremst durch Widerstände zur Anode fließen.
Abgeklemmt aber baut sich nur eine Spannung auf, ohne Stromfluss.
Wenn also die Kabel einfach abgeklemmt sind (ohne Kontakt zu irgendwas), und kein Strom fließt, dann entsteht auch keine Energie und keine Leistung, und die Panels werden höchstens erwärmt durch die Sonnenstrahlung (wie sonst irgendwas, das in der Sonne rumliegt).
ich habe schon öfter meine Panels vom Wechselrichter abgeklemmt (für Wartungsarbeiten), und da passiert(e) überhaupt nichts - die Kontakte müssen nur abisoliert sein und man darf sie nicht anpacken!
- - - Aktualisiert - - -
PS
wenn der Wechselrichter nur 3kW schafft, die Panels aber mehr liefern könnten, dann fließt auch nicht mehr in den WR hinein als er umwandeln kann.
Es darf nur die Panel-Ausgangs-Spannung nicht die max. WR-Eingangsspannung überschreiten.
Abgeklemmt aber baut sich nur eine Spannung auf, ohne Stromfluss.
Nicht wirklich. Die Spannung würde so hoch werden, daß entweder ein Funke überschlägt, der Halbleiterübergang in den Modulen durchbrennt oder die Leistung an parasitären Widerständen vebrannt wird. Die einmal aus der Strahlung erzeugte elektrische Energie verschwindet nicht wieder.
Die Solarzellen sind aber Dioden (https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw_for_et/kap_a/backbone/ra_1_2.html). Steigt die Spannung an einer Zelle über die Diodenschwellspannung fängt diese an zu leiten. Daher sieht man auch in den Kennlinien von PV-Modulen eine Maximalspannug selbst bei einem externen Strom von 0. Das ist die Summe der Diodenschwellspannungen aller Zellen eines Moduls. An diesen Dioden werden dann die hier 3kW verheizt.
MfG Klebwax
Nicht wirklich. Die Spannung würde so hoch werden, daß entweder ein Funke überschlägt, der Halbleiterübergang in den Modulen durchbrennt oder die Leistung an parasitären Widerständen vebrannt wird. Die einmal aus der Strahlung erzeugte elektrische Energie verschwindet nicht wieder.
Die Solarzellen sind aber Dioden (https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw_for_et/kap_a/backbone/ra_1_2.html). Steigt die Spannung an einer Zelle über die Diodenschwellspannung fängt diese an zu leiten. Daher sieht man auch in den Kennlinien von PV-Modulen eine Maximalspannug selbst bei einem externen Strom von 0. Das ist die Summe der Diodenschwellspannungen aller Zellen eines Moduls. An diesen Dioden werden dann die hier 3kW verheizt.
MfG Klebwax
das glaube ich erst wenn ich es sehe.
Wir (Elektriker + ich bei Installaton/Wartung) haben sogar schon an den Panels die Spannung im abgeklemmten Zustand (Leerlauf) gemessen -
380V (+- wenig bis unbewölkt), angeklemmt bis 330V beobachtet, WR Eingang max. bis 500V.
Auch kleinere Panels zum 12V-Akkuladen mit Betriebsspannung 12-18V bringen abgeklemmt nie mehr als 22V Leerlaufspannung.
das glaube ich erst wenn ich es sehe.
Ich beschreibe da nur den Energieerhaltungssatz. Dem ist es wurscht ob du an ihn glaubst (mir auch).
Auch kleinere Panels zum 12V-Akkuladen mit Betriebsspannung 12-18V bringen abgeklemmt nie mehr als 22V Leerlaufspannung.
Warum wiederholst du, was ich geschrieben habe. Ca. 0,6V Diodenspannung mal Anzahl der Zellen ist die Maximalspannung.
MfG Klebwax
ernterobo
17.09.2019, 22:18
Hallo danke für das Interesse
Als erstes jede Paneel Gruppe hat einen eigenen Schalter für den fall das es brennt muß man die Anlage abschalten.
Die Spannung von 48-50 V ist bekannt ich muß also nur die elektrischen Stromstärke messen um die Leistung zu berechnen oder ich habe ein Bauteil das gleich die Leistung misst.
