Solaranlage 0,8kW - Testbetrieb seit 17.08.2011

(Dies ist keine Praesentation sondern eine Datensammlung, die nur zur Dokumentation des Testaufbaus dient)

Technische Daten - Zusammenfassung:
4 x CETC-Module a 195Wp - 40Volt
1 x Module 85Wp - 27Volt
8 x Bleibatterien Trojan a 180Ah (2 x 4 parallel)
1 x Solarakku 100Ah Sonnenschein
2 x Blei-Gel 3Ah Panasonic
1 x Wander 24 Volt auf 220 Volt, 1,5 kW - Trapez
1 x Wandler 24 Volt auf 220 Volt 300 Watt - Sinus
1 x Laderegler 30A von Steca (bis 3.10.2011)
1 x Laderegler MPPT 30A von IVT (seit 3.10.2011)
(seit 25.5.2012 ist der Stecca-Regler wieder in Betrieb, der IVT defekt.)
1 x Laderegler "Wellsee" 15A fuer die Nebenbatterie

Aktuelle Statistiken/Bilder - Gesamtübersicht
zweite Messreihe (bis 20.9.2011)
 Erste Messreihe (bis Ende 8/2011)
29.06.2012 14:00
Heute wurde die winzige 12-Volt-Batterie gegen 2 neue 200Ah Blei-Fliess-Akkus getauscht. Die beiden neuen 12-V-100W-Module sind noch nicht angeschlossen und der 400Ah-Block wird jetzt auch nur ueber ein einziges 100W-Modul geladen.

04.06.2012 14:00
Austausch der 12-Volt-Batterie 100Ah gegen eine winzige 2Ah-Batterie, die nur die Messgeraete versorgt.

25.05.2012 12:30
Nachdem die Stromproduktion seit Wochen wieder mehr als ausreichend ist um Telefon, Internet, Arbeitsplatzmonitor und seit neustem auch einen Mini-PC mit Atom-Prozessor zu versorgen, wollte ich heute die Wasserversorung fuer den Garten in Betrieb nehmen.
Das kostete als erstes den IVT-Lageregler das Leben: die Sicherung brannte wg. der Stromaufnahme von mehr als 40 A durch.
Leider erweckte auch der Tausch der Sicherung den Regler nicht mehr.
Ich habe dann auf den nicht-MPPT-Stecca-Regler umgebaut. Ausserdem ist der 3kW-Wandler beim naechsten Test draufgegangen. Scheinbar ist der Anlaufstrom zu hoch. Ich werde das mal untersuchen.

16.12.2011 11:15
Ein eher trauriges Bild gibt sie um diese Jahreszeit ab - die Statistik
An nur 4 bis 6 Stunden wird am Tag ueberhaupt Strom produziert. Die Ausbeute reicht aber bei Dauerregen gerade mal aus, um die Selbstentladung der Batterien zu decken.
Die Messanlage selbst hat mit dem ASUS-PC, der mit 12V/1.5A rund 20 Watt Leistung benoetigt, einen Strombedarf, der von der Produktion gedeckt werden koennte. Da der PC aber zur Zeit nicht direkt ueber die Batterie, sondern ueber einen Spannungswandler versorgt wird, kommt es zu einer Grundlast der Anlage von nochmals rund 10-20 Watt. Da ich bei schlechter Wetterlage eine Tiefentladung der Batterie vermeiden moechte, habe ich den Mess-PC in den vergangenen Wochen immer mal wieder fuer ein einige Tage an das externe Stromnetz angeschlossen.

In den letzten Wochen habe ich einige Tests mit Low-Cost-Android-Netbooks gemacht und inzwischen ein "JAY-Tech"-Tablet (PID7901 - fuer 49 EUR im Angebot bei "Schlecker") so umgeruestet, dass es Messaufgaben uebernehmen kann. Theoretisch kann diese Ausgabe auch jedes Android-Handy uebernehmen.
Man muss allerdings den Android-Kern (Zygote und Co. und vor allem die unsaeglichen Threadlibs) totlegen und auf den Linux-Kern eine Standard-GNU/Linux-Umgebung drauf setzen. (Debilian z.B.)
Heute werde ich versuchen den Mess-Rechner durch dieses Tablet zu ersetzen. Die 9 Volt Versogungsspannung sollten sich durch einen einfachen Laengsregler aus der 12 Volt-Batterie realisieren lassen und bei abgeschaltetem Display sollte der Bedarf bei deutlich unter 10 Watt liegen.
Mal sehen ob das klappt.....

