Der beiliegende Schaltplan zeigt Steuerelektronik zur Ansteuerung eines PV-Heizstabs mit 3 Elementen. Im Beispiel gehe ich von 3 x 1kW Leistung aus.
Die Schaltung ist so konstruiert, dass eine Leistung von 0 - 3000W nahezu verlustfrei einstellbar ist.
Die Ansteuerung mit Triac schaltet das Element des Heizstabs immer komplett beim Nulldurchgang ein, analog zu einem Halbleiterrelais. Hier entsteht auch so gut wie keine Störspannung. Hier könnte man auch normale Relais einsetzen, allerdings könnten sich die Kontakte durch das häufige ein-/ausschalten abnutzen.
Die regelbare Stufe ist mit 2 IGBTs ausgeführt, die über einen Optokoppler mit einem PWM-Signal angesteuert werden. Das PWM-Signal kommt vorzugsweise von einem Mikrocontroller, der vom Energiemanagement den PV-Überschuss erhält die dann die Impulsweite einstellt und bei Bedarf die Triacstufen dazuschaltet. Die Taktfrequenz liegt bei 15kHz.
Da bei der IGBT-Stufe eine entsprechende Störstrahlung entsteht, ist ein EMV-Filter notwendig. Ferner habe ich noch ein Sinusfilter eingebaut, das nichts anderes ist als ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 1,5kHz.
Das Kabel zwischen der Ansteuerelektronik und dem Heizstab sollte möglichst kurz und natürlich geschirmt sein.
Der Optokoppler sollte mit einer Spannung betrieben werden, die so groß ist, dass die IGBTs in die Sättigung gehen. Bei meiner Schaltung beträgt UGS 15V.
So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen. Bei leistungsstärkeren Heizstäben muss Drehstrom verwendet werden, da sonst die Schieflast zu groß werden würde (VDE-Vorschrift). Die vorliegende Schaltung ist für einphasigen Betrieb ausgelegt.
So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen. Bei
leistungsstärkeren Heizstäben muss Drehstrom verwendet werden, da sonst
die Schieflast zu groß werden würde (VDE-Vorschrift).
Hä? Wenn es nur darum geht, selbst erzeugten PV-Strom in abkühlendes Heißwasser umzuwandeln, welche Rolle bitte soll da die heilige Schieflast spielen?
So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen. Bei
leistungsstärkeren Heizstäben muss Drehstrom verwendet werden, da sonst
die Schieflast zu groß werden würde (VDE-Vorschrift).
Warum sollte jemand seinen PV-Überschuss erst durch einen Wechselrichter schicken, bevor er ihn verheizt?
Wie willst du elektromagnetische Verträglichkeit filtern? Sei froh, wenn die gegeben ist.
Was hat die Schaltung mit Mikrocontrollern oder digitaler Elektronik zu tun?
Ich glaube, es wäre ziemlich unpraktisch, die Steuerelektronik für den Heizstab vor dem Wechselrichter, d.h. direkt an den PV-Generator anzuschließen. Man würde dadurch permanent den Arbeitspunkt des Wechselrichters verschieben. Bei kleinen Anlagen, die ausschließlich den PV-Heizstab speisen, kann man das natürlich machen.
Die Elektromagnetische Verträglichkeit wird über den EMV-Filter erreicht.
Die Ansteuerung erfolgt über einen Microcontroller.
So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen. Bei
leistungsstärkeren Heizstäben muss Drehstrom verwendet werden, da sonst
die Schieflast zu groß werden würde (VDE-Vorschrift).
Hä? Wenn es nur darum geht, selbst erzeugten PV-Strom in abkühlendes
Heißwasser umzuwandeln, welche Rolle bitte soll da die heilige
Schieflast spielen?
Ab Leistungen jenseits 3 - 4 kW macht ein einphasiger Betrieb keinen Sinn mehr (hohe Ströme, Kabelquerschnitte etc.). Der Wechselrichter ist bei größeren Anlagen auch immer 3-phasig und dadurch, dass die Stromzähler den Verbrauch über alle 3 Phasen saldieren, könnte es vorkommen, dass eine große Leistung von einer Phase vom Netz gezogen wird. Du hast ja keinen Inselbetrieb, sondern die Anlage hängt am öffentlichen Netz.
Man würde dadurch permanent den Arbeitspunkt des
Wechselrichters verschieben.
Sinnvoll wäre es, die ganze Wellenpaketsteuerung sein zu lassen und die Heizleistung durch Parallel- und Serienschaltung zu steuern.
Die Wellenpaketsteuerung für den Überschuss funktioniert nur, wenn irgendwo ein Speicher mit im Spiel ist, der über deine Paketperiode mittelt - und sei es, dass dieser Speicher das öffentliche Netz ist. In letzterem Fall muss die Periode kürzer als das Erfassungsintervall des EVU-Zählers sein.
So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen.
Wie funktioniert das, einen 1000W Heizstab impulsweise zu betreiben, während das Solarpanel weniger (sagen wir mal 300W) liefert?
Ich denke, das kann nur funktionieren, wenn ein Akku mit dabei ist. Aber dann würde es auch ein simpler Thermostat-Schalter tun.
Das ist wohl wieder ein weiterer nicht funktionierender Ansatz, "überschüssige" Energie zum Heizen zu verwenden. Das Thema ist seit ein paar Jahren in Mode, dennoch gibt es nichts dergleichen zu kaufen. Warum wohl?
Der beiliegende Schaltplan zeigt Steuerelektronik zur Ansteuerung eines
PV-Heizstabs mit 3 Elementen
Ist halt nur ein Prinzipschaltbild.
Im Prinzip ist Stufenschaltung und den Rest per Sinusdimmer zu begrenzen schon der richtige Ansatz.
Aber bei Heizungen ist prinzipiell eine Übertemperatursicherung nötig, damit bei durchlegierten TRIACs/IGBTs nicht bis zur Kernschmelze geheizt wird.
Halbleiter am Stromnetz wollen Überspannungsschutz durch VDR, die VDR wollen Thermosicherungen gegen Überhitzung, und Feinsicherungen schützen den TRIAC vor Schaden durch Kurzschluss im Heizstab nur, wenn ihr Schmelzintegral kleiner ist als das des TRIACs.
Die IGBT sind zwar robuster als MOSFETs und haben bei so hoher (Sperr-)Spannung auch nicht mehr Spannungsverlust in Leitrichtung, aber Feinsicherungen zu finden deren Schmelzintegral ihnen gerecht wird ist schwer. Das spricht für elektronische Sicherung im Sinusdimmer.
Es ist also noch ein weiter Weg bis zur betriebssicheren vollständigen Schaltung.
Der Sinusfilter und der EMV Filter scheinen mir vertauscht.
So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen.
Wie funktioniert das, einen 1000W Heizstab impulsweise zu betreiben,
während das Solarpanel weniger (sagen wir mal 300W) liefert?
Ich denke, das kann nur funktionieren, wenn ein Akku mit dabei ist. Aber
dann würde es auch ein simpler Thermostat-Schalter tun.
Das ist wohl wieder ein weiterer nicht funktionierender Ansatz,
"überschüssige" Energie zum Heizen zu verwenden. Das Thema ist seit ein
paar Jahren in Mode, dennoch gibt es nichts dergleichen zu kaufen. Warum
wohl?
Du bist kein Elektrotechniker, richtig? Die Schaltung nutzt keine Vollwellenpakete, sondern PWM. Über PWM wird der Mittelwert der Leistung eingestellt. Die Augenblicksleistungsaufnahme des Heizstabes ist natürlich 1kW und das Delta zu deiner PV-Anlage kommt vom Netz. Allerdings betrachtet der Stromzähler auch nur Mittelwerte und keine Augenblicksleistungen und dein Energiemanagementsystem liefert auch nur Mittelwerte des PV-Überschusses.
Und ja, solche Produkte gibt es z.B. MY-PV Heizstab. Sie haben allerdings ihren Preis. Um es klar zu sagen: Eine solche Schaltung ist absolut nichts für Anfänger!!
Die Augenblicksleistungsaufnahme des Heizstabes ist
natürlich 1kW und das Delta zu deiner PV-Anlage kommt vom Netz.
Allerdings betrachtet der Stromzähler auch nur Mittelwerte und keine
Augenblicksleistungen und dein Energiemanagementsystem liefert auch nur
Mittelwerte des PV-Überschusses.
Bei jedem Impuls nimmt der der Heizstab also z.B. 300W vom Solarpanel auf und 700W vom Netz. Im Mittel ergibt das auf beiden Seiten weniger Watt. Dennoch ändert es nichts daran, dass du (bei diesen Zahlenverhältnissen) 70% mit Netzstrom heizt. Es könnten auch 95% sein.
Was war noch mal der Sinn dieser aufwändigen Aktion?
Dann noch ein anderer Aspekt: Damit das ganze im Sommer so richtig Sinnvoll wird, brauchst du (wie geplant) ein Heizelement mit einigen KW Leistung. Also brauchst du dem entsprechend einen viel stärkeren Wechselrichter, also normal.
