Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überlegung für eigenes 12V Netz


von Dominik (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

da Strom nun immer teurer wird - jetzt sind wir teilweise schon bei 1EUR 
die kWh, möchte ich ein wenig entgegenwirken. Ich habe bereits eine 
kleine Solar-Inselanlage auf dem Balkon mit (gebrauchter) 200Ah 
Batterie. Einspeisen in das alte Hausnetz meiner Mietwohnung mit 
Mikrowechselrichter kommt für mich nicht in Frage (Altbau mit 
klassischer Nullung und H-Automaten), allein schon wegen der Bürokratie.
Ich habe stattdessen überlegt die Grundlast wegzunehmen: Ich habe 7 
Geräte dauerhaft, und mindestens noch mal soviele (überwiegend 
Ladegeräte) bei Bedarf am Laufen. Tatsächlich haben alle ein 12V 
Netzteil (bis auf USB-Ladegeräte, aber die kann man ja einfach 
ersetzen). Da kommt es mir sinnvoller vor diese über ein eigenes 12V 
Netz laufen zu lassen, statt über den vorhanden 230V-Wechselrichter, der 
ansich schon wieder Grundverbrauch und Umwandlungsverluste mitbringt und 
mir nur als Noteinspeisung bei Netzausfall dienen soll.

Problem sehe ich nur bei Spannungsschwankungen durch den 
Solar-Laderegler. Wenn der lädt steigt die Ladespannung ja deutlich an. 
Da alle überwiegend IT-Geräte eh noch mal ein Spannungsregler haben 
sollten an ihren 12V Eingang, könnte das klappen. Dennoch: Gäbe es 
vielleicht einen Low-Drop Step-Down Schalt-Regler oder ähnliches, der 
mit ganz kleinen Delta zurecht kommt - am besten für 10-20A? Und wie 
könnte man vielleicht einen Überspannungsschutz realisieren, falls der 
Solar-Regler mal hopps gehen sollte und volle Suppe einspeist? Ich 
dachte an eine Surpressor-Diode, welche dann die Vorsicherung auslöst?

von Mark S. (voltwide)


Lesenswert?

Die Idee mit dem 12V-Netz und Fortfall der Wechselrichter hat schon 
etwas für sich. Bedenke aber, dass die LeitungsVerluste bei nur 12V 
rasch zunehmen. Die Verbraucher sollten also möglichst nahe an der 
Station angeschlossen werden.

von WF88 (Gast)


Lesenswert?

Unter- und Überspannungsschutz sowie Überstromschutz mache ich mit TL431 
+ LM324 + NFET. Ilimit ist ca 10-15A, dahinter eine 15A 
Schmelzsicherung, die auch kommt, wenn ich direkt an den Terminals kurz 
schliesse. Die Leitungen sind nochmal extra abgesichert (1...3A).

Ilimit mit Komparator kann man sich sparen, das war damals nur weil ich 
basteln wollte.

Zum Laden von Tablet, Laptop, Handy, Ipod etc. Benutze ich KFZ Adapter 
aus dem Handel. Die Laufen meist mit 8...30V (Elkos prüfen, manche nur 
16V).

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Du brauchst Akkus und Laderegler. Kann mir kaum vorstellen, dass sich 
das für dich oder die Umwelt jemals lohnen wird. Das ganze Zeug hält ja 
nicht ewig.

von WF88 (Gast)


Lesenswert?

Rüste jeden KFZ Adapter mit Verpolungsschutz auf, wenn du Bananenstecker 
oder andere getrennte Stecker verwendest. Ich hab mal durch Verpolen ein 
Tablet gehimmelt.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Spannungswandler/Netzteile direkt an der Solarzelle sind sehr 
problematisch. Wenn nicht genug Sonne scheint, bricht die Spannung unter 
Last zusammen. Dann steigt die Spannung wieder, um bei Belastung erneut 
zusammen zu brechen, usw. Du musst damit rechnen, dass die daran 
angeschlossenen Geräte das gar nicht gerne haben. Da wird sicher auch 
einiges kaputt gehen.

von Anti Glasses Gang (Gast)


Lesenswert?