Frage ist gibt es ein Bauteil das daß leisten kann (50V Gleichstrom bis 60 A)
Wenn 3KW überschritten werden wird eine Paneel Gruppe abgeschaltet
Die Anlage läuft jetzt einen Monat sehr gut, aber morgens und abends ist die Leistung naturgemäß sehr klein, also mehr Leistung auf das Dach und mittags runter regeln.
avr_racer
18.09.2019, 06:40
bist du dir da 100%ig sicher überschreiten.
JAAAA denn Kurzschlusspannung mal Kurzschlussstrom sprich ca 1V mal 20A = 20W Verlustleistung.
hier musst du unterscheiden alle Panels zusammen bringen die 300V aber ein Panel bringt wieviel ca 22V-24V Uleer ? ca...
heißt du trennst jedes Panels ab und schließt jedes einzelne kurz!!!
https://www.mikrocontroller.net/topic/265149
https://www.photovoltaikforum.com/thread/139-was-passiert-einem-modul-bei-kurzschluss/
Zu beachten wären die Funkenbildung da dies bei Gleichspannung/Strom ungemein gefährlicher ist das GleichSpannung keine 0-Durchgang hat und somit nicht selber abschalten täte. Brnadgefahr.
Heißt das Schaltelement hat hier erhöhte Anforderungen!!
Na sicherlich gibt es sowas als Gerät was Strom/Spannung misst und dir dann die Leistung berechnet
Problem was ich sehe wer solche Fargen stellt hat einfach NOCH nicht das Fachwissen an solch einer Anlage zu arbeiten!!!
Ich beschreibe da nur den Energieerhaltungssatz. Dem ist es wurscht ob du an ihn glaubst (mir auch).
MfG Klebwax
Unsinn, was hat das mit dem Energierehaltungssatz zu tun?
Abgeklemmt wird nur eine Spannung aufgebaut, das ist keine Energie!
Energie = Spannung mal Stromstärke mal Zeit,
und wenn hier kein Strom fließt (= 0 Ampere), dann ist das Produkt auch null, also Leistung = null und Energie = null !
Wenn du allerdings die Pole kurzschließt, DANN fließt ein Strom, und erst dann entstehen auch Leistung und Energie!!
(edit: Ich gebe dir allerdings insoweit Recht als nach Energierehaltungssatz im abgeklemmten Zustand genau diese null Wh Energie auch erhalten bleiben :p )
@ernterobo: wie ich oben schon schrieb:
PS
wenn der Wechselrichter nur 3kW schafft, die Panels aber mehr liefern könnten, dann fließt auch nicht mehr in den WR hinein als er umwandeln kann.
Es darf nur die Panel-Ausgangs-Spannung nicht die max. WR-Eingangsspannung überschreiten.
Der WR lässt nur das an Strom zu, was er entnehmen und umwandeln kann, daher entnimmt er nicht mehr Leistung als er auch selber schafft.
Stellen die Panels mehr zur Verfügung, zieht er trotzdem nur so viel wie er leistungsmäßig schafft, der Rest bleibt ungenutzt.
Prinzipiell ist das wie wenn du eine Glühbirne an der Steckdose anschließt:
Auch wenn die Steckdose 10 A bei 230V liefern kann (also 2,3kW), so entnimmt eine 100W Birne nur knapp 0,5 A, nicht mehr. Das ändert sich auch nicht, wenn die Steckdose nun statt 10A sogar auch 20A liefern und zulassen könnte.
Allerdings muss die Birne zur angelegten Spannung passen, also bis zu 230V - eine Taschenlampenbirne mit 6V max. Eingangsspannung würde durchbrennen, und auch deine 230V Glühbirne würde durchbrennen, wenn plötzlich an der Steckdose 1000V statt 230V anlägen (genau wie bei deinem WR, wenn die angelegte Panel-Spannung höher ist als seine max. zulässige Eingangsspannung ).
Ich gebe allerdings auch meinen Vorrednern insofern Recht, als ich es auch für sehr gefährlich und unverantwortlich halte, wenn du mit höheren Spannungen arbeitest, aber dafür nicht das nötige Wissen besitzt: also Finger weg und einen Elektriker holen!
Unsinn, was hat das mit dem Energierehaltungssatz zu tun?
Abgeklemmt wird nur eine Spannung aufgebaut, das ist keine Energie!
