Strombegrenzung selber bauen

[Dirk Hunecke]

Hallo Elektromobilisten,

für eine Solaranwendung möchte ich mir gern einen Strombegrenzer 12V/10A selber bauen bzw. suche ich eine Einkaufsmöglichkeit für ein Fertiggerät.

Hintergrund: Ich möchte die Energie, die photovoltaisch erzeugt wurde, in einer Batteriebank speichern und damit einen Verbraucher (kombinierter Transverter/Laderegler) betreiben, der eine sehr geringen Innenwiderstand hat und bei Direktanschluß an einen Akku defekt gehen würde. Normalerweise würde der Verbraucher direkt an eine Solarzelle gelegt, diese würde dann maximal 150 W abgeben dürfen und damit den Eingangsstrom selbst begrenzen.

Hat jemand von Euch zufällig eine passende Schaltung parat bzw. könnt Ihr mir Bezugsquellen nennen. Man muß ja das Rad nicht unbedingt noch einmal erfinden. Notfalls kann ich mir natürlich selbst eine Schaltung entwerfen, aber vielleicht gibt es schon etwas Erprobtes.

Viele Grüße

Dirk Hunecke

 

[Jürgen]

Hallo Dirk

Da könnte sich eine elektronische Sicherung eignen, oder? Vielleicht gibt es sie fertig oder als Bausatz bei Conrad. Oder im Elektronikhandel. Einfach mal suchen mit googel. Ich schaue mal, ob ich was finde.

Mit freundlichen Grüßen, Jürgen aus Finsterwalde.

 

[Jürgen]

Ich habe schon was gefunden

http://www.berg.net/~opering/projekte/10/

Viel Spaß beim Basteln, Jürgen aus Finsterwalde

 

[Dirk Hunecke]

Hallo Jürgen,

Danke für Deine Bemühungen.

Die elektronische Sicherung geht leider nicht für den Anwendungsfall. Der Verbraucher (Transverter/Laderegler) ist sehr niederohmig, was beim Anschluß an einen Akku sofort zu Auslösen der Sicherung führen würde, da quasi der Kurzschlußstrom des Akkus zu Stande kommt.

Die Strombegrenzung für meinen Anwendungsfall müßte in etwa so funktionieren:

"Steigt der Strom über den eingestellten Wert, so wird die Spannung so lange reduziert, bis sich der Soll-Strom einstellt."

Also im Prinzip so etwas ähnliches, wie die Stromeinstellung in den guten Labornetzteilen. Ich habe schon mal früher was ähnliches mit einem Spannungsregler-IC gebaut, der etwas andersrum benutzt wurde, um einen Transistor anzusteuern. Ging damals aber nur bis 1A. Sicher läßt sich so etwas aber umbauen.

Ich wollte nur vorher noch im Forum fragen, vielleicht gibt es eine einfache oder bessere Lösung oder ein Gerät zu kaufen.

Viele Grüße

Dirk

 

[Martin Teuber]

Was willst du denn damit betreiben ?
Ich könnte dir ne kleine Schaltung entwerfen, müsste dazu aber wissen was für einen Verbraucher du hast. Wenn möglich, solltest du die Steuerung deines Verbrauchers mittes eines PWM Signals durchführen. Sonst sinkt der Wirkungsgrad des ganzen zu stark.
Gruss Martin

 

[Dirk Hunecke]

Hallo Martin,

ich möchte im nächsten Frühjahr eine "Solartankstelle" für mein City-El bauen.

Gedacht habe ich an zwei 55 W Module, die ich an meinen Balkon befestige (leider geht das Dach nicht nach Süden) und mit denen ich über einen Transverter/Laderegler aus 12V eine 36V Ladespannung erzeugen kann, um das El zu aufzutanken.
Den erforderlichen Laderegler gibt es fertig zu kaufen, kostet inklusive Transverterschaltung und Microprozessorregelung für die Ladung um die 190 Euro.Wenn das City-El nicht an der Tankstelle hängt, möchte ich trotzdem noch Energie in einer Akkubank (ältere City-El-Akkus, die noch gut für geringe Stromentnahme sind) speichern und bei Bedarf, z.B. wenn der Himmel bewölkt ist, das El aus der Speicherbatterie laden.