Nun hast du an ein paar Tagen im Sommer 6 Stunden lang 3 KW für Warmes Wasser verfügbar. Und im Herbst bis Winter?
An wie vielen Tagen im Jahr hast du genug Überschuss-Energie und zugleich passenden Bedarf an warmem Wasser, dass sich der Aufwand lohnt?
Aber bei Heizungen ist prinzipiell eine Übertemperatursicherung nötig,
damit bei durchlegierten TRIACs/IGBTs nicht bis zur Kernschmelze geheizt
wird.
Der Heizstab selbst braucht natürlich einen Thermostat, der bei Erreichen der Solltemperatur automatisch abschaltet. Mit den Sicherungen hast du recht. Man braucht superflinke Sicherungen und überdimensionierte Halbleiter.
Es wäre schön, wenn die Antworten etwas netter und konstruktiver wären. Ich habe gedacht, dass man hier im Forum Entwürfe vorstellen und diskutieren kann. Dass die Schaltung den einen oder anderen Schwachpunkt hat, ist mir auch klar. Sie ist nicht für die Serienproduktion gedacht!! Trotz alle dem, bei mir läuft sie.
Aber gebt mir doch einfach sachliche und konstruktive Rückmeldungen.
Es wäre schön, wenn die Antworten etwas netter und konstruktiver wären.
Mache das doch einfach so:
Primär heizt du erst mal deinen Wassertank bis zur Soll-Temperatur auf. Und zwar direkt mit der Gleichspannung aus den Solar Panels, ohne Wechselrichter.
Wenn das Wasser warm genug ist, schaltest du auf den Wechselrichter um, der das Haus versorgt und den Überschuss ins Netz einspeist.
Das ist viel simpler und erfüllt seinen Zweck genau so gut.
o könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut ausnutzen.
Klüger wäre es, den PV-Überschuss gar nicht erst zu produzieren, sondern statt dessen das Wasser direkt in einem Sonnenkollektor zu erwärmen.
Fast jede Methode der Wassererwärmung ist effektiver, als der Verlust von rund 80% der Energie im PV-Modul, selbst wenn man mit Wärmepumpe nachheizt. DA ist der Solarstrom wirkungsvoller eingesetzt.
Klüger wäre es, den PV-Überschuss gar nicht erst zu produzieren, sondern
statt dessen das Wasser direkt in einem Sonnenkollektor zu erwärmen.
Fast jede Methode der Wassererwärmung ist effektiver, als der Verlust
von rund 80% der Energie im PV-Modul, selbst wenn man mit Wärmepumpe
nachheizt. DA ist der Solarstrom wirkungsvoller eingesetzt.
Der PV-Heizstab kommt hauptsächlich zur Anwendung außerhalb der Heizperiode. Ich kann die Öl-/Gasheizung oder auch Wärmepumpe auf Standby lassen. Nur wenn der Heizstab nicht ausreichend Energie liefert, bei schlechtem Wetter z.B., springt die Heizung an.
Willst du das Warmwasser mit Solarthermie erwärmen?
Der PV-Heizstab kommt hauptsächlich zur Anwendung außerhalb der
Heizperiode
Also dann, wenn viel Sonne scheint aber wenig Wärme gebraucht wird. Was
für ein Aufriss für etwas, dass du kaum nutzen wirst!
Wohnst du noch zur Miete ?
Wer ein eigenes Haus hat, würde gern im Sommer die Heizung, die ihm auch Warmwasser erzeugt, abschalten. Kann er aber nicht, weil nicht jeder gern nur kalt duscht.
Früher per Solarkollektor, heute gerne per Photovoltaik kann man es aber erreichen, und spart viel Gas/Öl für den Standbyverbrauch der Heizung. Nur die alte Zirkulation ist blöd, die wurde man gerne auch stilllegen.
Es ist halt was anderes, für 8ct/kWh (entgangene Einspeisevergütung) zu heizen als für 30ct (dann doch lieber Gas/Öl, das liegt so um 15ct).
Wer ein eigenes Haus hat, würde gern im Sommer die Heizung,
die ihm auch Warmwasser erzeugt, abschalten.
Womit wir auf darauf kommen, dass die PV Anlage primär das Wasser wärmen soll und erst danach Strom fürs Haus und Netz erzeugen soll. So herum ist es viel einfacher, als umgekehrt den Überschuss zu ermitteln und zu nutzen.
Der PV-Heizstab kommt hauptsächlich zur Anwendung außerhalb der
Heizperiode
Also dann, wenn viel Sonne scheint aber wenig Wärme gebraucht wird. Was
für ein Aufriss für etwas, dass du kaum nutzen wirst!
Meine thermische Solaranlage sorgt dafür, dass ich von Mitte April bis Mitte Oktober (fast das halbe Jahr) die Heizung komplett ausschalten kann, weil das Brauchwasser komplett solar erwärmt wird. Mit dem richtigen Speicher kann man dann auch mal 5 Tage ohne Sonne überstehen.
Meine thermische Solaranlage sorgt dafür, dass ich von Mitte April bis
Mitte Oktober (quasi das halbeJahr) die Heizung komplett ausschalten
kann, weil das Brauchwasser komplett solar erwärmt wird. Mit dem
richtigen Speicher kann man dann auch mal 5 Tage ohne Sonne überstehen.
Und ich wette, dass eine gleich große PV Anlage nicht so einen großen Zeitraum abdecken könnte.
Womit wir auf darauf kommen, dass die PV Anlage primär das Wasser wärmen
soll und erst danach Strom fürs Haus und Netz erzeugen soll. So herum
ist es viel einfacher, als umgekehrt den Überschuss zu ermitteln und zu
nutzen.
Deine Schlussfolgerung ist dumm.
Denn PV liefert nicht einfach immer Leistung wie eingeschaltet. Für den Standby-Strom des Hauses reicht es oft noch, für volle Heizleistung eines Heizstabrs aber nicht. Daher ist eine Anpassung der Heizleistung an den geradd von der PV gelieferten Leistung notwendig wenn du nicht den teuren Strom aus dem Netz ziehen willst. Eine Reduzierung des Heizstabes bringt es auch nicht, denn dann rettest du den Boiler nicht in der kurzen Zeit in dr die Sonne durchkommt. Und Heizstab drn Vorzug vor Standbystromverbrauchern zu geben ist auch nicht sinnvoll, Internet tot, Kühlschrank warm, Garagentor geht nicht mehr.
Denn PV liefert nicht einfach immer Leistung wie eingeschaltet.
Für den Standby-Strom des Hauses reicht es oft noch, für volle
Heizleistung eines Heizstabrs aber nicht.
Das ist den Heizstäben völlig egal, die bringen bei beliebig wenig Leistung 100% Wirkungsgrad. Heizen tun sie immer (außer bei 0 Volt). Wenn das nicht so wäre, würde auch das Konzept "nur den Überschuss verheizen" nicht funktionieren.
Wenn die Heizleistung nicht reicht, muss man halt herkömmlich dazu heizen. Aber dann hat man wenigstens 100% von dem bisschen PC Leistung ausgenutzt. Der Wechselrichter käme nicht auf 100%.
Genau das 'beliebig wenig' Leistung macht Bertholds Pronzipxchaltplan.
Ja, nur dass er dabei den Überschuss mit PWM verwenden will.
Also wenn die PC gerade 1300 Watt liefert, und er nur 1000 Watt für sein Haus braucht, dann will er 300 Watt in den Heizstab leiten. Aber PWM kann das nicht.
Das Haus nimmt 1000 Watt auf, sein Heizstab Impulsweise weitere 1000 Watt. Das macht zusammen 2000 Watt. 700 Watt kommen dann Impulsweise aus dem Netz.
Das hat er sich anders vorgestellt. Er will sein Wasser ja nur dann mit Netz-Strom heizen müssen, wenn die Energie aus der PV nicht ausreicht. 300 Watt würden vermutlich reichen, kann er aber so nicht nutzen, weil parallel dazu 700 Watt aus dem Netz gezogen werden.
Was da fehlt ist ein Spannungswandler, der den Heizstab flexibel mit 0 bis 1000W DC (nicht Impulsen) vorsorgt. Den kann man freilich bauen, aber das wird teuer.
Und es hat keine 100% Wirkungsgrad. Ein Heizstab, der direkt mit den DC der PV Anlage betrieben wird, hätte die 100%.
Ich fände es cool, wenn der Thread bei der Schaltung (bzw. Varianten davon) bleiben würde.
Folgendes muss der Thread imho nicht thematisieren (Und zwar nicht, weil die Themen langweilig sind, sondern weil das schon 1000 mal gemacht wurde und an anderer Stelle besser aufgehoben wäre):
Die Diskussion PV vs. Solarthermie. Je nach örtlichen Begebenheiten, Investitionskosten, der Verwendung von Überschüssen und den eigenen Fähigkeiten kann man da zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen.
