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MPTT Tracker - Modulauswahl & Ausrichtungen

Die technischen Angaben bei Solarmodulen sind für verschiedene Betrachtungspunkte und können nicht durchmischt werden.

  1. Die "STC" Leistung is die Angabe welche im Idealzustand erreicht wird, bei perfekten Winkel, Bescheinung, Temperatur etc. - dies erreicht man selten bis nie in unseren Breiten.
  2. Die "NOCT" Leistung ist realistischer, ich nehme mir aber, um safe zu sein meist die Mitte bei manchen Werten von den NOCT & STC Angaben.

Das Testen unter festgelegten Idealbedingungen, STC, und das Testen unter festgelegten Normalbedingungen, NOCT.

The-difference-between-STC-and-NOCT-in-photovoltaic-modules

Bildnachweis: Die Solareinstrahlung an einem Sommertag in Mitteleuropa beträgt rund 700 W/m2.

Ich nehme für die weitere Betrachtung ein existierendes Beispielmodul:

Solarmodul 435Wp Trina Solar Vertex S+ TSM-NEG9RC.27 Doppelglas

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Die Leerlaufspannung Uoc oder Voc ist die Spannung welche max. erreicht werden sollte, aber durch geringe Außentemperaturen erhöht wird. Die Leerlaufspannung ist die höchste Spannung und liegt an, wenn noch keine Sonne direkt das Panel trifft. Es "arbeitet" dann noch nicht, aber schon gern "loslegen" würde. Dementsprechend liegt eine Spannung schon an, selbst wenn das PV-Modul noch nicht arbeitet.

Sobald Sonne auf das Modul trifft, reduziert sich die Spannung und wird zur Klemmspannung. bzw. Spannung in Mpp als Umpp. Klemmspannung genannt, weil die Leistung "angeklemmt" ist.

Exkurs: Dies ist das selbe Prinzip wie bei Akkus, "in Benutzung" ist die Klemmspannung kleiner. Je nachdem wie hoch der abgerufene Strom ist um die Leistung herzustellen, umso stärker bricht die Spannung ein. Wenn der Akku in Ruhe ist, keine Leistung abgerufen wird, ist es die Leerlaufspannung.

Die 435er Module haben ein Voc bei STC von 51,8 V Der Temperatur Koeffizient ist -0,24%/K. STC mit 25°C und man möchte die Spannung bei 0°C wissen, bedeutet = -0,24% * -25K = 6% on top. Somit ist die Voc bei 0°C = ~54,91V. Der Hyper verträgt max. 55 V und HUB1200 & 2000 max. 60 V. Somit wäre man bei unter 0°C mit dem Hyper ggf. hier bereits an einer kritischen Spannung.

Bei Parallel Verschaltung von den Solarmodulen, was bei BKW üblich ist, ist damit die Spannung gleich und die Ströme addieren sich.

Nun zum Strom: Der max. Strom fließt ebenfalls nur wenn die Idealzustände im NOCT und STC erreicht sind. Sobald man einen nicht perfekten Winkel & Ausrichtung lokal hätte, muss man es runter skalieren. Dies lässt sich nicht gut berechnen mit einfachen Mitteln.

Der HUB2000 verarbeitet bis zu 26A pro MPPT Eingang, der Hyper2000 kann 20,5A pro MPPT Eingang. Die Ströme sind so extrem variabel und ändern sich mit jeder Sonnenstandsänderung bzw. Wetter. Daher ist es anzuraten Module auch in Ost/Süd/West aufzuteilen, dass nicht gleich beschienen werden. Sodass der MPPT je nach Ausrichtung & Uhrzeit immer gut "bedient" wird.

Da es bifiziale Module sind, ist der Strom immer höher als die NOCT Angabe, aber auch nicht so hoch wie bei der STC +10% Angabe. Daher wäre hier meine goldene Mitte die STC Angabe selbst. Heißt 10,64A bekommst du an Isc raus bzw. Arbeitsstrom Impp 9,99A. Diese Werte erreicht man definitiv aber NUR wenn du 12/13 Uhr die Module genau gen Süden & Winkel zur Sonne ausgerichtet wären.

Man sollte lokal seine Ausrichtung zur Peak Zeit bewerten und durchgehen ob Sie im Sommer deutlich höher sein könnte. Und dann interpretieren ob man die Idealwerte pro Modul erreichen würde.

Wenn nicht und du eher sogar eine Aufteilung nur ansatzweise durchführen kannst, würde ich ohne mit der Wimper zu zucken 3x Module pro MPPT beim Einsatz vom HUB2000 anschließen.

Sodass selbst wenn von 10,64A x 3 = 31,92A theoretisch erreicht werden würden, aber nie wirklich mehr als 2 Panels "gut" ausgerichtet sind, es auch nicht mehr als die ~20A geben kann, dafür aber über den gesamten Tag rel. stabil. Sodass man sogar eher sagen kann, wenn es dein Platz zulässt, könntest du 4x pro MPPT machen. Zwei gen Ost und Zwei gen West die unterschiedlich ausgerichtet sind zur Sonne. Man kann da so eine Menge mehr raus holen und über den Tag mehr Ertrag erhalten.