Bei Aliexpress gibt es günstige Step Up und die 0815 Ladecontroller 
kommen auch mit 24V Batterien klar, sprich da würde mich nach einer 
Batterie mit 24V umschauen, die könntest auch direkt einspeisen.

Ansonsten würde ich am Ausgang des Ladecontrollers einen Step Up auf 
24-48V einbauen, dafür gibt es günstige Step Down auf deine 12V.

Einfach bei Aliexpress nach "boost converter" bzw. "step up" "step down" 
"48V To 12V POE" "48v to 12v" suchen.

Die Step Down gleichen auch gut deine Leitungsverluste aus, so ein 
Router kann durchaus seine 2A benötigen, da hast du bei 12V einfach 
einen viel zu hohen Spannungsfall.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Spannungswandler/Netzteile direkt an der Solarzelle sind sehr
> problematisch.

Deshalb die Batterie - sinnvollerweise vermutlich eher ein Akku ;-)
Dominik schrieb:
> kleine Solar-Inselanlage auf dem Balkon mit (gebrauchter) 200Ah
> Batterie.

von Phasenschieber S. (Gast)


Lesenswert?

Dominik schrieb:
> Problem sehe ich nur bei Spannungsschwankungen durch den
> Solar-Laderegler. Wenn der lädt steigt die Ladespannung ja deutlich an.

Die allermeisten Laderegler können parametriert werden, sodaß die 
maximale Ladespannung eingestellt werden kann.

Ich habe meinen Laderegler auf 13,8V eingestellt und alle Geräte die ich 
an der Batterie betreibe akzeptieren das.

von Dominik (Gast)


Lesenswert?

WF88 schrieb:
> Unter- und Überspannungsschutz sowie Überstromschutz mache ich mit TL431
> + LM324 + NFET. Ilimit ist ca 10-15A, dahinter eine 15A
> Schmelzsicherung, die auch kommt, wenn ich direkt an den Terminals kurz
> schliesse. Die Leitungen sind nochmal extra abgesichert (1...3A).
>
> Ilimit mit Komparator kann man sich sparen, das war damals nur weil ich
> basteln wollte.

Klingt interessant. Gibt es etwas in der Richtung als fertiges Modul? So 
wie ich kurz überblickt habe, ist der TL431 so etwas wie eine 
einstellbare Z-Diode mit deutlich besserer Flanke. Welcher N-FET wäre 
denn empfehlenswert.

Die Leitungen sind kurz, max. 10m. Hauptverteiler wäre direkt an der 
Batterie. Dabei dachte da an einen kleinen Verteiler mit 
KFZ-Flachsicherungen 4x 10-15A für 4 Unterverteiler. Dann habe ich aus 
China nun 20 Einbau-Sicherungshalter für 5x20mm Glasrohrsicherungen 
bestellt. Die werde ich einfach in 4 etwas größeren standard AP 
Elektroabweigkästen einbauen und so jedes Gerät noch mal einzeln 
absichern von 0,5-2A. Bis auf wenige Ausnahmen werden alle Gerät über 
2.1/5.5 DC-Hohlstecker direkt angeschlossen. Zu den 4 Abzweigkästen habe 
ich 2,5qmm Leitung geplant. ca. 1V Spannungsfall (geschätzt, nicht 
nachgerechnet) sollte bei 12V verkraftbar sein.
In jeden Abzweigkästen plane ich dann noch den Einbau einer 
12V-Boardsteckdose.

Akku und 40A MPPT-Laderegler habe ich eh schon. Gebrauchte 2-3Jahre alte 
BleiAkkus kriege ich im Tausch quasi gratis. Nur stationäre PV-Module 
müsste ich mir noch zulegen. Momentan habe ich nur eine mobilen 100W 
Campingkoffer. 300W sollten es schon sein und sind zugegeben nicht ganz 
billig. Ob sich das rentiert? Vermutlich erst mal nicht, möchte lieber 
nicht nachrechnen. ;). Wenn man Stromvertrag mitte nächstes Jahr 
ausläuft könnte sich das aber ändern.

von Dominik (Gast)


Lesenswert?