Die direkte Verwendung von DC-PV im Heizstab. Da kann der Wirkungsgrad besser sein, das ist technisch aber nicht ohne. Wirtschaftlich konkurriert das vielleicht mit einem Eh-Da-Wechselrichter. Zudem wieder die örtlichen Gegebenheiten.
Das Wärmepumpen einen besseren Wirkungsgrad haben als Direktheizungen.
Sommer-Herbst-Winter-Übergangszeit-Diskussionen, Öl-, Gas- und andere Heizungen.
Für hier reicht eigentlich die Annahme, dass der TO in manchen Situationen Strom leistungsgesteuert in einen Heizstab stecken will.
Und jetzt möchte er über eine möglicherweise geeignete Schaltung diskutieren, exakt passend zum Forumsnamen "Analoge Elektronik und Schaltungstechnik".
eine Übertemperatursicherung (gegen durchbrennende Elektronik)
eine normale Sicherung (gegen Überstrom durch Fehler innerhalb oder außerhalb des Geräts)
ein Überspannungsschutz (um die Halbleiter zu schützen)
Weiß jemand, welche Anforderungen an so einen 1 kW-Dimmer gestellt werden? Bzw. wo man das nachlesen kann?
Z.B. hinsichtlich Oberwellenspektrum im Netz und bzgl. möglicher Abstrahlungen?
Weiß jemand, welche Anforderungen an so einen 1 kW-Dimmer gestellt
werden?
Damit das technisch funktioniert, muss der "Dimmer" eine variable DC oder AC Spannung ausgeben, nicht PWM. Also im Grunde genommen ein Schaltwandler. Die hohe Leistung macht das Ding teuer.
Dann bedenke die Verluste im Wechselrichter und in diesem Wandler. Du willst bestimmt nicht zwei Produkte mit 80% Wirkungsgrad in Reihe schalten, weil dann nur noch 64% Wirkungsgrad übrig bleiben.
Ich weiß: die Idee, den PV Überschuss ohne Akku zu verheizen, ist so spannend wie ein Perpetuum Mobile. Aber es geht halt nicht sinnvoll. Deswegen kann man das nicht kaufen. Eine Firma, die so etwas anbieten würde, müsste sich ständig mit unzufriedenen Kunden herum ärgern.
Und Heizstab drn Vorzug
vor Standbystromverbrauchern zu geben ist auch nicht sinnvoll, Internet
tot, Kühlschrank warm, Garagentor geht nicht mehr.
Die hängen doch alle am Netz, das zuverlässig Strom liefert. Der Kühlschrank wird nicht warm, keine Sorge.
Ich möchte noch dazu sagen, dass dieses Thema hier alle paar Wochen erneut angesprochen wird. Bisher kam keiner ohne Akku zu einem erfolgreichen Abschluss.
Ich würde eher eine seriell/parallelschaltung mit Relais der Heizwendeln machen:
Alle 3 parallel = 3kW
2 parallel = 2 kW
1 parallel = 1 kW
2 seriell = 500W
3 seriell = 333W
1 parallel + 2 seriell = 1,5kW
(wenn du das Ganze mit einem 400V Heizstab machst, hast noch mehr kombinationsmöglichkeiten)
Du hast zwar dann keine stufenlose Regelung, aber die 15kHz PWM sehe ich durchaus als ambitionierte Herausforderung. Wellenpaketsteuerung wäre einfacher, hier spielt aber der Stromzähler nicht mit...
Es wäre schön, wenn die Antworten etwas netter und konstruktiver wären.
H. H. hat das Talent, mit sehr knappen Worten immer den Kern zu treffen.
Ich habe gedacht, dass man hier im Forum Entwürfe vorstellen und
diskutieren kann.
Das ist der drölfunschwannzixste Thread zur Solarkasperei, der wieder mal Grundlagen ignoriert und entsprechende Kommentare bekommt. Pech gehabt, im µC-net wird Klartext geredet und nicht gekuschelt.
H. H. hat das Talent, mit sehr knappen Worten immer den Kern zu treffen.
Ist auch mir aufgefallen. Mittlerweile bin ich der festen Überzeugung, er ist alles überflüssige Fleisch & Knochen losgeworden, und schwebt als pulsierendes Gehirn wie Dr. Simon in "Cptn. Future" in einer Kapsel umher. Via WLAN hat er Zugriff auf alles, was sich seit Saba's legendären Raumklang-Röhrenradios getan hat, und wenn er mal ausfallend wird, tut er selbst das mit Stil.
Mittlerweile bin ich der festen Überzeugung,
er ist alles überflüssige Fleisch & Knochen losgeworden, und schwebt als
pulsierendes Gehirn wie Dr. Simon in "Cptn. Future" in einer Kapsel
umher.
Die Österreicher pappen jedem Urlauber so ein Pickerl an die Scheibe, seine Glasglocke kann maximal nur mehr noch ein Guckloch haben. Würde auch den Stau bei der Blockabfertigung an der Grenze erklären, Nummernschild führt Hinz auf den Weg zum Gardasee keins mit sich. Gibt jedesmal endlose Diskussionen.
Der PV-Heizstab kommt hauptsächlich zur Anwendung außerhalb der
Heizperiode
Also dann, wenn viel Sonne scheint aber wenig Wärme gebraucht wird. Was
für ein Aufriss für etwas, dass du kaum nutzen wirst!
Wohnst du noch zur Miete ?
Wer ein eigenes Haus hat, würde gern im Sommer die Heizung, die ihm auch
Warmwasser erzeugt, abschalten. Kann er aber nicht, weil nicht jeder
gern nur kalt duscht.
Früher per Solarkollektor, heute gerne per Photovoltaik kann man es aber
erreichen, und spart viel Gas/Öl für den Standbyverbrauch der Heizung.
Nur die alte Zirkulation ist blöd, die wurde man gerne auch stilllegen.
Das Problem mit der Zirkulation habe ich wie folgt gelöst:
Kurz vor der Einbindung der Rückleitung in den Zulauf habe ich ein Motorbetriebenes Kugelventil eingebaut. Über Funk (Handsender in der Küche und im Bad) wird zuerst das Motorventil für 15s auf EIN bestromt, anschliessend die UP für 2min eingeschaltet und zum Schluss das Ventil wieder geschlossen. Damit gibt es an allen Zapfstellen nach 2min warmes Wasser, ohne die Pumpe mit ihren Verlusten auf Dauerlauf zu haben oder mich nach den eingestellten Zeiten der Zeitschaltuhr richten zu müssen.
Im Sommer war das Problem, dass die Zirkulation als Schwerkraft betrieben funktionierte (der Speicher steht im Keller - leider) und mir dadurch einen Teil der Energie vom Dach wieder über die Therme aufs Dach zurück gebracht hat...
Es ist halt was anderes, für 8ct/kWh (entgangene Einspeisevergütung) zu
heizen als für 30ct (dann doch lieber Gas/Öl, das liegt so um 15ct).
Bitte Leute!
So schwierig kann es doch nicht sein, einen Dimmer für 1 kW Ohm'sche Last zu bauen.
Noch vor 20 Jahren waren im PA-Bereich "Dimmerpacks" üblich. Da wurden Glühlampen mit Phasenanschnittsteuerung gedimmt. Ein einzelner Scheinwerfer hatte damals oft zwischen 500 und 1000W. 20kW und mehr waren in einer Festinstallation absolut üblich.
Geschaltet wurde damals mit einem popligen Triac, geschützt mit einem Snubber. In vielen der damals kursierenden Bastelanleitungen war nicht eine einzige Drossel vorgesehen, um den Strom irgendwie schön zu machen.
Wie ging das damals? Heute hör' ich nur noch Mimimi!
Klar haben wir heute höhere Anforderungen an Geräte. Hinsichtlich des Power Factors, Oberwellen, hinsichtlich abgestrahlter Energie und möglicherweise auch hinsichtlich der Sicherheit. Das ist auch in Ordnung so.
Grundsätzlich falsch finde ich die Schaltungsidee des TO nicht.
Die Topologie ist in Ordnung. PWM funktioniert, dem Heizstab ist das egal. Und davor ein Netzfilter, um den Strom auf das notwendige Maß zu glätten, OK. Eine PWM-Ansteuerung mit 15kHz ist kein Hexenwerk mehr, Schaltnetzteile nutzen ein Vielfaches.
Natürlich muss man das Schaltelement schützen, gegen Überstrom, vor allem aber -Spannung. Und die Filter sollte man genau anschauen, insbesondere Strom und Verlustleistung der Kondensatoren.
Für mich ist die Frage: Was genau sind die Normanforderungen, die so ein Gerät erfüllen müsste? Dann kann man versuchen, die Schaltung passend auszulegen.
Nach etwas Recherche gehe ich davon aus, dass u.a. die IEC 61000-3-2 Anforderungen formuliert. Ich kenne mich damit allerdings nicht aus und habe keinen Zugriff auf die Norm.