Das Problem ist, der Transverter/Laderegler darf maximal 10,5 A Eingangsstrom haben. Normalerweise wird er ja an Solarmodule angehängt und dort begrenzt die Modulgröße den verfügbaren Strom. Maximal zulässig sind Module bis 170 Wp.

Der Hersteller hat auf meine Nachfrage mitgeteilt, daß der Regler zerstört würde, wenn ich ihn ohne Strombegrenzung an die Spender-Batterie anschließe.

Bitte mache Dir keine zusätzliche Arbeit mit dem Entwurf einer extra Schaltung. Ich kann das bei Bedarf selbst tun, da ich mich auch etwas mit Elektronik auskenne. Ich bin nur der Meinung, daß man nicht alles doppelt und dreifach machen muß und hatte deshalb im Forum gefragt, ob jemand schon eine Lösung fertig hat.

Danke nochmals für Deine Hilfsbereitschaft!


Viele Grüße

Dirk

 

[Karl Weippert]

Hallo Dirk!

Deine Idee mit der Solartankstelle ist super!

Aber bedenke folgendes:

Für eine Solaranlage ist die Ausrichtung nicht wesentlich! In einem weiten Bereich liegt der jährliche Ertrag bei über 85 % des theoretisch, bei optimaler Ausrichtung, erzielbaren Ertrags. Meine Photovoltaikanlage ist rein westlich , bei 15 ° Dachneigung, ausgerichtet und erbringt ca. 90% des Jahresertrags einer Anlage der Ausrichtung Süd / 28°. Nord 90° wäre natürlich schlecht!
Gift ist nur der Schatten! Daher Vorsicht mit dem Balkon ! Das Dach ist eigentlich immer besser!
Bei optimaler Ausrichtung könntest du bei 110 Wpeak ( Stadtrand München, einer der besten Standorte für Photovoltaik, leider auch der teuerste- ) 100 kWh/a erzeugen. Wenn du die Verluste beim Zwischenladen auf 50 % schätzt, bleiben 50 kWh/a, das könnten ja schon fast 500 El- Kilometer/a werden!

sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Martin Teuber]

Wenn ich das richtig verstehe, willst du über ein Schaltnetzteil aus 12V Solarspannung deine 36V Batterien im El laden. Wenn der El unterwegs ist willst du einen 12 V Akku laden und aus diesem dann über das vorhandene Schaltnetzteil wieder deinen El ?
Über welchen Regler lädst du den 12 V Akku ?
Schon mal über den Wirkungsgrad nachgedacht ?
Gruss Martin

 

[Karl]

Hallo Martin!

Die Frage zum Wirkungsgrad ist richtig aber unfair!

Von wo aus betrachten wir welchen Wirkungsgrad?

Wenn die Abwärme in der Wohnung genutzt wird, ist es doch in Ordnung!
Die Sonnenenergie wird dann ( auf -zugegeben- etwas aufwendigen Wegen zur Heizung benützt)

Die Frage der Wirtschaftlichkeit ist natürlich eine ganz andere!
Da kommen dann Steuerprogression, Spaßfaktor( erhält die Gesundheit!) usw. ins Spiel!

Sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Jürgen Thiesen]

Hallo Dirk,
meiner Ansicht waere es am sinnvollsten, du laedst mit deinen beiden Solarzellen zwei mal (2*12V=24V) parellel auf (alte El-Akkus aus dem Fundus). Zum Laden des El schaltest Du alle Akkus in Reihe (48V) und kannst damit dein El (36V) ueber einen umgebauten CityEl-DC/DC-Wandler aufladen. Mit dem DC/DC-Wandler kannst Du dann den Strom auf die 20A begrenzen. Du kannst auch noch mal ein paar Endstufen und Drosseln spendieren und dadurch den Ladestrom ins El erhoehen. Im Orginal gehen die beiden Speicherdrosseln bei ca. 25A in die Saettigung. Du kannst auch den DC/DC-Wandler abkupfern und den Spannungseingang des Regel-ICs mit dem Strom ueberlagern, dann kannst Du damit ne IU-Kennlinie realisieren.

juergen

 

[Dirk Hunecke]

Hallo Karl, Martin und Jürgen!