Anti Glasses Gang schrieb:
> Bei Aliexpress gibt es günstige Step Up und die 0815 Ladecontroller
> kommen auch mit 24V Batterien klar, sprich da würde mich nach einer
> Batterie mit 24V umschauen, die könntest auch direkt einspeisen.
>
> Ansonsten würde ich am Ausgang des Ladecontrollers einen Step Up auf
> 24-48V einbauen, dafür gibt es günstige Step Down auf deine 12V.
>
> Einfach bei Aliexpress nach "boost converter" bzw. "step up" "step down"
> "48V To 12V POE" "48v to 12v" suchen.
>
> Die Step Down gleichen auch gut deine Leitungsverluste aus, so ein
> Router kann durchaus seine 2A benötigen, da hast du bei 12V einfach
> einen viel zu hohen Spannungsfall.

Ja, 24V wären in mehrfacher Hinsicht besser gewesen, und hatte ich mir 
auch schon mehrmals überlegt. Ich habe aber einfach keinen Platz für 
einen zweiten 200Ah Akku und an kleinere bekomme ich einfach nicht 
"günstig".
Step-Up und wieder Down halte ich für wenig sinnvoll. Die haben auch 
Umwandlungsverluste. Dann lege ich lieber eine Nummer größeren 
Leitungsquerschnitt.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
>> Spannungswandler/Netzteile direkt an der Solarzelle sind sehr
>> problematisch.

> Deshalb die Batterie

Oh, das habe ich übersehen. Dachte das wäre wieder so einer, der sich 
den Akku einsparen will.

von Helge (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Aus 11 .. 15V auf 12V zu kommen (plus Leitungsverluste) ist ungünstig. 
Falls sich eine 24V-Speicherlösung findet, die ist besser geeignet.

Wenn es nur um die Begrenzung der 12V für Geräte geht, reicht so eine 
Schaltung aus.

von Dominik (Gast)


Lesenswert?

Danke Helge. Entspricht in etwa dem Vorschlag von WF88. Wieder kommt der 
TL431 zum Einsatz und der BUZ111S als N-FET. Mit so einer Schaltung 
würde ich dann auf 13.0V gehen, um Leitungsverluste eine wenig zu 
kompensieren und die verbratene Leistung im FET geringer zu halten.

Gibt es diese scheinbar sehr beliebte Schaltung nicht vielleicht auch 
als fertiges als Modul?

von Helge (Gast)


Lesenswert?

Ich hab mir das mal so ausgedacht irgendwann Ende 80er Jahre, weil 
Netzteilschaltungen damals vie Abwärme hatten. low loss linear war noch 
nicht erfunden.. Und davon immer noch einige in Betrieb. :-)

Die Schaltung nahe der Verbraucher, weil die Leitungsverluste die 
Spannung schon senken. Die ist so simpel, daß du davon auch mehrere 
bauen kannst, z.B. pro Raum oder Arbeitsplatz. Als Fertigmodul aber noch 
nicht gesehen.

von Werner H. (werner45)


Lesenswert?

Für 12V-200A hatte ich mal die Leitungsverluste durch Verwenden von 1 
cm² AlMg5-Alustangen reduziert. Lieferlänge 6m, wenn man das Alu an den 
Biegestellen mit einem Brenner erhitzt, kann man es nachher leichter 
biegen.
Freileitungsseile (Reste vom E-Werk) sind leichter zu verlegen, aber 
nicht mehr freitragend. Isolierung (1 Leiter genügt) mit 
Plastikschlauch.

von Dyson (Gast)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Deshalb die Batterie - sinnvollerweise vermutlich eher ein Akku

Und sowas will ein Fachmann sein. Mach dich erstmal über die Bedeutung 
des Begriffes Batterie schlau. Dann darfst du hier wieder mitreden. Bis 
dahin ist gutefrage.net das geeignetere Forum für dich.

von Rubble C. (Gast)


Lesenswert?

Sich die Wohnung mit Aliexpress-Zeitbomben zupflastern, soviel Mumm muss 
man erst mal haben.

Aber so einen Nachbarn wünscht man sich nicht.

von Dominik (Gast)


Lesenswert?