Was ich gefunden habe ist die Aussage: "The harmonic distortion must be less than 0.9% at the 3rd harmonic, 0.4% at the 5th, 0.3% at the 7th, 0.2% at the 9th, 0.2% at all even-order harmonics from the 2nd to the 10th, and 0.1% at all other harmonics up to the 40th".
Und dann kam noch die Aussage, dass es nicht trivial zu messen ist, weil das Netz i.d. Regel schon schmutziger ist.
Ich fände es toll, wenn man irgendwo eine ausreichend gute/sichere Dimmer-Schaltung finden könnte. Abseits unserer Filterblase, z.B. auf youtube oder eBay, gibt's nämlich viel schlimmere Dimmer, ohne irgendwelche Filter, z.T. nicht mal mit ausreichender Isolation.
Damit das technisch funktioniert, muss der "Dimmer" eine variable DC
oder AC Spannung ausgeben, nicht PWM. Also im Grunde genommen ein
Schaltwandler. Die hohe Leistung macht das Ding teuer.
Frage: Wie erzeugt man eine variable Gleich- oder Wechselspannung? Aus Gründen der Effizienz geht das nur über Schaltwandler und diese nutzen ein PWM-moduliertes Signal. Falls du LTSpice kennst, kannst du die Schaltung selbst simulieren und dir anschauen wie das funktioniert. Eine vorherige Gleichrichtung der Wechselspannung ist völlig unnötig und bringt nur Verluste. Deshalb kommen zwei IGBTs mit Schutzdioden zum Einsatz.
Eine Phasenanschnittssteuerung ist laut der Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber nur bis 200W zulässig. Eine solche Dimmerschaltung versucht dem Netz eine Phasenverschiebung aufzuprägen und das mag der Netzbetreiber nicht. Dieses Problem hast du bei der PWM-Methode nicht.
Berthold, dein Ansatz läuft auf einen Schaltwandler (also mit Spule) hinaus. Das kann funktionieren. Allerdings teuer und mit schlechtem Wirkungsgrad, weil du das Ding hinter den Wechselrichter packen willst.
Ich nannte das Zahlenbeispiel: Zweimal 80% Wirkungsgrad ergeben 64%.
Unter PWM verstehe ich hingegen eine Schaltung, die den Heizstab Impulsweise an/aus schaltet, so wie alle Produkte, die bei Amazon unter dem Namen "PWM Dimmer" angeboten werden. Da hast du wie gesagt das Problem, dass die Differenz zwischen PV Leistung und 1000 Watt aus dem Netz entnommen wird, was du vermeiden wolltest.
Der Schaltwandler wäre besser. Er verwendet nur den Überschuss der PV, das Wasser wird ggf. langsamer geheizt. Ich denke, darauf wolltest du hinaus.
Noch besser fände ich allerdings, die PV primär zum Heizen des Wassers zu verwenden. Erst wenn das Wasser warm genug ist, schaltest du auf den Wechselrichter um. Eine solche Steuerung ist viel simpler und hat weniger Verluste.
Deine komplexere Lösung ist natürlich interessanter. Wenn das dein Hobby ist, muss es sich nicht finanziell lohnen, dann mache es. Wenn du den ganzen Aufwand allerdings der Umwelt zuliebe machen willst, oder um Stromkosten zu sparen, dann probiere das erst mal mit einem kleinem Modell aus und kontrolliere, ob es wirklich seinen Zweck erfüllt.
Danke für deinen interessanten Beitrag. Bzgl. EMV und Grenzwerte für Störspannungen habe ich auch schon recherchiert. Allein die Recherche ist ziemlich aufwändig, wenn man bedenkt wie viele Vorschriften zum Einsatz kommen. Es gibt die Richtlinie 2014/30/EU, die die EMV für Elektro- und Elektronikprodukte regelt. Aber bis man hier schlau wird ...
Ein anderer Ansatz ist, man öffnet Schaltnetzteile und schaut, was dort verbaut wird. Bei den Schaltnetzteilen hat man bzgl. EMV dieselbe Problematik.
Man findet i.d.R. ein 2-stufiges EMV-Filter, aber kein Sinusfilter, weil Kondensator und vor allem die Spule (ca. 10mH bei entsprechender Strombelastbarkeit) groß werden.
Ich werde bei mir noch entsprechende Messungen durchführen und dann berichten.
Bgzl. Kurzschlussschutz für die IGBTs muss ich die Schaltung ändern. Emitterwiderstand über den der Strom gemessen wird und entsprechender Auswertung und Abschaltung bei Überstrom. Beim Prototyp habe ich darauf verzichtet, weil die ganzen Schutzschaltungen die Schaltung wesentlich komplexer machen. Aber ja, für eine ordentliche Schaltung braucht man sie.
Danke für deinen interessanten Beitrag. Bzgl. EMV und Grenzwerte für Störspannungen habe ich auch schon recherchiert. Allein die Recherche ist ziemlich aufwändig, wenn man bedenkt wie viele Vorschriften zum Einsatz kommen. Es gibt die Richtlinie 2014/30/EU, die die EMV für Elektro- und Elektronikprodukte regelt. Aber bis man hier schlau wird ...
Ein anderer Ansatz ist, man öffnet Schaltnetzteile und schaut, was dort verbaut wird. Bei den Schaltnetzteilen hat man bzgl. EMV dieselbe Problematik.
Man findet i.d.R. ein 2-stufiges EMV-Filter, aber kein Sinusfilter, weil Kondensator und vor allem die Spule (ca. 10mH bei entsprechender Strombelastbarkeit) groß werden.
Ich werde bei mir noch entsprechende Messungen durchführen und dann berichten.
Bgzl. Kurzschlussschutz für die IGBTs muss ich die Schaltung ändern. Emitterwiderstand über den der Strom gemessen wird und entsprechender Auswertung und Abschaltung bei Überstrom. Beim Prototyp habe ich darauf verzichtet, weil die ganzen Schutzschaltungen die Schaltung wesentlich komplexer machen. Aber ja, für eine ordentliche Schaltung braucht man sie.
Grüße Berthold
ich frage mich zugegeben: Wenn man eine PV-Anlage hat die so groß ist das man 3 kW in den Heizstab stecken kann - wozu muss man aufs Watt genau regeln können?
Generell: für so was ist weder Phasenanschnitt noch -abschnitt noch Pulspaket zulässig
Bitte Tilo!
So schwierig kann es doch nicht sein, einfach mal zu versuchen zu verstehen um was es geht, bevor man so gequirlte Scheisse vom Stapel lässt wie du.
Phasenanschnitt ist bei Heizungen (über 300W) nicht (mehr) erlaubt, Wellenpaketsteuerung reduziert nicht die gezählte Stromaufnahme aus dem Netz, so dass nur ein Sinusdimmer bleibt wenn man gesetzeskonform variable Leistung verheizen will.
Berthold versteht 1000 x mal als du, hör auf ihm an den Karren zu fahren mit deiner Dummheit.
Noch besser fände ich allerdings, die PV primär zum Heizen des Wassers
zu verwenden
Du verstehst halt nicht, dass heizen nachrangig ist, weil es egal ist, WANN der Speicher (Warmwasser ist wie Akku) geheizt wird, aber wichtig ist, dass Stromverbraucher wie Fernseher, PC, Bohrmaschinen, Kaffeemaschinen dann Strom bekommen wenn man sie einschaltet.
Statt 2 x 80% sind eher 2 x 95% üblich, so dass der Verlust nicht so gravierend ist wie du im FUD Glauben machen willst, übrigens ist es Verlust von geschenkter Energie, kostet also nichts.
Deine dutzenden von Schwachsinnsbeiträgen hättest du dir sparen können, wenn du nur über Dinge schreiben würdest, von denen du wenigstens die Grundlagen verstehst.
Ein anderer Ansatz ist, man öffnet Schaltnetzteile und schaut, was dort
verbaut wird.
Das reicht nicht. Auch die Platzierung der Bauteile und der genaue Verlauf der Leiterbahnen spielt eine wichtige Rolle. Ohne das richtig gelernt zu haben, würde mich nicht in die Leistungsklasse wagen, die dir vorschwebt.
Traust du dem Berthold zu, einen Sinusdimmer mit 95% Wirkungsgrad zu bauen? Also nicht nur am einfachsten Arbeitspunkt, sondern den ganzen Arbeitsbereich weitgehend abdeckend.
Ist halt nicht mehr einfach
Da sind wir uns einig. Deswegen habe ich angeregt, eine einfache Alternative zu erwägen.
So schwierig kann es doch nicht sein, einen Dimmer für 1 kW Ohm'sche
Last zu bauen.
Ich fände es toll, wenn man irgendwo eine ausreichend gute/sichere
Dimmer-Schaltung finden könnte. Abseits unserer Filterblase ...
gibt's nämlich viel schlimmere Dimmer, ohne irgendwelche
Filter, z.T. nicht mal mit ausreichender Isolation.