Danke erst einmal für die rege Beteiligung an der Diskussion.

Der Laderegler den ich im Auge habe, ist von MSTE Meyer.

Siehe unter: http://www.mste-solar.de/produkte/mpt/mpt1_170-36.htm

Laut Beschreibung ist das die eierlegende Wollmilchsau.Ich muß allerdings zugeben, daß ich mit Solartechnik noch wenig Erfahrung habe.

Der große Vorteil, den ich in der Verwendung dieses Reglers sehe, ist die beliebige Nutzung von 12 V Solarmodulen, da der Regler die 36V Ladespannung selbst herstellt und ich nicht unbedingt gleich mit voller Solarleistung anfangen muß. (Ist eine Geldfrage) Zu jeder Zeit kann ich weitere Solarmodule parallel schalten, bis die maximale angegebene Leistung erreicht ist.

@Martin
Im normalen Betrieb hat der Regler einen Wirkungsgrad von 92...96 %.
Ich denke, da kann man ganz gut das EL laden. Aufs El kann ich leider kein vernünftiges Solarmodul bauen, da ich ein Targa Fun habe und dieses auch so nutzen möchte. Da ich nicht jeden Tag mit dem El fahren muß, wäre auch genug Zeit zum Laden. Die Zwischenspeicherung in Akkus wollte ich nur benutzen, wenn ich das City-El nicht an der "Solartankstelle" lade, damit die Sonnenenergie nicht ungenutzt bleibt. Laut meinen Kapazitätsmessungen verlieren meine alten Akkus etwa 15% pro Monat. Ich denke das ist noch akzeptabel, auch wenn es sich nicht wirklich rechnet, die Akkus stehen aber sowieso da. Die Idee ist mir eigentlich nur gekommen, weil ich bei meinen Messungen festgestellt habe, daß die alten Akkus zum Fahren nicht geeignet sind, aber bei geringer Stromabgabe (5-10A)noch gut funktionieren.

@Karl
Leider steht mein Häusel etwas ungünstig am Berghang, die Dachseiten nach Osten und nach Westen. Der Berg geht nach Westen hoch und ein kleines Stück weiter oben steht ein höheres Gebäude, was mir den Sonnenblick des West-Daches versaut. Andererseits ist das im Sommer bei Hitze nicht schlecht, ich habe selten über 27 Grad im Obergeschoß.
Nach Osten ist zwar freier Blick ins Tal, ich denke aber, daß die Ost-Seite, vom Norden mal abgesehen, am wenigsten für Solartechnik geeignet ist. Zumindest im Herbst-Frühjahr.

Ich hatte an die Siemens SM55 Module oder ähnliches gedacht, die ich quer entlang der Süd-Balkon-Außenseite festmachen kann (dort, wo etwa die Blumenkästen hängen). Die Breite (in diesem Fall die senkrechte Kante) liegt nur bei ca. 40 cm.

Durchrechnen muß ich die ganze Geschichte auf jeden Fall, leider ist Solartechnik sehr teuer. Aber ein bischen Hobby und Technikbegeisterung ist ja auch dabei, vom "sauberen" Gewissen gar nicht zu reden. Manchmal werden bei Ebay auch echte Schnäppchen an Solarzellen versteigert Wattpreis unter 3 Euro.


@Jürgen

Die Idee mit dem Wander aus dem El ist nicht schlecht. Allerdings brauche ich da gleich am Anfang zwei Solarmodule, um auf die 24 V zu kommen. Und dann bräuchte ich noch einen gleichen 12 V Akku, damit ich aus 2x24V auf 48V komme. Bei mir fallen aber immer nur 3 City-El Akkus gleichen Types an. Und ich bräuchte auch noch einen El-Spannungswandler mehr, da ich den Originalen nicht umbauen möchte. Ich denke, daß ich da investitionsmäßig auf etwa den gleichen Betrag wie der Regler (190 Euro) komme.