Erst mal Danke für die zahlreichen Antworten und Vorschläge. Jetzt bin 
ich allerdings noch unentschlossener als vorher.
Die Schaltung von Helge (sorry Link vergessen) ist diese: 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/565165/lin-12V-limit.png

Kann ich den BUZ111 nun einfach durch den IRF3205 ersetzen, bezüglich 
der genannten Tauglichkeit für den Linearbetrieb? Der ist ja recht 
günstig. Ich möchte eigentlich gleich mehrere Spannungsbegrenzer bauen. 
Ist Parallelbetrieb zweier IRF3205 vielleicht noch vorteilhaft? Bei den 
Preisen, täte das auch nicht weh.

Die Schaltung von Michael M. ist ganz ähnlich. Aber wenn die schwingt... 
Hat denn keiner einen 12V-Begrenzer, den er/sie mal real aufgebaut hat 
und wirklich nutzt? Der Tipp mit dem MC34063 wäre auch gut, da deutlich 
weniger Bauelemente nötig. Aber ich möchte echt ungern experimentieren 
und nachher irgendwas kaputt machen oder gar abfackeln.

Insofern, was haltet ihr von der Schaltung von Helge: 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/565165/lin-12V-limit.png

Die ist wohl wenigstens praxisbewährt. Gibt es so etwas nicht auch in 
modern?

von Dominik (Gast)


Lesenswert?

sorry, die Antwort war nicht für diesen Thread gedacht. Kann gerne von 
einen Mod wieder gelöscht werden, falls einer mitliest.

von AW (Gast)


Lesenswert?

Grundsätzlich eine gute Idee, aber noch ein Hinweis:

Mit dem 12V-Netz fällt die galvanische Trennung der Geräte untereinander 
weg. Ich gehe davon aus, dass die vorher jeweils ein eigenes Netzteil 
hatten und so untereinander galvanisch getrennt waren. Bei Ladegeräten 
sicher unkritisch, bei Geräten, die noch anderweitig eine Verbindung 
zueinander haben könnte es problematisch werden.
Die erwähnte Schaltung von Helge begrenzt die Spannung indem der 
Transistor im Massezweig zugesteuert wird. Wenn man die Schaltung für 
jedes Gerät mehrfach aufbaut, ergibt sich so auch ein unterschiedlicher 
Massebezug für jedes Gerät.

von Jester (Gast)


Lesenswert?

AW schrieb:
> Mit dem 12V-Netz fällt die galvanische Trennung der Geräte untereinander
> weg. Ich gehe davon aus, dass die vorher jeweils ein eigenes Netzteil
> hatten und so untereinander galvanisch getrennt waren. Bei Ladegeräten
> sicher unkritisch, bei Geräten, die noch anderweitig eine Verbindung
> zueinander haben könnte es problematisch werden.

Es gibt ausreichend 12V-Netze, im KFZ-Bereich, in Wohnmobil und Caravan, 
aber auch in mitunter kritischen Bereichen wie z.B. der Luft- und 
Seefahrt. All diesen ist gemeinsam, dass die Netze raumlich sehr kompakt 
sind, i.A. unter 20m Ausdehnung. Und ich haben in diesen Bereichen schon 
genug 'gefixt'...

Wollte ich sowas bei meiner Hütte einbauen, würde ich mich in diesen 
Bereichen sehr genau umschauen - und nicht gleich anfangen mit BUZ111 
und IFR3205 und TL431 oder Finder-xyz rum zu frickeln. Bauteile ausuchen 
bringt nur was, wenn man sehr genau weiss was man will. 
Wunderschaltungen gibt es auch in diesem Bereich nicht.

just my 2ct

von Dominik (Gast)


Lesenswert?

Danke AW: Darüber habe ich mir in der Tat keine Gedanken gemacht. Dann 
werde ich vermutlich doch besser nur einen einzigen Limiter zentral 
nutzen und auf 12.8-13V abregeln statt am Leitungsende.

@Jester: Ich habe schon in Foren anderer Bereiche (KFZ/Wohnmobil) 
gestöbert, aber dort auch keine passende Lösung gefunden. Ja die Frage 
nach einen Limiter kam oft und es wurde nur Wald- und Wiesenregler 
vorgeschlagen, die aber eine höhere Eingangsspannung benötigen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.