01.12.2011
Zum insgesamt dritten Mal seit Beginn der Aufzeichnungen musste ich Heute die Anlage vom Netz nehmen und die Datenerfassung auf Netzstrom umschalten. Zwar produzieren auch bei dem sehr trueben Novemberwetter die Module noch Strom. Aber nur fuer maximal acht Stunden am Tag und auch nur rund 600mA. Wandler und ASUS-EEEPC verbrauchen aber bereits rund 2 Ampere.
Um Tiefentladungen zu vermeiden schalte ich dann manuell bei deutlichem Unterschreiten von 24 Volt en Wandler ab.
Einen schelchten Tag kann man bei Temperaturen von ueber 0 Grad verkraften. Zwei schlechte Tage in Folge wuerden zur Tiefentladung fuehren.

07.11.2011
Heute musste ich die Anlage vom Netz nehmen. Die Spannung der Hauptbatterie unterschritt 23.5 Volt und das Novemberwetter war 2 Tage lang so diesig, dass auch am Tag nur 0.5A aus allen vier Module kamen.
Glaubt man dem Wetterbricht, dann muesste ich morgen aber wieder genug Ladung bekommen koennen.
(Eine Einzelmessung an jedem Modul ergab einen Tag vorher bei strahlendem Sonnenschein 2.6 Ampere pro Modul bei 36 Volt - also knapp die Haelfte der Spitzenleistung im Sommer)
Ich werde an der Messdatenerfassung ein paar Aenderungen vornehmen muessen. Der Eigenverbrauch mit rund 40 Watt (Internetverbindung, EEEPC usw.) ist einfach zu gross fuer die Wintermonate. Bei Real gab es einen Android-Netbook mit ARM-CPU fuer <100 EUR. Das Ding hat 2 USB-Anschluesse und einen Stromverbrauch, der bei abgeschaltetem Display bei 10 Watt liegen duerfte. Ich habe zwar schon eine lauffaehige Bash mit allen notwendigen Tools fuer die Messdatenerfassung da drauf, aber es gibt noch ein paar Probleme:
Android hat eine eigene Thread-Verwaltung, die sich nicht mit der libpthread vertraegt
Andriod 2.2 hat keinen libusb-Support (zwar habe ich die libusb auf dem Android compiliert aber s.o.)
Es gibt keine Doku zum Austausch des OS auf diesem Geraet. Die Hersteller (Jay-Tech aus Moenchengladbach bzw. dessen China-Lieferant) habe noch nicht auf meine Anfrage nach den Sourcen reagiert.

Trotzdem bis ich zuversichtlich, dass Teil zur Datenerfassung nutzen zu koennen. Ansonsten werde ich mir andere Strategien zur Senkung des Stromverbrauchs der Messanlage ausdenken. Z.b. puffern der Messwerte (die momentan alle 15 Minuten uebertragen werden) ueber einen laengeren Zeitraum.

29.10.2011
Da die Anzahl der Grafiken im Laufe der Zeit gestiegen ist, wurden die Ladezeiten der Startseite zu lang. Daher habe ich die Seiten nochmals aufgesplittet und eine nicht-grafische Ueberischtsseite fuer den momentanen Ladezustand eingefuegt. Auf dieser werden Stundenweise die Lade/Entladestroeme und die Batteriespannungen in rot/orange/gruen angezeigt. (das ist aber alles noch in Arbeit)


27.10.2011
Resumee nach 2 Monaten: ohne es im Detail nachgerechnet zu haben, kann ich aufgrund der Messwerte und des RWE-Zaehlerstandes sagen, dass ich ca. 1kWh im Tagesdurchschnitt mit der vorhandenen Hauptanlage und -batterie produziere und verbrauche.
Richtig spannend duerften allerdings erst die kommenden 3 Monate werden......

24.10.2011
Heute konnte ich zum ersten mal wieder einen gesamten Tag stoerungsfrei erfassen. In den Tagen zuvor gab es immer wieder Kernel-Oops in unregelmaessigen Zeitabstaenden. Nachdem ich Kernel, Libs, Scripte und die gesamte Hardware getauscht und ettliche Tests gemacht habe, ist die Ursache wohl lokalisiert:
Bislang hatte das leicht modifizierte he2325u.cpp immer 3 Messwerte ausgelesen und geschrieben und sich dann beendet, um im Loop wieder neu gestartet zu werden. Das Problem scheint beim Oeffnen/Schliessen des Devices zu liegen (ich habe die hidapi/usblib in Verdacht). Offenbar kommt es beim haeufigem Oeffnen/Schliessen irgendwann zu einem Crash. Die genaue Analyse der Ursache ist eine Aufgabe fuer die kommenden Winterabende...
Nachdem ich das he2325.ccp nun so modifiziert habe, dass es als Endlosschleife das Device immer geoeffnet laesst und Messwert sowie Datem/Uhrzeit ins Log schreibt, ist der Fehler nicht mehr aufgetreten.