So sieht es das Milchmädchen. Das kann sich nicht vorstellen, daß innerhalb der Solarzelle sehr wohl ein Strom fließt. Und wenn das Modul so beleuchtet wird, das 3kW durch Photovoltaik enstehen, und das hängt allein von der Beleuchtung ab, fließt intern genau der Strom der nötig ist, diese 3kW zu verbrauchen. Die 3kW werden dabei in Wärme umgesetzt. Der Photoeffekt verschwindet ja nicht, wenn die Zelle nicht angeschlossen ist.
@ernterobo
Eine solche Leistungsmessung zu bauen ist relativ simpel da es sich um Gleichstrom handelt. Man kann das auch fertig kaufen. (https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_trksid=m570.l1313&_nkw=LCD+Digital+Anzeige+Amperemeter+Voltmeter&_sacat=0). Ein passender Shunt ist auch dabei. Da fehlt dann zwar der passende Schaltausgang, aber man kann sich von diesen oder ähnlichen Teilen sicher etwas abkucken.
Die Messung ist nur einfach sinnlos. Was du messen wirst, ist die Leistungsaufnahme deiner Verbracher hinter dem Wechselrichter geteilt durch den Wirkungsgrad des Wechselrichters.. Und die wird nie größer als 3kW, da der Wechselrichter nicht mehr kann. Als Beispiel: du betreibst nur eine 100W Lampe am Wechselrichter. Bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 90% nimmt der Wechselrichter ca. 111W auf. Das kann höchstens weniger werden, wenn nicht genug Licht da ist, Bei deiner Messung wird also nie mehr als 3kW herauskommen.
MfG Klebwax
So sieht es das Milchmädchen. Das kann sich nicht vorstellen, daß innerhalb der Solarzelle sehr wohl ein Strom fließt. Und wenn das Modul so beleuchtet wird, das 3kW durch Photovoltaik enstehen, und das hängt allein von der Beleuchtung ab, fließt intern genau der Strom der nötig ist, diese 3kW zu verbrauchen. Die 3kW werden dabei in Wärme umgesetzt. Der Photoeffekt verschwindet ja nicht, wenn die Zelle nicht angeschlossen ist.
MfG Klebwax
der photoelektrische Effekt bewirkt nur eine Ladungstrennung an/zwischen den Halbleiterschichten einer PV-Solarzelle und baut dadurch eine Spannung zwischen den Polen auf, genau wie die Ionen im Batterie-Elektrolyt an Batteriepolen oder wie ein wechselndes Magnetfeld im sich drehenden Generator an den Stromgenerator-Polen:
Solange neue Photonen auf die Solarzelle treffen, wird eine Spannung erzeugt und bleibt erhalten (und elektrostatisch im Gleichgewicht), sobald das Licht schwächer wird, wird auch die Ladungstrennung geringer und die Spannung wird schwächer, nimmt das Licht wieder zu, baut sich wieder eine größere Spannung auf, wie bei einem sich erst schnell und dann langsamer und dann wieder schneller drehenden Generator:
es wird immer nur eine Spannung aufgebaut, aber solange im abgeklemmten Zustand kein Strom fließt, wird noch keine Energie, Arbeit oder Leistung erzeugt oder abgegeben (interne Verlustströme in Solarpanel, Batterie oder Generator gibt es zwar, sind aber minimal und zerstören weder Solarpanel noch Batterie noch Generator, wenn kein Verbraucher angeschlossen ist).
Werden aber Batteriepole oder Generatorpole kurzgeschlossen, fließen riesige Kurzschlusströme, die Batterie oder Generator zerstören können, und genau das wird vorraussichtlich auch bei kurzgeschlossenen Solarpanels geschehen.
Der entscheidente Begriff ist Stromquelle, während ein Akku eine Spannungsquelle ist stellt eine Solarzelle eine Stromquelle dar. Worin liegt der Unterschied? Ich zitiere hier mal aus:https://www.grund-wissen.de/elektronik/bauteile/spannungs-und-stromquellen.html
Der wesentliche Unterschied zwischen einer Spannungs- und Stromquelle liegt darin, auf wie große Außenwiderstände R_{\mathrm{a}} die Quelle ausgelegt ist:
Eine reale Spannungsquelle hat genau dann keine Verlust-Leistung, wenn der Last-Widerstand R_{\mathrm{a}} unendlich groß ist. Eine Spannungsquelle wird somit bevorzugt im Leerlauf beziehungsweise bei geringen Stromstärken betrieben.