Na, dann hast du ja jetzt eine Geschäftsidee, mit der du diesen Markt umkrempeln kannst. Man wird dir die Dinger wie warme Semmeln abnehmen, wenn sie einfach und günstig genug sind. Berthold könnte dein erster Kunde sein, oder dein Partner.
Ein einzelner Scheinwerfer hatte damals oft zwischen 500 und 1000W.
Du bist nicht mehr auf dem Laufenden. Heute sind es mit Phasenanschnitt max. 200W!
15kHz PWM ist Heute der einzige gangbare Weg, wie man verschleißfrei und ohne Saldierungsprobleme eine vernünftige, funktionierende, exakte, stufenlose PV-Heizstabsteuerung realisieren kann. Es gibt keine andere Möglichkeit!
Mich würde mal interessieren welche Signale an GPIO1 bis 3 geschaltet werden müssen und wie man sie ohne uC generieren könnte.
15kHz PWM ist Heute der einzige gangbare Weg, wie man verschleißfrei und
ohne Saldierungsprobleme eine vernünftige, funktionierende, exakte,
stufenlose PV-Heizstabsteuerung realisieren kann. Es gibt keine andere
Möglichkeit!
Ich und andere haben oben Lösungen gezeigt wie es auch ohne 15 KHz PWM geht
Und ich frage mich weiterhin wozu man so was benötigt?
Ich und andere haben oben Lösungen gezeigt wie es auch ohne 15 KHz PWM
geht
Dann berichtige ich meine Aussage dahingehend und behaupte jetzt "Es gibt keine bessere Möglichkeit"!
Der Heizstab soll schließlich mit seiner Leistungsaufnahme möglichst dicht, stufenlos und kontinuierlich an die zur Verfügung stehende Augenblicksleistung der PV-Anlage herangeführt werden.
Der Heizstab soll schließlich mit seiner Leistungsaufnahme möglichst
dicht, stufenlos und kontinuierlich an die zur Verfügung stehende
Augenblicksleistung der PV-Anlage herangeführt werden.
nochmal - wozu benötigt man so einen Unsinn?
Entweder die PV ist - so wie bei mir, daher meine Erfahrungen - groß genug - das es absolut ausreichend ist zwischen 1000 / 2000 / oder 3000W umzuschalten
(Wobei es bei mir nur Spielerei ist, WW wird per WP gemacht)
Oder man hat eine Micro-Balkonanlage mit 2 PV-Zellen - dann kann man so was gleich bleiben lassen, da kommt nichts bei rüber
Es ist übrigens auch nicht ganz trivial die jeweils zur Verfügung stehende Energiemenge schnell genug zu erfassen und nachzuregeln - hier tun sich selbst Firmen wie Victron schwer
Ich werde hier evtl. im Sommer die WP ausschalten, dann heizt halt der Heizstab mit 1KW - einfache Regel - solange innerhalb der letzten 3 min die Einspeisung mindestens 1500W waren
Der beiliegende Schaltplan zeigt Steuerelektronik zur Ansteuerung eines
PV-Heizstabs mit 3 Elementen. So könnt ihr den PV-Überschuss ziemlich gut
ausnutzen. Die vorliegende Schaltung ist für einphasigen Betrieb ausgelegt.
Ich würde empfehlen, einfach ein fertiges käufliches regelbares Netzteil mit 1kW zu kaufen, daran die besagte Heizwendel anzuschließen und dann die Leistung nach Wunsch einzustellen. Da sind dann die nötige PFC und alle entsprechenden Schutzschaltungen schon mit eingebaut.
Und das wäre auch die Möglichhkeit, wie man es richtig machen würde, wenn man es selber machen müsste: eine Zwischenkreisspannung erzeugen und diese über eine Induktivität auf die Spule takten. Denn damit da der Strom in der Heizwendel nicht zigtausendmal vogelwild von 0 auf 100 springt, gehört die Spule in die Leitung zur Heizung. Zigmillionen Umrichter machen es vor.
Ich würde empfehlen, einfach ein fertiges käufliches regelbares Netzteil
mit 1kW zu kaufen, daran die besagte Heizwendel anzuschließen und dann
die Leistung nach Wunsch einzustellen. Da sind dann die nötige PFC und
alle entsprechenden Schutzschaltungen schon mit eingebaut.
Oder auch nicht.
Z.B. dieses Produkt: https://www.amazon.de/Kemo-M240-Leistungsregler-230-Multifunktion/dp/B07Y8MJF72/
genügt formal den Anforderungen des Heizstabes. CE-Kennzeichen, dimmen bis 10A, schutzisolierte Ansteuerung per PWM, Poti oder Spannung. Und das Beste: unter 50€!
Das ist aber eine Phasenanschnittsteuerung (die man heute so nicht mehr betreiben dürfte)
Und das wäre auch die Möglichhkeit, wie man es richtig machen würde,
wenn man es selber machen müsste: eine Zwischenkreisspannung erzeugen
und diese über eine Induktivität auf die Spule takten.
Den Zwischenkreis darf man aber auch nur mit PFC laden.
Das kann ich dir sagen: Weil mich technisch anspruchsvolle Themen begeistern. Einen Heizstab mit einem Relais ein- und auszuschalten, kann man machen, aber das muss ich doch in keinem Forum diskutieren.
Weil mich technisch anspruchsvolle Themen begeistern.
Jeder Jongleur fängt mit wenigen Bällen an und steigert sich hoch. Du träumst da grade von einer Jonglage mit 13 Bällen und hast noch nicht mal die Grundlagen mit den 3 Bällen geübt.
Oder andersrum: bau deine Schaltung doch einfach vorneweg 10x kleiner auf und probier hinter einem 24V AC Steuertrafo aus, mit deiner Schaltung die Leistung eines 100W Widerstands zu regeln. Da kannst du dann auch messen und dir ausrechnen, was bei 10-facher Spannung passieren würde...
Das kann ich dir sagen: Weil mich technisch anspruchsvolle Themen
begeistern. Einen Heizstab mit einem Relais ein- und auszuschalten, kann
man machen, aber das muss ich doch in keinem Forum diskutieren.
Man kann auch die Einspritzung an einem Ferrari optimieren - wenn es einem langweilig ist
Sehr fraglich Ob was sinnvolles dabei heraus kommt?
Ich würde empfehlen, einfach ein fertiges käufliches regelbares Netzteil
mit 1kW zu kaufen, daran die besagte Heizwendel anzuschließen und dann
die Leistung nach Wunsch einzustellen. Da sind dann die nötige PFC und
alle entsprechenden Schutzschaltungen schon mit eingebaut.
Du kannst natürlich ein Netzteil nehmen mit 1kW oder besser mit 3kW, damit das Wasser auch warm wird. Das Problem beim Netzteil ist der Preis, die Regelbarkeit über ein irgendwie geartetes Protokoll und die Verluste. Du brauchst einen Brückengleichrichter, die Schalttransistoren, den Transformator und am Ende wieder einen Gleichrichter. Jede Stufe bringt Verluste. Das lohnt sich nicht wirklich! Der Business Case für eine solche Anwendung liegt darin, dass man das Warmwasser ohne Heizung machen kann. Heizung und Geldbeutel werden geschont.
Was genau hat dein Betonkopf trotz 10-maligem Wiederholens nicht
verstanden ?
Ich bin hier nicht der Betonkopf. Lies was ich geschrieben habe. Du wirst nicht eine falsche Aussage in diesem Thread finden.
Ich befürworte dieses Kemo-Dingens nicht. Mir ist völlig klar, dass das für diesen Zweck ungeeignet ist. (Dass Schwingungspaketsteuerung und Phasenan/abschnitt ungeeignet sind wurde schon 100 mal erklärt, hier und andernorts.)
Lothar schrieb im Post drüber "Kauf was fertiges".
Und was ich sagen wollte ist: das ist nicht so einfach.
Wir haben die Sachkenntnis, das technisch einigermaßen zu beurteilen. Ein Laie, Arduino-Maker oder auch ein durchschnittlich begabter Elektriker hat das nicht, und würde vielleicht das Kemo-Teil kaufen.
Deswegen habe ich angeregt, eine einfache
Alternative zu erwägen.
Ich habe das bei mir pragmatisch gelöst. Da Einspeisen immer weniger Kohle bringt, als selber zu verbrauchen, hängt mein Heizstab einfach parallel an den Panels und zum WR Eingang. Der hat einen MPPT Regler vorne drin, und was er abkriegt, soll er haben. Der Heizstab wird also ganz simpel mit DC betrieben. Es gibt noch eine Umschaltbox, um Heizstab und/oder WR auszuwählen (dadrin wird noch Leistung gemessen) und das wars.
Lothar schrieb im Post drüber "Kauf was fertiges".
Und was ich sagen wollte ist: das ist nicht so einfach.