Viele Grüße

Dirl

 

[Jürgen]

Hallo Dirk

Ist ja toll, womit Du Dich beschäftigst. Ich kann das nur begrüßen.
Auch ich beschäftige mich experimentell mit Solarenergie und habe da schon einiges vorzuweisen. Seit 1997 habe ich ein Elektrofahrad 3 Jahre 12.000 Km mit Solarstrom gefahren. Seit 2 Jahren betreibe ich eine Solartankstelle für den city-el. Viele tausend Km habe ich schon mit Solarstrom zurückgelegt.
Natürlich muß man sich Gedanken über Wirkungsgrad machen. Auch ich habe überlegt, wie man den Strom nutzen kann, der erzeugt wird, wenn das El nicht an der Tankstelle steht. Den Strom in Akkus zu speichern, die sowieso beim el anfallen, ist eine Möglichkeit. Der Ladewirkungsgrad beim Bleiakku ist ja bekantlich sehr gut. über 90 % bei niedrigen Ladeströmen, wenn man nicht in die Gasung geht.
Nun hat man das Problem, aus den 12 Volt eine Ladespannung von bis zu 42 Volt zu machen. Da bietet sich natürlich ein Aufwärtsregler an. Dafür gibt es gute ICs.
Ich habe mal einen stabilisierten Regler gebaut, um verlustarm beliebige Spannungen von 12V-48V zu erzeugen bei einer Eingangspannung von 12 V. Dieser Regler lieferte 2-3 Ampere stabilisiert. Als Ladungspeicher diente eine Luftspule, die ja nicht mal Kernverluste hat, also für Solaranwendungen das richtige.
Wenn Du diese Schaltung weiterentwickeln möchtest, mit Komparator für den Strom, dann kannst Du den super als laderegler benutzen.
Auch kann man sich Gedanken über einen MPP-Regler machen. Da habe ich auch noch Schaltungen mit Abwärtsregler, um den Wirkungsgrad der Solarzellen zu erhöhen. Das möchte ich auf jeden Fall bei meiner Tankstelle noch machen.
Also Schaltpläne habe ich für Solaranwendungen einiges, wenn Du willst.

Aber ich habe mir auch Gedanken gemacht, die Solarenergie in´s Netz einzuspeisen. Und dann bei Bedarf aus der Steckdose zu laden. Nur dazu benötigt man einen Netzgeführten Wechselrichter. Und ich brauche einen, mit einer möglichst geringen Spannung max 60 V bis 0,5 KW . Da habe ich noch nichts gefunden. Das wäre schon das optimale.
Meine Module habe ich drehbar angeordnet, um mehr Energie zu bekommen. In den Morgenstunden und Abends macht das einiges aus, im Sommer.
Im Winter lasse ich sie nach Süden Stehen, und stelle sie etwas steiler.

Mit freundlichen Grüßen, Jürgen aus Finsterwalde.

 

[Dirk Hunecke]

Hallo Jürgen,

super, daß Du Dich auch mit der Thematik beschäftigst.
Kannst Du mir Deine Mail-Adresse geben, so daß wir in Kontakt kommen könnten.

Besonders Deine Schaltung für den einstellbaren Aufwärtsregler ist interessant. Da braucht man ja nur noch eine Strombegrenzung einbauen und die Spannung auf 2,4V je Zelle einstellen und schon kann man mit der IUo-Kennline Akkus insbesondere Gel-Akkus laden.

Schade, früher hatte ich beruflich sehr viel in Beeskow zu tun, leider jetzt kaum noch, sonst hätte ich mal Deine Tankstelle angeschaut.


Viele Grüße

Dirk

PS: Bin jetzt zwei Tage offline, da Dienstreise.

 

[Jürgen]

Hallo Dirk

Habe mich mal eingelogt. So müßte meine Mailadresse erscheinen. Dann schicke ich Dir die Schaltung.
Ich sehe, Du hast sofort begriffen, was man damit machen könnte. Allerdings mußt Du noch ein wenig dran arbeiten. Ich habe dieses Teil nur als Stromversorgung gebraucht. Und dafür war es völlig ausreichend.Die Treiberschaltung müßte noch verbessert werden, habe schon Idee. Speicherdrossel optimieren, für höheren Strom.
Mosfet parallelschalten. Vielleicht auch 4 Stück.
Unterspannungschutz für Versorgungsbatterie integrieren. Dann brauchst Du nicht über den Laderegler gehen.
Abschaltelektronik braucht man nicht, da der Strom bei Ladeschlußspannung zurückgeht.
Dann natürlich über einen Shunt die Strombegrenzung über einen Komparator, am besten Mostechnologie, organisieren. Ich denke, das bekommt man hin.