Eine reale Stromquelle hat keine (innere) Verlust-Leistung, wenn der Außenwiderstand R_{\mathrm{a}} unendlich klein beziehungsweise der Innenwiderstand R_{\mathrm{i}} vergleichsweise unendlich groß ist.
Solarzellen können bei Nichtnutzung definitiv kurzgeschlossen werden. Die Spannung bricht bis auf 0 V ein und BASTA, auch wenn die Solarzelle keine "ideale" Stromquelle mit Ri = ∞ ist wird keine signifikante Leistung erbracht. Eine zusätzlich geringe Erwärmung (weil ja nicht "ideal") führt nicht zu Schäden an den Zellen. Funkenflug gibt es auch keinen.
Ein Akku (Z.Bsp. Auto-Akku 100Ah) ist keine "ideale" Spannungsquelle mit Ri=0, wird dieser kurzgeschlossen fließt ein Kurzschlußstrom über den Innenwiderstand der mehrere 100 A betragen kann und dann wirklich nicht nur Funken erzeugt sondern schnell mal den auf die Pole fallen gelassenenen Maulschlüssel durchbrennt.
das glaube ich erst wenn ich es sehe.
Wir (Elektriker + ich bei Installaton/Wartung) haben sogar schon an den Panels die Spannung im abgeklemmten Zustand (Leerlauf) gemessen -
380V (+- wenig bis unbewölkt), angeklemmt bis 330V beobachtet, WR Eingang max. bis 500V.
Und was sagt uns das? Nichts!
Dein Elektriker hätte eigentlich den Unterschied zw. Strom- und Spannungsquelle kennen sollen. Aus der Messung einer Leerlaufspannung kann man max ablesen das die ziemlich hoch sein kann, mehr aber auch nicht.
Aber wie sagt der Volksmund. Wenn der Elektriker misst, dann meistens Mist!"
Mfg hasta
der photoelektrische Effekt bewirkt nur eine Ladungstrennung an/zwischen den Halbleiterschichten einer PV-Solarzelle
Langsam kommst du der Sache näher. Diese verschieden dotierten Halbleiterschichten bilden eine Diode. Und sobald die Schwellspannung erreicht ist, fängt sie an zu leiten. Es fließt Strom. Und solange man die Sonne nicht abschaltet fließt er. Wenn man das verhindern will z.B. um den Strom zu verbrauchen, muß man dafür sorgen, daß die Spannung nicht so hoch wird und einen passenden Verbraucher zuschalten. Dann fließt der Strom außen herum und man kann ihn messen.
Und nochmal, damit das nicht in Vergessenheit gerät: es geht um konstante Eingangsleistung. Wieviel das bei den Solar-Modulen gerade ist, bestimmt die Sonne und nur die.
Einen Generator kann man schon zerstören, wenn man ihn ohne Last betreibt. Beispiel: ein Generator wird mit Nennleistung betrieben. Die kann ich am Ausgang als Strom mal Spannung und am Eingang als Drehzahl mal Drehmoment messen. Klemme ich jetzt die Last ab, dreht er viel leichter, wie jede Erfahrung zeigt. Das Drehmoment ist also viel kleiner und damit auch die Eingangsleistung. Um die gleiche Eingangsleistung wieder zu erreichen (wie beim Photovoltaik-Beispiel von der Sonne) muß man also die Drehzahl erhöhen. Dabei erhöht sich die Ausgangsspannung. Bevor ich die Eingangs-Nennleistung erreiche, zerfetzt mir die hohe Drehzahl die Lager oder die hohe Ausgangsspannung führt zu Überschlägen. Deswegen darf man bei einem Generator auch nicht die Last wegnehmen, wenn man nicht gleichzeitig die Eingangsleistung absenkt.
Im PKW führte das Abklemmen des Akkus, der Grundlast an der Lichtmaschine, bei lauferdem Motor zu einer Überspannung, die häufig die Lima zerstört hat. Der Regler ist einfach nicht schnell genug das auszugleichen. Daher findet man dort heutzutage Zenerdioden, die bei Überspannung als Ersatzlast dienen.
Aber es geht nicht immer der Generator kaputt. Ein von Hand gedrehter Schrittmotor kann schon mal die Ansteuerbrücken zerstören. Die halten meißt weniger Spannung aus, als die Wicklungen und werden dabei typisch niederohmig. Dann fließt Strom und das "Experiment" ist beendet, bevor der Schrittmotor/Generator zerstört ist.