Du hast offenkundig nichtmal meinen Link zum fertigen Sinusdimmer
gefunden.
Wie kommst du drauf? Natürlich habe ich die gefunden. Sogar aufgerufen. Und gelesen. Und verstanden. Den 2. Link fand ich sogar richtig gut. Da stand jedoch für mich nichts Neues drin.
Am Schaltplan fand ich die Überstromerkennung interessant.
Netzfilter, um die es in diesem Thread auch ging, hat es jedoch abgesehen von C4 nicht. (Und ja, ich habe asymmetrische, nicht besonders schnelle Gate-Ansteuerung gesehen.) Warum postest du so einen Schaltplan, bei dem es erkennbar NICHT um einen PWM-Dimmer geht? Das ist nur unwesentlich über dem Niveau der von mir angeführten, über 20 Jahre alten Bastel-Dimmer, die - ich wiederhole mich - so heute nicht mehr gehen!
Dein Ego scheint größer zu sein als deine Lesekompetenz.
Nö. Die PV Anlage hat etwa 130V, wenns Wetter mitspielt und die gehen direkt auf den Boiler. Da das ein 2kW/230V ist, werden mit den 130V noch so etwa 400-500W verwertet. Hier sinds ~1000Wp an Panels und was an Strom übrig bleibt, treibt den WR.
Mich würde mal interessieren welche Signale an GPIO1 bis 3 geschaltet
werden müssen und wie man sie ohne uC generieren könnte.
Ich nutze einen ESP32. GPIO2+3 werden lediglich ein- bzw. ausgeschaltet, wenn dies vom Energiemanagement gefordert wird. Auf liegt ein GPIO1 PWM-Signal an, das vom Mikrocontroller erzeugt wird. Über die Impulsweite wird die Leistung variiert. Impulsweite von 50% bedeutet halbe Leistung.
Ohne uC kannst du das z.B. mit einem TL494.
Der WR weiß ja gar nicht, dass parallel zu ihm noch ein Heizstab
dranhängt und saugt dir deine Solarzelle in den Tod!
Ich halte diesen Ansatz auch nicht für empfehlenswert. Ich möchte an meinem PV-Generator (650 V Gleichspannung!!) außer dem Wechselrichter nichts anschließen. Das kann man bei Balkonkraftwerken so machen. Die Frage ist auch, wie steuere ich Wechselrichter und Heizstab dann über das Energiemanagement! Die Wirkungsgrade von Schaltwandlern liegen bei 92 - 95%. Die Verluste sind also zu verkraften.
Der WR weiß ja gar nicht, dass parallel zu ihm noch ein Heizstab
dranhängt und saugt dir deine Solarzelle in den Tod!
Erstens sind Solarzellen kurzschlussfest und zweitens ermittelt ein guter Einspeise-Wechselrichter automatisch den optimalen Arbeitspunkt der Solarzellen.
Und GPIO3 wird direkt an Pin 1 vom EMV Filter geschaltet? Da ist wohl
was am Schaltplan falsch?
Marcel, hat hast du Recht. Das Element GPIO3 am Emitter ist falsch. Das ist vom Kopieren übriggeblieben und gehört da nicht hin.
GPIO3 kommt an den IL410, analog zu GPIO2.
Erstens sind Solarzellen kurzschlussfest und zweitens ermittelt ein
guter Einspeise-Wechselrichter automatisch den optimalen Arbeitspunkt
der Solarzellen.
So ist das. Es ist doch klar, das der MPTT im Wechselrichter nur sieht, was ihm aus den Panels angeboten wird. Wenn ich da vorher was abzapfe, dann regelt der MPTT das eben so, das der Rest verwertet wird. Kaputt geht da natürlich nichts. Und ich habe einen guten Growatt 600. Man muss lediglich dafür sorgen, das die Panelverdrahtung und die Heizstabschaltung keine Verbindung zu PE haben. Das ist aber bei so gut wie jeder Solaranlage so.
Die Nummer hat schon im letzten Sommer gut gespielt, mehrere hundert kWh gespart (pro Monat so etwa 200kWh) und wird das auch dieses Jahr tun. Bei Wetter wie jetzt schalte ich nur den WR auf und der Boiler hängt am Stromnetz.
Und das ist gut so. Sonst könnte es sein, dass ihn DC längerfristig
kaputt macht.
Ich hab schon mal überlegt, ob ich ihn alle halbe Jahre mal umpole, aber ich messe regelmässig die Isolation zwischen Heizdraht und Gehäuse und da zuckt nix. Da der aber sowieso schon mindestens 12 Jahre alt ist, wird er früher oder später ersetzt, auch wg. des extrem eisenhaltigen Wassers hier.
Michael, besten Dank für die beiden Links. Insbesondere der Artikel über den Sinusdimmer ist sehr interessant. Ich habe ihn leider vor dem Bau meiner Schaltung nicht gefunden. Allerdings veröffentlicht niemand die detaillierten Schaltpläne.
Michael, besten Dank für die beiden Links. Insbesondere der Artikel über
den Sinusdimmer ist sehr interessant. Ich habe ihn leider vor dem Bau
meiner Schaltung nicht gefunden. Allerdings veröffentlicht niemand die
detaillierten Schaltpläne.
der große Vorteil des hier gezeigten Sinusdimmers ist die sinusförmige Ausgangsspannung
Für einen Heizstab ist diese nicht relevant
Wichtig ist die Stromaufnahme - Zitat aus dem Link:
"Ein Cos Phi von 1 wird als ideal betrachtet und mit dem Sinusdimmer als realisierbar definiert. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, brilliert der Sinusdimmer gegenüber konventionellen Dimmern auch mit einem wesentlich länger anhaltenden Cos Phi von 1, aber im unteren Regelbereich unterhalb der 30-%-Ansteuerung sackt auch hier der Cos Phi merklich ab und nähert sich schließlich den konventionellen Dimmern an."
Fertig gibt es das ganze schon seit Jahren "Fronius Ohmpilot". Wer die
€800 nicht ausgeben möchte könnte das Gerät ja im Forum "re-engineeren"
lassen.
Re-engineeren mit der ganzen Firmware? Denn ohne die kommt heute ein solches Gerät nicht aus. Das ist selbst bei der HW nahezu unmöglich, wenn man die Packungsdichte heutiger Multilayerplatinen mit SD-Komponenten und integrierten Schaltungen vor sich hat.
Außerdem, etwas fertig einkaufen, man jeder, aber will man das?
Inwiefern spielt der Eisengehalt des Wassers eine Rolle für den
Heizstab?
Mag der Edelstahlmantel des Heizkörpers nicht, führt zu Lochfraß.
Ausserdem flockt das Eisen beim Erhitzen aus und füllt den Boiler an.
Das bekommt mit, dass der Heizstab mit schnödem DC und nicht mit edlem AC befeuert wird und 'flockt' aus Wut darüber dreisterweise aus?
Es ging um einen Heizstab mit einem (abschirmenden!) Mantel aus Edelstahl und nicht um ein Blankdraht Heizelement!
Kannst du dein Ausflocken wegen DC physikalisch/chemisch unter den o.g Bedingungen begründen?
Vielleicht könntest du das komplett unterbinden, indem du einige Globuli in den Boiler wirfst?
Um der wütenden Legasthenie Einiger mal etwas abzuhelfen, stelle ich
meine eigentliche Frage nochmal:
Kannst du dein Ausflocken wegen DC physikalisch/chemisch unter den o.g
Bedingungen begründen?
Schon komisch hier, viel schreiben, wenig lesen....
Von Ausflocken infolge DC war nie die Rede. Es wurde nur gesagt, dass wegen des Eisens im Wasser die Lebensdauer der Edelstahl-Heizung so begrenzt ist, dass eine eventuell etwas schnellere Alterung durch DC keine Rolle spielt weil sowieso nach 12 Jahren ersetzt werden muss.
Das bekommt mit, dass der Heizstab mit schnödem DC und nicht mit edlem
AC befeuert wird und 'flockt' aus Wut darüber dreisterweise aus?
Blödsinn. Flockt aus, weil erhitzt wird, nicht wg. AC oder DC. Bis vor 2 Jahren gabs hier kein Solar und trotzdem habe ich schon davor kiloweise Eisenflocken aus dem Boiler geholt. Ist eben Brunnenwasser und kein Leitungswasser.
Flockt aus, weil erhitzt wird, nicht wg. AC oder DC. Bis vor 2
Jahren gabs hier kein Solar und trotzdem habe ich schon davor kiloweise
Eisenflocken aus dem Boiler geholt.
Kenne ich gar nicht. Weißt du zufällig was da chemisch passiert?
Ich habe nur etwas gefunden wie man durch Zugabe von Eisen(III) Lösungen zum Rohwasser Schwebstoffe bei der Wasseraufbereitung ausflockt.
Aber wohl ohne Erhitzen.