Aber die meisten haben stumpf ein Hausdach im Kopf, wo alles plan nebeneinander liegt und die Peak Leistung Nie erreicht wird weil die Ausrichtung & Winkel nicht stimmen zur Sonne. Und dies kompensieren Sie einfach durch Quantität. Generell überdimensioniert man seine PV Anlage, damit dann am Ende immer eine gute "über den Tag" leistung bekommt, da der MPPT nur das nimmt was er verarbeiten kann, er kann nicht wirklich überlastet werden.

Bei der Modulanzahl pro Ausrichtung/Uhrzeit sollte man mit dem MPPT Strom immer sehr hoch an der Kotzgrenze sein, der HUB2000 regelt dieser es auf die maximale Leistung noch runter, als zweiten Schutz.

Also angenommen man hat die Werte ausgereizt mit 54,91V * 26A, durch 3x Module, die alle beschienen werden und ausgenutzt wird, wären dies rechnerisch = 1.497,66 W, Der Hub lässt aber maximal 1200W zu: Dies ist vermutlich eine zweite Sicherheit.

Die Leistung bekommt man immer aus zwei Werte: Spannung und Strom. Wenn der Strom hoch ist, wird die Spannung gering sein.

Der HUB kann pro PV Eingan: 1200W wenn man jetzt 2x 20A Module annimmt wäre die Spannung = 1200 / 40A = 30V dies geht aber nicht, da der MPPT max. 26A verarbeiten kann. Sodass die Rechnung richtig daraus folgen würde 30V * 26A = 780 W anstelle 1200 W.

Und daher ist eine hohe ModulSpannung so relevant, damit der Strom möglichst gering ist und dann die Gesamtleistungs als 1.Grenze greift, bevor der MPPT Stromregler es runter cuttet und begrenzt obwohl das System in der Leistung mehr könnte. Deswegen kann man mit "falschen" Modulen auch alles anschließen und ggf. nie die Werte erreichen die man glaubt gekauft zu haben.

Akku / BMS / SoC

surfer1264 bereits sehr gute Erläuterungen zu den Zendure Akkus (LiFePo4) geschrieben:

externer Link zu Test von Zendure Akku's

Ich empfehle jedem, der "Probleme" bzw. Fragen hat, dies durchzulesen, es hilft zum Grundverständnis, wie LiFePo4 Akku's funktionieren bzw. behandelt & überwacht werden sollten für eine lange Zukunft.

Fehlen tut in der Betrachtung von "surfer1264" die neuen Funktionen bzw. Produkte "HYPER2000" bzw. "ACE1500". Beide Produkte ermöglichen ua. ein Laden über das Netz (AC).

Zendure hat interpretiert zwei Erfahrungsschritte in den letzten Jahren gemacht:

  1. wurde festgestellt, dass die 1.Generation ohne Heizung (AB1000) in Europa mit den Temperaturen Probleme bekommen kann und durch zu lange Kältephasen nicht geladen werden konnte. So ist die Entladung vorran geschritten und es kam zur ungewollten Tiefentladung und man konnte nichts dagegen tun. -> Resultat AB2000 und ganz neu AB1000S (bzw. AB2000S) welche eine Heizung bekommen haben.

  2. die Heizung allein bringt keine stetige Sicherheit und der Drift vom nicht ausgreiften BMS führt trotzdessen zur ungewollten Tiefentladung. Der Zendure (AllinOne Speicher) AIO2400 ist leider wohl stark betroffen in dem Winter 2024/2025. Der Speicher besitzt ebenfalls eine Heizung, aber durch mangelende Ladung durch PV-Strom und fehlende Ladungfunktion via Netz (AC) ist binnen Wochen die Zellen im Akku immer weiter abgedriftet. Es wurde die min. Zell-Entladespannung unterschritten und das BMS hat den Akku "geschlossen". Sodass selbst bei eingehender PV-Leistung oder dem zusätzlich erwerbaren Ladegerät es nicht mehr zu retten ist. Ein Totalausfall, leider.

(!) Tiefentladene LiFePo4 Akkus sollte man NIE laienhaft versuchen zu laden, da sich bei der Tiefentladung die Zellchemie auflöst. Diese kann ggf. sich wieder fangen beim "beleben" aber die Gefahr ist groß das er unkontrolliert heiß wird und sich aufbläht. (!)

  1. Durch die AC-Ladefunktion vom Hyper & Ace erfolgt bei erreichen der min. Zell-Entladespannung eine "Safety-Ladung". Diese AC-Safetyladung erfolgt unabhängig von dem vorherigen Modi / Einstellungen und hat nichts mit der Akku-Kalibirierung zu tun. Er lädt den Akku auf die zuletzt persönlich gewählten eingestellten untere SoC Grenze. (Standardmäßig bei 10%). Dies bedeutet, wenn man die SoC Grenze auf 35% setzt und lange die 100% nicht erreicht hat, der Akku abgedriftet und die Ladestandsanzeige nicht mehr korrekt stimmt, lädt er soviel Leistung in den Akku, bis die errechneten 35% Ladung wieder hergestellt sind.

Homeassistant

  • MQTT Sensorwerte, welche "hängen" geblieben sind "nullen"

https://github.com/Kieft-C/Zendure-BKW-PV/wiki/Homeassistant-%E2%80%90-MQTT-Sensoren-%22nullen%22