Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wechselrichter mit großem Eingangsbereich


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von Wechsler (Gast)


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Hallo,

ich habe ein nettes YT-Video gesehen, in dem jemand mittels 
Superkondensatoren einen brauchbaren Puffer gebaut hat und daraus dann 
parallel mit einem 100 Watt Solarmodul eine Flex und andere Baumaschinen 
für mehrere Schnitte durch Beton speisen konnte, sprich eine echt 
autarke Stromversorgung mit mächtig Leistungsentnahme aufbauen konnte.
Der Aufbau bestand aus einem Solarmodul ca. 100 Watt, einem Laderegler, 
der Kondensatorbank und daran dem Wechselrichter mit angeschlossenem 
Verbraucher.

Nun habe ich selber mal geguckt was man so für einen Nachbau verweden 
könnte und stoße bei den Wechselrichtern auf ein kleines Problem, 
typische Daten sehen so aus:
Low Voltage Alarm: 10.4V - 11V
Low Voltage Shut Down: 9.7V - 10.3V
Over Voltage Shut Down: 14.5V - 15.5V

Für Batterien ist das natürlich super, die haben damit gleich einen 
Unter- und einen Überspannungsschutz, aber wenn man so einen Puffer 
mittels Kondensatoren aufbauen will, dann wäre es ja irgendwie 
sinnvoller, Kondis wesentlich tiefer zu entladen, da diese ja einen viel 
breiteren Arbeitsbereich haben, als es Batterien täten.
Die Super-Kondensatoren mit mehreren 100Farad scheinen bis zu 50% 
entladen werden zu dürfen, wobei min. 500k Zyklen vom Hersteller 
garantiert werden. Ob es sogar noch tiefer geht kann ich zum jetzigen 
Zeitpunkt noch nicht sagen, aber in jedem Fall ist der nutzbare 
Spannungsdrop wesentlich größer, als es bei Batterien der Fall ist, 
theoretisch ist die Leistungsentnahme mit Q=CU ja vollkommen linear von 
der gelösten Spannung abhängig.

Gibt es Wechselrichter, bei denen man den Eingangsbereich etwas weiter 
fassen kann, also meinetwegen von 25V bis runter auf 6-7V, wobei stets 
ein 230V Ausgangssignal erzeugt wird?
Wäre ja irgendwie witzlos einen Kondensatorbank zu nutzen und dann einen 
Arbeitsbereich von knapp 13V bis 10,3V zu haben, da würde man ja irre 
viel Leistung, die in den Kondensatoren gespeichert wäre verschenken.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wechsler schrieb:
> ich habe ein nettes YT-Video gesehen

Schön. Warum postest du aber nicht den Link, damit wir das auch sehen 
können und evtl. herausfinden, was der Bursche benutzt?

von Wechsler (Gast)


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von Harlekin (Gast)


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Einige Begriffe sind durcheinander geraten.

Wechsler schrieb:
> theoretisch ist die Leistungsentnahme mit Q=CU ja vollkommen linear von
> der gelösten Spannung abhängig.

Q steht für Ladung [As]


Wechsler schrieb:
> viel Leistung, die in den Kondensatoren gespeichert wäre verschenken.

P Leistung ist Energie pro Zeit

Im Kondensator wird Energie gespeichert. Deren Berechnung kann unter 
folgendem Link nachgeschlagen werden.

https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7dee3eacf32dcaf5de4b81181620308de4a624f0

https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)

Die verfügbare Energie kann wie folgt berechnet werden.


W_verf = W_start - W_end

         1
W_verf =---  C  (U_start^2 - U_end^2)
         2

von Wechsler (Gast)


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...stimmt, hast recht, wenn die Hälfte der Spannung im Kondensator 
abgebaut wurde, dann hat man 3/4 der Energie entnommen.

Ändert aber erstmal grundlegend nicht viel an dem Problem, dass der 
Arbeitsbereich immer noch größer ist als derjenige von Blei-Akkus.

von Der Andere (Gast)


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Wechsler schrieb:
> Ändert aber erstmal grundlegend nicht viel an dem Problem, dass der
> Arbeitsbereich immer noch größer ist als derjenige von Blei-Akkus.

Nein umgedreht ist der Fall.
Eine Bleiakku hat beim Laden sofort 12,xV. und beim Entladen immer eine 
Spannung 11,x - 13V.
Das bedeutet, du kannst die Energie fast vollständig wieder daraus 
entnehmen. Ein Kondensator hat eine Spannung die proportional seiner 
Ladungsmenge ist, das heisst du schmeist erst mal Ladung weg bis du eine 
Spannung hast die sinnvoll nutzbar ist, und beim weiteren Laden brauchst 
du immer höhere Spannung um noch Energie reinzukriegen.

Weiter hat ein Akku eine viel höhere Leistungsdichte.

Fakt ist: Akku mach Sinn, Supercap ist Blödsinn!

von Invertierender (Gast)


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Schau dir mal die Boards an: 
https://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-2pcs-lot-Pure-sine-wave-inverter-driver-board-EGS002-EG8010-IR2110-driver-module/32582176221.html

Damit kann man Inverter bauen, in dem Teil (das du modifizieren 
müsstest) ist z.b. so eines verbaut: 
https://www.aliexpress.com/item/1pc-Pure-sine-wave-frequency-inverter-power-board-12V24V36V48V60V-high-power/32821043173.html

Dazu brauchst du noch einen fetten Trafo um auf 230V zu kommen. Damit 
sollte sich was basteln lassen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wechsler schrieb:
> Die Super-Kondensatoren mit mehreren 100Farad scheinen bis zu 50%
> entladen werden zu dürfen
Nur für die Spezifikation der 500k Zaklen werden die Dinger nur zur 
Hälfte entladen. Siehe dort die Note 8)
http://www.nesscap.com/images/doc/NCE_2017_Datasheet_24V9F_Module_3001967_EN_1.pdf
Und laut Datenblatt behalten sie im Regal ganz ohne Ladung für 4 Jahre 
ihre Spezifikation ein (Shelf Life)...

von Wechsler (Gast)


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... also ich habe nun mal berechnet wie weit man bei einem 12V System 
käme.
Man benötigt 6 Zellen a´2,7V in Reihe. Jede Zelle hat 400F.

Resultierende Gesamtkapazität: 66F
Maximale Spannung: 16,2V

angenommener Arbeitsbereich: 14,5V bis 10V

Entnehmbare Leistung: 3600Ws

Kosten der Kondensatoren: ca. 70€ zzgl. Überladeschutz und 
Balancerschaltung


Dann habe ich das ganze mit den billigsten 12V / 7Ah Bleiaku verglichen.

Der kommt auf 84Wh = 302400Ws

Kosten des Beiakkus: 20€

Damit ist die Leistungsentnahme um Faktor 84 höher.

Preislich liegt die Kondensatorbank um mindestens Faktor 3,5 höher.

Somit wäre das System mit dem Bleiakku insgesamt um Faktor 294 
günstiger.


Nun gibt es noch Faktoren, womit die Kondensatoren die Lücke schließen 
könnten, die da wären:
Langzeitstabilität, Temperaturunempfindlichkeit und maximale 
Pulsstromentnahme. In diesen drei Bereichen sollten die Kondensatoren 
jeweils besser abschneiden, aber können letztlich nur geschätzt werden.

Platzangebot wäre wohl zugunsten der Bleiakkus zu werten, aber im 
stationären Betrieb spielt der Platz eigentlich keine echte Rolle.

Schade eigentlich...

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