Siehe
https://kronosecochem.com/wp-content/uploads/TI_3_08_DE_Oberflaechenwasser.pdf
Die Oxidation des gelösten Fe(II) durch die geringe Menge gelösten Sauerstoffs geht besser, und das entstehende Fe(OH)3 wird leichter dehydratisiert, letztlich zum Fe2O3.
Flockt aus, weil erhitzt wird, nicht wg. AC oder DC. Bis vor 2
Jahren gabs hier kein Solar und trotzdem habe ich schon davor kiloweise
Eisenflocken aus dem Boiler geholt.
Kenne ich gar nicht. Weißt du zufällig was da chemisch passiert?
"oxidiert zweiwertiges Eisen zu braunem, dreiwertigen Eisenhydroxid
(„Eisenocker“)"
Ja, genauso sieht das Zeug aus. Ich nehme an, das es daran liegt, das durch das Erhitzen des Wassers Sauerstoff gelöst wird, denn im Rest meiner Brunnenanlage setzt es sich nicht ab. Lt. Analyse gibts hier Eisen und etwas Mangan im Wasser.
Aber nun genug davon - back to topic.
Es wäre schön, wenn die Antworten etwas netter und konstruktiver wären.
Mache das doch einfach so:
Primär heizt du erst mal deinen Wassertank bis zur Soll-Temperatur auf.
Und zwar direkt mit der Gleichspannung aus den Solar Panels, ohne
Wechselrichter.
Sorry wenn ich mich einmal einklinke. Aber das Thema interessiert mich brennend.
@Steve van de Grens ist das ein Vorschlag den ich in der Praxis direkt umsetzen kann? Mich würde interessieren, wie ich die 5 Stränge der Solarpanel welche teilweise eine Spannung von 465 V Gleichspannung anliegen haben direkt zum Heizen in meinem Speicher nutzen könnte?
Wie stellst du dir das praktisch vor?
Über einen Link für die benötigte Hardware wäre ich sehr dankbar.
Oder ist das einfach einmal ein rein Theoretischer Vorschlag?
Hatte ich auch mal vor zu bauen… ist aber an der Zeit und Zweckhaftigkeit noch nicht geworden
Arduino mit Ethernet liest SMA Modbus TC/IP Überschuss ein (läuft schon)
Brückengleichrichter und 3 Parallele Vorladewiderstände zum Vorladen vom Zwischenkreis
IGBT und LEM Wandler und bissl Strom und Spannungsmessung und dann noch die Temperatur, ist eigentlich kein Hexenwerk so ein Tiefsetzsteller, und wenn dann doch mal kurz 5 W Netzbezug sind stirbt auch keiner
@Mr. Miller
Wiso muss in den Ausgang unbedingt eine Drossel rein?
Mich würde interessieren, wie ich die 5 Stränge der
Solarpanel welche teilweise eine Spannung von 465 V Gleichspannung
anliegen haben direkt zum Heizen in meinem Speicher nutzen könnte?
Wie stellst du dir das praktisch vor?
Gar nicht. Für dich wird es die beste Lösung sein, alles über den WR zu schicken.
Den solaren Überschuss in Heisswasser umzuwandeln ist so kleinkariert wie engstirnig. Es gäbe so viele originellere Möglichkeiten diesen Strom zu verballern.
Den solaren Überschuss in Heisswasser umzuwandeln ist so kleinkariert
wie engstirnig. Es gäbe so viele originellere Möglichkeiten diesen Strom
zu verballern.
Den solaren Überschuss in Heisswasser umzuwandeln ist so kleinkariert
wie engstirnig. Es gäbe so viele originellere Möglichkeiten diesen Strom
zu verballern.
DU würdest also die nicht sofort genutzte Energie irgendwie VERBALLERN und nicht im ebenfalls benötigten WW speichern? Wie sonst?
Speicher jeglicher Art in privater Hand sind zu verurteilen und sowas von old school?
Um z.B. einen WW-Speicher mit 800L von 20°C auf 80°C zu erwärmen, sind 55kWh nötig. Die Kosten für das Speichersytem liegen bei ca. 1,2k€ bei Eigenmontage. Für einen Akkuspeicher musst du ein Vielfaches löhnen!
Die Mischung machts!
Für meine Strom'Verwendung' gibt es am Frühstückstisch die Tagesplanung; je nach Wetter und Akkustand wird die WaMa noch einen Tag verschoben oder muss heute sein...
Die direkte Verwendung ohne Umweg über den Akku ist effektiver und schont den Akku.
Um z.B. einen WW-Speicher mit 800L von 20°C auf 80°C zu erwärmen, sind
55kWh nötig
Und wieviel Standby-Verluste hat dieser WW-Speicher wenn er aufgeladen
ist?
Je nach Kerntemp. sind das ca. 2K/d. Allerdings habe ich die Dämmung mit einer zusätzlichen Lage aus Kaschierter Mineralwolle von 100mm verstärkt und der Raum ist ebenfalls mit 50mm nach außen ganz gut gedämmt. Ergibt in Summe 250mm Dämmung!
Das hält die Temp. einige Tage auf nutzbarer Temperatur. Ich könnte den gesamten Raum noch mit Styroporkügelchen fluten... ;-))
Und wieviel Standby-Verluste hat dieser WW-Speicher wenn er aufgeladen
ist?
Diese Überlegung ist zwar allgemein richtig, aber die Verluste sind natürlich auch vorhanden, wenn der Speicher mit Netzstrom beheizt wird.
Tut man das mit Strom aus der PV, sind das direkt gesparte Mäuse.
Diese Überlegung ist zwar allgemein richtig, aber die Verluste sind
natürlich auch vorhanden, wenn der Speicher mit Netzstrom beheizt wird.
Ja, allerdings reichen mir 150l bei 50°C max, da brauche ich keine 800l
bei 80°C.
Speichergröße bei Wärme vom Dach kann nicht groß genug sein. Deine 150L haben, da das Verhältnis Oberfläche zu Volumen ungünstiger ist, einen größeren Verlust als bei 800L! Außerdem ist die enthaltene Energiemenge darin bedeutend größer und länger nutzbar, auch wegen der geringeren Verluste!
füge noch ein "relativ" ein, dann passts.
Absolut ist der Verlust natürlich kleiner.
O.k. - der Platz war vorhanden, die Installationskosten sind gleich, die Nutzbarkeit allerdings deutlich besser! Speichervolumen ist nur durch mehr Speichervolumen zu ersetzen. Ist wie bei Hubraum... ;-))
Hier wird gerade ein alter Wasserturm entkernt und zur Wohnung umgebaut.....
Der steht mitten in einer alten Flakstellung und hat deshalb jetzt auch einen eigenen Keller bekommen. Der alte Wasserbunker daneben wird wieder in Stand gesetzt ;-)
Steve van de Grens schrieb im Beitrag #7600220:
@Steve van de Grens ist das ein Vorschlag den ich in der Praxis direkt
umsetzen kann? Mich würde interessieren, wie ich die 5 Stränge der
Solarpanel welche teilweise eine Spannung von 465 V Gleichspannung
anliegen haben direkt zum Heizen in meinem Speicher nutzen könnte?
Ich kann nur davor warnen, irgendwelche Experimente mit 465V Gleichspannung zu machen. Es macht technisch und ökonomisch gesehen wenig Sinn, die Leistung vor dem Wechselrichter abzweigen. Auch bei einem Betrieb direkt mit Gleichspannung, braucht man eine Regelung und das bedeutet einen Schaltwandler, der 465V DC in eine einstellbare AC-Spannung wandelt. Ohne Wandler geht i.d.R. gar nichts.
Habe die Fragen nur so formuliert, um evtl. von @Roermond oder
von Matthias S. die Antworten zu bekommen.
Ich würde nie auf die Idee kommen vor dem WR unter DC die Energie abzufangen. Wie du richtig schreibst, "Auch bei
einem Betrieb direkt mit Gleichspannung, braucht man eine Regelung".
Wie du richtig schreibst, "Auch bei
einem Betrieb direkt mit Gleichspannung, braucht man eine Regelung".
Nicht nur deswegen. Du wirst sterben, wenn du mit 465V DC auch nur den geringsten Fehler machst. Das ist die Krux an PV, man kann sie nicht einfach so mal abschalten. Bei meinem 140V System ist das, wenn man weiss was man tut, noch handhabbar (wenn auch nicht anfassbar), aber bei 460V wird man sofort gegrillt. Das abtrennen solch hoher Spannungen nötig selbst dem erfahrenen Techniker höchsten Respekt ab. Nicht umsonst gibt es fernbediente Vakuumschalter u.ä.
Niemals mit hohen DC Spannungen rumspielen - DC ist viel gefährlicher als AC.
Ich könnte 48V nicht direkt verwerten - schon mein E-Auto benötigt über 70V zum Laden. Deswegen habe ich meine 4 Stck. 300W Panels à 35V in Serie.
Damit kann ich einen MPPT fürs Auto, den Growatt Einspeise-WR oder den Boiler direkt betreiben. Da fliessen dann nur etwa 500W in den Boiler, aber der Rest ist immer noch gut für den WR oder das Auto.