MfG Klebwax
White_Fox
18.09.2019, 14:34
Den Ausführungen von Klebwax stimme ich zu, so ist es mir aus den einschlägigen Vorlesungen noch in Erinnerung. Und da ich erst den Thread von Ceos und danach diesen hier gelesen habe, hier auch nochmal das Ersatzschaltbild einer Photovoltaikzelle:
34403
Gehässige Kommentare seitens der Qualifikation einiger genannter Personen verkneife ich mir lieber...
Zum Elektriker (@hasta): der hat ja nur die Leerlaufspannung gemessen bei sonnigem Wetter, und das ergab keine astronomischen Spannungen, sondern nur welche, die rund 20% über der üblichen Betriebsspannung im Normalbetrieb am WR lag: was soll daran falsch sein?
übers kurzschließen:
ok, ich verstehe, man darf sie demnach in der Sonne kurzschließen.
Aber MUSS man sie kurzschließen, weil sie ohne Last (abgeklemmt) sonst kaputt gingen?
übers kurzschließen:
ok, ich verstehe, man darf sie demnach in der Sonne kurzschließen.
Aber MUSS man sie kurzschließen, weil sie ohne Last (abgeklemmt) sonst kaputt gingen?
Nein muß man nicht, aber wenn man z.Bsp. einen Laderegler für Solarakkus baut dann schließt man bei Erreichen der Ladeschlußspannung des Akkus die Solarzellen kurz.
avr_racer
18.09.2019, 19:04
Nur mal zum allgemienen Vertändnis für den TO:
Eine sinnvolle PV-INSEL-Anlage besteht aus
Solarzellen >> MPPT-Lader >> Batterien >> Wechselrichter >> Last/Verbaucher.
Vom Prinzip her gibt es zwei Systemspannungen vom MPPT-Lader zur Solarzelle und vom MPPT-Lader zur Batterie.
Zum ersteren Punkt, die Spannung sollte schon mehr als 72V betragen damit der MPPT-Regler Spielraum hat um die Solarzellen in der Leistungsanpassung zu betreiben.
Der zweite Punkt betrifft zwar auch das man hier eine Spannung wählen sollte mit mindesten 24V oder mehr. Das hat den Vorteil das man auf der Batterieseite im Kablequerschnitt kleiner werden kann da hier deutlich weniger Strom zum fließen kommt, Verluste gering gehalten werden und Erwärmung kaum stattfindet.
Wenn nun die Last bei vollen Sonnenschein sinkt macht das mit dem in Zeile 3 beschrieben System gar nix!! Die Photonen können nur einen bestimmten maximalen Anteil der Elektronen aus dem Gitter schießen, was wiederum die Spannung an den Solarzellen steigen lässt. Das ist in sofern kein Problem wenn der MPPT-Lader bis 350V an seinem Eingang abkann. Ergo bräuchte man keine Klappertechnik um evtl was kurzzuschließen, denn das bringt halt den Nachteil aufgrund der Abreisfunken beim EIN/AUSSCHALTEN des Kurzschlusses müssen die Schaltkontakte sehr sehr sehr sehr guter QUalität sein. All das wird mit dem MPPT-Lader umgangen!
Wenn du also mal die Systemdaten zu in Zeile 3 stehenden Infos deine Datenblätter oder mindestens Gerätenamen geben würdest könnte man genauer Antworten.
Also welche Geräte sind dann wirklich im Einsatz/ sollen zum Einsatz kommen ?
Welche Systemspannungen stellst du dir vor ?
ernterobo
18.09.2019, 23:19
Danke Klebwax
Das war hilfreich, der Wechselrichter nimmt allerdings immer alles auf was er an Energie bekommt,
was nicht verbraucht wird geht in den Speicher leider muß der Speicher oder das öffentliche Netz
oft Strom zuführen, darum die Idee mehr als 3KW an Leistung an den für 3KW ausgelegten Wechselrichter anzuschließen, die volle Leistung würde nur bei gutem Wetter mittags anfallen.
Dann müsste Leistung weggenommen werden.
Wenn ich den Maximalwert auf 2,5 kW festlege dann könnte ich eine Überschreitung messen.
Ziel ist eine gleichmäßigere Versorgung.
Wechselrichter und vor allem der Speicher sind der Teuerste Teil der Anlage, zurzeit deckt sie den bedarf nur bei gutem Wetter.
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