20.10.2011
Der Kernel-Oops war wohl keine einmalige Sache - er tritt immer wieder in unregelmaessigen Abstaenden auf :-(
Trotzdem habe ich jetzt aus 16-Quadrat 2 Shunts gefeilt, die problemlos 50A und mehr vertragen sollten. Der Spannungsabfall betraegt 0.1mV/Ampere und ich habe die beiden nun so eingebaut, dass sie den Ausgangsstrom der Solarmodule ("dunkeblau" - bis zu 20A) und den Eingangs/Ausgangsstrom der Hauptbatterie messen ("tuerkis" - zwischen Laderegler und Batterie). D.h.: Die Kurve in "tuerkis" liegt im Leerlauf bei ca. -2.5 Ampere (Versorgung fuer Messdatenerfassung und Kommunikationseinrichtungen). Bei Sonneneinstrahlung werden also (auch wenn sich blaue PV-Produktionskurve und tuerkise Batteriekurve decken) 2.5 Ampere mehr in die Batterie geschickt, als die Kurve darstellt.
Bei guten Lichtverhaeltnissen und voller Batterie schalte ich dann manachmal noch einen 26-Zoll Monitor dazu, der nochmals rund 50 Watt, (also gute 2 Ampere) entnimmt. Dieses "batterie-voll-und-wetter-gut"-handling sollte ich gelegentlich mal automatisieren.


17.10.2011
Heute blieb die Messdatenerfassung stehen - Kernel-Ooops.
Dass mich dieses Problem nun eine Woche lang beschaeftigen wuerde konnte ich zu diesem Zeitpunkt nicht ahnen. Ich hatte ein weiteres Messgeraet angeschlossen um ueber einen zusaetzlichen Sensor die Helligkeit zu erfassen.

12.10.2011
Heute musste ich aufgrund der anhaltend schlechten Wetterlage zum ersten mal seit Inbetriebnahme (8/2011) die Kommunikationsanlagen (Telefon/Internet) von der Batterie trennen und aus dem Netz versorgen. Die Batteriespannung drohte auf unter 23Volt abzusinken und so habe ich fuer einen Tag nur die Messdatenerfassung und Beleuchtung (Nebenbatterie) auf Solar laufen lassen. Der Zustand war aber nur fuer einen Tag notwendig. Danach besserte sich das Wetter und ich konnte wieder alles auf Solarbetrieb zurueckschalten.

04.10.2011
30A-Laderegler von Steca gegen 30A-MPPT-Laderegler von IVT ersetzt. Die Datenaufzeichnung wurde um keinen Kanal erweitert. Nun werden Stromstaerke der Solarmodule (Ausgang) und Stromstaerke der Batterieentladung (Entnahme-Ausgang des Ladereglers) gemessen. Allerdings nur in 250mA-Schritten, da ich noch keine Zeit hatte, entsprechende Shunts zu bauen, um mehr als 10A messen zu koennen. Die Daten sind also recht ungenau - geben aber einen ersten Eindruck vom Verhalten des MPPT-Reglers.

21.09.2011
Neue Grafiken eingebaut und die Uebersichtsseite neu erstellt. Die Statistiken werden nun in 15-minuetigen Abstaenden aus den in der PostgreSQL-Datenbank abgelegten Daten errechnet.
Die Details zu den Anlagenaenderungen der letzten 14 Tage sind unter http://erste.de/SOLAR/aktuell.html dokumentiert. U.a. auch, warum ich den MPPT-Regler wieder durch einen Standard-Laderegler ersetzt habe.

20.09.2011
Die Messdatenerfassung speichert nun alle Datensaetze aller Messgeraete in einer PostgreSQL-Datenbank.
Bis die Auswertungen richtig laufen wird es noch ein paar Tage dauern. Inzwischen sind rund 2Mio. Datensaetze erfasst.

05.09.2011
Die Testananordnung wurde geaendert, die Geraete und Anschluesse verschraubt und die "fliegende Verdrahtung"
etwas stabiler ausgefuehrt.