Deswegen sind die zulässigen Berührspannungen bei AC geringer ?
Bei DC gibt es keinen Nulldurchgang, in dem dich dein zuckender Körper noch vom Leiter wegreissen kann. An DC bleibste einfach kleben. Das weisst du aber selber, stell dich nicht dümmer, als du bist. Den Unterschied zwischen Vpp und Veff kennst du auch?
Ich kann die Besitzer von HV Anlagen (so ab 200V aufwärts) nur warnen, macht nix an euerer Anlage, überlasst das den PV Fachleuten. Bei mir ist das hier eine kleine Anlage auf kleinem Haus und alles nur ein Spaß zum Geld sparen. An euren Arrangements mit -zig kWp macht bitte gar nix.
Ist aber Quatsch. Bis 100V ist es noch berührungssicher, aber über wimre
30V braucht es schon DC-fähige Schalter die aktiv Lichtbogen löschen
können.
wo braucht man bei einer PV-Anlage Schalter?
100V haben halt die gängigen Zellen nicht
Trennschalter Akku, Trennschalter Zellen...
Wie weiter oben schon mal geschrieben: Eine Solarzelle hört nicht auf Strom zu generieren, nur weil es gerade unpässlich ist.
Du behauptest 16kW über 48V laufen zu haben? Das sind ~330A. Wenn der Lichtbogen erst mal steht, steht er.
Schweißgeräte arbeiten mit geringeren Strömen...
Was mir aufgefallen ist, ihr zankt euch wie kleine Linder.
Und die Moderatoren lassen euch gewähren. Der ganze Post wird dadurch
zerstört.
Ich kann Jens nur zustimmen. Die kurzen und zum Teil unverständlichen Beiträge braucht keiner, da nicht hilfreich. Und wir sollten hier auch keine philosophische Diskussion führen, ob es sinnvoll ist, Strom zu verheizen oder ob andere Lösungen besser sind. Es geht hier um die vorgestellte Schaltung!
Deswegen sind die zulässigen Berührspannungen bei AC geringer ?
Bei DC gibt es keinen Nulldurchgang, in dem dich dein zuckender Körper
noch vom Leiter wegreissen kann. An DC bleibste einfach kleben. Das
weisst du aber selber, stell dich nicht dümmer, als du bist. Den
Unterschied zwischen Vpp und Veff kennst du auch?
Ich kann die Besitzer von HV Anlagen (so ab 200V aufwärts) nur warnen,
macht nix an euerer Anlage, überlasst das den PV Fachleuten. Bei mir ist
das hier eine kleine Anlage auf kleinem Haus und alles nur ein Spaß zum
Geld sparen. An euren Arrangements mit -zig kWp macht bitte gar nix.
In welcher Innung bist du denn Mitglied?
Du möchtest unter allen Umständen, dass jeglicher Gewinn direkt an den Handwerker geht? ;-))
Die Spannungsverläufe zeigen die modulierte Sinusschwingung in verschiedenen zeitlichen Auflösungen und unterschiedlichen PWM-Frequenzen, damit das PWM-Signal besser sichtbar wird.
Die Ansteuerung der PWM-Stufe wurde bei der Messung mit einem Rigol Funktionsgenerator angesteuert. Das letzte Bild zeigt den experimentellen Aufbau der Schaltung, an die ein Wärmestrahler mit 1000W angeschlossen ist. Die PWM-Endstufe erwärmt sich unabhängig von der Impulsweite nur kaum. Im Deckel des Gehäuses ist ein Lüfter eingebaut.
Du solltest mal alle deine Kommentare nochmals Revue passieren lassen, damit du einen Überblick erhältst, von welcher Qualität sie sind. Wenn man sie weglassen würde, wären wir nicht dümmer!
Du solltest mal alle deine Kommentare nochmals Revue passieren lassen,
damit du einen Überblick erhältst, von welcher Qualität sie sind.
Wenn der Herr Hinz seine angeborene Muffeligkeit von Heute auf Morgen, wie ein Kokon einfach abstreifen könnte...
...oder wie ein zu eng geratenes, unter den Achseln kneifendes Jäckchen einfach ausziehen könnte, dann wäre er mir auf einen Schlag richtig sympathisch ;)
Die Spannungsverläufe zeigen die modulierte Sinusschwingung in
verschiedenen zeitlichen Auflösungen und unterschiedlichen
PWM-Frequenzen,
Das ist die gemessene AUsgangsspannung?
Dem Heizstab ist es egal wie sauber, sinus, rechteck usw die Spannung ist
Wichtig um Normkonform zu sein ist ein sinusförmiger Strom am Eingang
So wie ich es sehe hast Du am Eingang einen Gleichrichter und Elkos? Du bräuchtest dann zusätzlich PFC, sonst kannst DIr den AUfwand auch sparen, ist so nicht zulässig
Du solltest mal alle deine Kommentare nochmals Revue passieren lassen,
damit du einen Überblick erhältst, von welcher Qualität sie sind. Wenn
man sie weglassen würde, wären wir nicht dümmer!
Du möchtest unter allen Umständen, dass jeglicher Gewinn direkt an den
Handwerker geht? ;-))
Nö, aber ich möchte die Verluste unter den PV Bastlern klein halten. Gut, wohnungspolitisch sicher ein Fehler und auch die Rentenkasse freut sich über Frühabgänge. Ich möchte, das man die Augen aufhält und sich immer wieder klar macht, das es gefährlich bleibt, mit solchen Spannungen zu arbeiten, die nochmal deutlich höher sind als im Stromnetz.
Du möchtest unter allen Umständen, dass jeglicher Gewinn direkt an den
Handwerker geht? ;-))
Nö, aber ich möchte die Verluste unter den PV Bastlern klein halten.
Wieviel davon gab es bisher?
Gut, wohnungspolitisch sicher ein Fehler und auch die Rentenkasse freut
sich über Frühabgänge. Ich möchte, das man die Augen aufhält und sich
immer wieder klar macht, das es gefährlich bleibt, mit solchen
Spannungen zu arbeiten, die nochmal deutlich höher sind als im
Stromnetz.
Ja, das ist die Spannung am Verbraucher über einen Spannungsteiler gemessen. Auf dem Bild ist ein 2-stufiges EMV-Filter zu sehen und die Spannungsversorgung für den Optokoppler zur Ansteuerung der IGBTs. Ich nutze keinen Brückengleichrichter und keine Elkos. Das sind die Spulen des EMV-Filters.
Die beiden Bilder zeigen den Spannungsverlauf an einem Widerstand direkt am Eingang der Netzspannung. Die Störspannung ist klar sichtbar und noch vorhanden. Wie hoch der Anteil der Störspannung bezogen auf die Netzspannung ist, weiß ich noch nicht.
Weiß jemand wie man das misst?
Die Störspannung ist klar sichtbar und noch
vorhanden. Wie hoch der Anteil der Störspannung bezogen auf die
Netzspannung ist, weiß ich noch nicht.
Ich glaube ja zugegeben das diese "Störspannung" Messfehler sind - solange Deine Zuleitungen im Haus dick genug sind
Aber ich verstehe zugegeben immer noch nicht was Du vorhast
Die Normen verlangen ab einer bestimmten Leistung die sinusförmige Entnahme aus dem öffentlichen Netz
Du lieferst hier zwar dem Heizstab eine sinusförmige Sannung, aber um die Rückwirkungen aufs Netz kümmerst Du dich nicht
Auch die HF-Störung Deiner Konstruktion ist sicher nicht gering
Dem Netzbetreiber wäre es vermutlich lieber Du baust einfach eine Phasenanschnittsteuerung ein statt diese Schaltung hier - und dem benachbarten Funkamateur wohl auch....
Natürlich durch Pyrolye - im H2O ist doch reichlich vorhanden! Oder doch
Elektrolyse? Schliesslich ist doch Strom mit im Spiel...😋
Sorry, aber mit Elektrolyse hat das nichts zu tun, da der Strom keinen Kontakt mit dem Wasser hat. Das Heizelement ist ja mit einer Isolation versehen.
Du lieferst hier zwar dem Heizstab eine sinusförmige Sannung, aber um
die Rückwirkungen aufs Netz kümmerst Du dich nicht
Auch die HF-Störung Deiner Konstruktion ist sicher nicht gering
Dem kann ich nicht zustimmen. Auf der Netzseite ist sowohl ein Sinusfilter als auch ein EMV-Filter eingebaut. Mehr ist in Schaltnetzteilen auch nicht verbaut. Auf der Verbraucherseite verlaufen die Leitungen alle im geschirmten Bereichen (abgeschirmte Kabel, Heizstab ist im Metallbehälter eingebaut). Zur Ansteuerung von Lampen über Kabel kann man die Schaltung nicht verwenden. Das wäre in der Tat nicht gut.
AC-PWM-Controller.jpg
(170 KB)