Achso, ich schweiße auch mit Solarstrom, wenn es Dich interessiert, geht super.

Solartankstelle ist natürlich zu besichtigen. Schicke ich Bilder..

Mit eiskalten Grüßen (-12,4°C), Jürgen aus Finsterwalde.

 

[Martin]

Hallo Jürgen,

Das City-el ist ja so effizient, dass Du in der Tat mit einer Solaranlage mindestens
den Strom erzeugen kannst, den Du verbrauchst. Ich gehe einmal von 500KWh
pro Jahr aus, den Du für 10.000km benötigst. Dann wirst Du in unseren
Breiten eine Anlage mit 0.7KW Nennleistung benötigen, das ist dann eine
Anlage, die jedes Jahr mindestens 500KWh produziert. Wenn Du jetzt etwas
basteln willst, dass Du direkt mit dieser Anlage die Batterien des Elektromobil
lädst, dann musst Du immer wenn die Anlage Strom produziert, dein Fahrzeug
an die Solaranlage hängen. Und trotzdem reichts Dir im Winter dann nicht.
Aus meiner Sicht gibt es nur einen sinnvollen und wirtschaftlichen Weg:
Du solltest eine netzgekoppelte PV-Anlage bauen und Dein EL an der
Steckdose laden. Das gibt Dir mehr Flexibilität und nutzt letztlich das
Potenzial viel besser, als wenn Du mit Modulen und Laderegler selbst etwas
baust. Und, das EEG erlaubt Dir, den Strom zu verkaufen und einen Teil
der Kosten wieder zurückzubekommen. Also, bau eine mindestens
1KW-Anlage zu 6000Euro, verkauf den Strom an deinen Energieversorger und
mach dein EL auf diese Weise zu einem netzgekoppelten Solarmobil.
Alles andere ist letzlich wirtschaftlich und energetisch schlechter.

Grüsse, Martin

 

[Karl]

Hallo Martin!

Du hast absolut recht!

Mit meiner netzgekoppelten PV- Anlage kann ich guten Gewissens viele tausend Kilometer im Jahr fahren, es ist einfach und es rechnet sich auch noch!
Nach den derzeitigen Konditionen ist -bei günstigem Installationpreis- die Anlage nach ca. 14-16 Jahren amortisiert (Zins, Abschreibung und Steuer eingerechnet!)

sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Jürgen]

Hallo Martin

Natürlich hast Du recht, daß eine Netzgekoppelte Solarstromanlage auf Dauer effizienter ist. Im Moment des Batterieladens dürfte vielleicht meine Tankstelle mehr Wirkungsgrad haben, da ja die 2-malige Umwandlung wegfällt.
Über die Nutzung des möglichen Stroms, wenn das Fahrzeug vollgeladen oder nicht da ist, habe ich mir sehr wohl Gedanken gemacht. Mir kam in den Sinn, rückwärts in mein Stromnetz einzuspeisen. Mit einem Netzgeführten Wandler.
Dadurch würde mein Zähler den eingespeisten Strom weniger zählen.
Aber bisher habe ich noch keinen geeigneten Wandler gefunden. Er müßte schon mit einer Eingangspannung von 50-60V arbeiten können. Wenn ich so ei Teil hätte, würde ich es gleich heute noch anbauen.
Mit einspeisen durch Rückvergütung, ob sich das mit so wenig Kwh lohnt?Schon die zusätzliche Zählermiete dürfte schon im Winter teurer sein, als ich als Ertrag habe, oder? Von den Montage, Materiealkosten noch nicht mal gerechnet.
Aber Energiewirtschaftlich muß ich Dir voll Recht geben. Auch sind die Modulkosten für eine mögliche Erweiterung doch ganz schön gewachsen.
Ich werde mich mal über die Bedingungen bei meinem örtlichen Energieversorger schlau machen.

Viele Grüße, Jürgen aus Finsterwalde.

 

[GFK Oberteil]

Hallo,
hatt jemand Interres? Kann ich Ihnen auf meine www.sweb.cz/ekolo einladen?
Mira