03.09.2011
Zusaetzlich Aufzeichnung des PV- und Ladestroms des neuen Wandlers.
Hier wird eine 100Ah Batterie ueber ein 40V/5A-Modul geladen. Wetterverhaeltnisse: viel Sonne.
Die Batterie wird zwischenzeitlich manuell ueber einen Verbraucher entladen um die Ladestromstaerke langfristig zu erfassen.
Da die Messergebnisse mit dem MPPT-Wandler eher unbefriedigend waren, klemme ich eines der 200W/40V/5A Module von der Hauptbatterie ab und schliesse es anstatt des 80W/20V/4A-Moduls an den neuen MPPT-Regler an.
Es kann ja sein, dass die Differenz zwischen 20V-PV-Reglereingang und 14.1V-Batterieladespannung zu gering ist, um die Eigenschaften des MPPT-Reglers auszureizen.
Nun wird also die Hauptbatterie nur noch mit 600W geladen (ueber nicht MPPT "STECA") und die 12V/100Ah
Nebenbatterie ueber 80W/20V/4A-Modul mit 50A-MPPT-Regler.
Hier zeigt sich dann tatsaechlich die MPPT-Eigenschaft: Waehrend der Eingangsstrom des Reglers 2.5 Ampere
betraegt, ist der Ladestrom rund doppelt so hoch. Die Modulspannung liegt dabei dann um 30 Volt herum
(bei 41V Leerlauf). Allerdings: bei den ersten Messungen zeigt sich, dass die Stromstaerke des Moduls (Nominal 5.1A - die
auch bei voller Sonneneinstrahlung wirklich fliessen) nie ueberschritten wird. D.h.: ob der Regler da nun
dazwischen haengt oder nicht ist voellig egal....


30.08.2011
Seit knapp einer Woche ist der 1.5kW-Wandler gegen einen 300Watt-Wandler getauscht. Der neue Wandler
produziert nicht mehr so viel Abwaerme und reicht zur Versogung der Kommunikationsverbindungen voellig aus:
1 x Router
1 x Kabelmodem
2 x ASUS EEEPC (Arbeitsplatz und Messdatenerfassung)
1 x Monitor 26 Zoll
1 x Funktelefon

Router und Modem werden aus einem gemeinsamen Netzteil (220V/1.5A) versorgt. Das scheint mir effektiver,
als jedes Geraet mit eigenem Netzteil arbeiten zu lassen.

Seit gestern lade ich (z.Zt. noch manuell) mit dem an sonnigen Tagen (naja, die sind momentan sehr selten)
zu viel produzierten Strom zwei Blei-Gel-Akkus 3Ah und einen 100Ah Solarakku. Aus diesen Akkus versorge ich
die Beleuchtung im Haus. Zunaechst nur die eines einzelnen Zimmmers.
Bislang ist der Solarregler (kein MPPT) noch nie in die Tiefentladungsabschaltung gegangen, die lt. Datenblatt
bei 24.6 Volt erfolgen soll. Die Messgeraete - von denen leider eines nach nur einer Woche ausgefallen ist - liefern
bislang immer Werte, die haarscharf an der Abschaltung vorbei schrammen.
Ein weiteres Messgeraet ist bestellt und auch ein USB-gesteuerter Umschalter fuer die Messtellen (basierend auf dem von mir vor 3 Jahren als Prototyp entworfenem) USB-IO ist vorbereitet. Damit wird es
dann moeglich, mehrere Messpunkte mit einem einzigen Messgeraet abzufragen und zu loggen.
20.08.2011
Seit 3 Tagen läuft die Anlage durch und in dieser Nacht wurde der gesamte Telefon/Internet-Stromverbrauch
daraus gespeist. Auch die Messanlage, die die Auswertungen auf den Webserver bringt hängt daran.
Und der gesamte Aufbau der Anlage wurde weitgehend unter Verwendung von selbst produziertem Strom realisiert ;-)

Das ganze arbeitet noch sehr ineffizient mit einem 24/230V-Wandler, der dann wieder auf 9 und 12 Volt
heruntergesetzt wird - aber die Batterien scheinen noch reichlich Reserven zu haben (siehe obigen Link)
Solaranhaenger1.jpg
Ich habe 4 Module a 195Wp auf einen Anhänger montiert und diesen im Garten platziert. 		Solaranhaenger2.jpg
Solaranhaenger_Anschlussklemmen.jpg
Die Module sind parallel geschaltet und liefern in der Spitze pro Stück rund 40 Volt bei max. 5 Ampere. 		Batterieladung_Erste_Testmessung.jpg
Die Batterieladung 24Volt/360Ah erfolgt noch nicht über einen MPPT-Regler. Daher werden die Batterien nur mit max. 20A Ladestrom geladen. (Da die Ladespannung ja auf max. 28V zusammenbricht). Mit einem MPPT-Regler (der das Zusammenbrechen der Spannung verhindert) würde ich vermutlich rund 30 A schaffen. Wenn die Tage kürzer werden, wird es wohl ohne so einen Regler nicht gehen.