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vorab: Kurzglossar Solarmodul-Daten

Nennleistung (P_max)
Maximale elektrische Leistung des Moduls unter Standard-Testbedingungen (STC), angegeben in Watt peak (Wp).

Watt peak (Wp)
Maßeinheit für die Spitzenleistung eines Solarmoduls unter STC.

Standard-Testbedingungen (STC)
Referenzbedingungen für Leistungsangaben: 1.000 W/m² Einstrahlung, 25 °C Zelltemperatur, AM 1.5 Spektrum.

NOCT (Nominal Operating Cell Temperature)
Typische Zelltemperatur im realen Betrieb bei 800 W/m² Einstrahlung und 20 °C Umgebungstemperatur.

Arbeitspunktspannung (V_mpp)
Spannung am Maximum Power Point (MPP), bei der das Modul seine höchste Leistung abgibt.

Arbeitspunktstrom (I_mpp)
Strom am Maximum Power Point.

Leerlaufspannung (V_oc)
Spannung des Moduls ohne angeschlossene Last (kein Stromfluss) bzw. kurz vor Beginn der Arbeit des MPPTs.

Kurzschlussstrom (I_sc)
Strom, der fließt, wenn die Modulklemmen kurzgeschlossen sind (Spannung = 0).

Maximum Power Point (MPP)
Der optimale Betriebspunkt eines Moduls, bei dem Leistung = Spannung × Strom maximal ist.

MPPT (Maximum Power Point Tracking)
Verfahren in Wechselrichtern oder Ladereglern zur kontinuierlichen Nachführung des Maximum Power Points (MPP) eines Solarmoduls oder Strings.
MPPT passt Spannung und Strom dynamisch an wechselnde Einstrahlungs- und Temperaturbedingungen an, um die maximale Leistung zu erzielen.

Wirkungsgrad (%)
Verhältnis zwischen abgegebener elektrischer Leistung und eingestrahlter Sonnenenergie auf die Modulfläche.

Temperaturkoeffizient (P/V/I)
Gibt an, wie stark sich Leistung, Spannung oder Strom bei steigender Temperatur verändern (meist in %/°C).

Modultyp
Art der Solarzellen, z. B. monokristallin, polykristallin oder Dünnschicht.

Toleranz (%)
Abweichung der tatsächlichen Modulleistung von der angegebenen Nennleistung.

Systemspannung (max.)
Maximal zulässige Spannung des Moduls im PV-System (z. B. 1.000 V oder 1.500 V).

Leistungsdegradation
Jährlicher Leistungsabfall des Moduls über die Lebensdauer.

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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.

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

Die Leerlaufspannung (U_oc bzw. V_oc) ist die maximale Spannung, die ein PV-Modul im Leerlauf liefern kann, also ohne angeschlossene Last und ohne Stromfluss. Sie stellt die höchste mögliche Modulspannung dar und ist insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen höher als bei den Standard-Testbedingungen.

Wichtig ist dabei: Die Leerlaufspannung liegt bereits an, sobald diffuses oder direktes Licht auf das Modul trifft. Es ist nicht erforderlich, dass die Sonne „direkt“ auf das Panel scheint. Das Modul „arbeitet“ in diesem Zustand noch nicht im Sinne einer Leistungsabgabe, stellt aber bereits eine elektrische Spannung bereit – es wäre sozusagen bereit, Leistung abzugeben, sobald eine Last angeschlossen wird.

Mit zunehmender Einstrahlung und sobald das Modul belastet wird, fällt die Spannung von der Leerlaufspannung auf die sogenannte Klemmspannung ab. Im realen Betrieb entspricht diese Klemmspannung der Arbeitspunktspannung (U_mpp) am Maximum Power Point.

Der Begriff Klemmspannung beschreibt dabei korrekt, dass eine elektrische Last „angeklemmt“ ist und somit Leistung abgegeben wird.

Exkurs (Vergleich mit Akkus): Das Prinzip ist vergleichbar mit Akkumulatoren:

Im Ruhezustand liegt die Leerlaufspannung an. Unter Last sinkt die Spannung auf die Klemmspannung. Je höher der entnommene Strom, desto stärker fällt die Spannung ab.

Temperaturabhängigkeit der Leerlaufspannung Die verwendeten 435-W-Module haben eine Leerlaufspannung von 51,8 V bei STC. Der Temperaturkoeffizient der Spannung beträgt –0,24 % pro Kelvin. STC bezieht sich auf 25 °C Zelltemperatur. Soll die Spannung bei 0 °C abgeschätzt werden, ergibt sich eine Temperaturdifferenz von –25 K: –0,24 % × –25 K = +6 % Spannungsanstieg Damit ergibt sich bei 0 °C eine Leerlaufspannung von ungefähr 54,9 V pro Modul. Der Hyper ist für maximal 55 V Eingangsspannung, der HUB1200 und HUB2000 für maximal 60 V ausgelegt. Damit kann es insbesondere bei Temperaturen unter 0 °C beim Hyper bereits zu kritischen Spannungswerten kommen. Dieser Punkt ist in der Praxis sehr relevant und sollte nicht unterschätzt werden.

Parallelschaltung von Modulen Bei der für Balkonkraftwerke typischen Parallelschaltung gilt:

• Die Spannung bleibt gleich
• Die Ströme addieren sich Das bedeutet: Die Spannung entspricht weiterhin der Modulspannung, während der Gesamtstrom mit jedem zusätzlichen Modul steigt.

Betrachtung des Stroms Der maximale Modulstrom wird ebenfalls nur unter Idealbedingungen (STC bzw. NOCT) erreicht. Sobald Winkel, Ausrichtung oder Einstrahlung von diesen Idealbedingungen abweichen, sinkt der Strom. Eine exakte Berechnung ist mit einfachen Mitteln kaum möglich.

Der HUB2000 kann bis zu 26 A pro MPPT-Eingang, der Hyper2000 bis zu 20,5 A pro MPPT-Eingang verarbeiten. Da der Strom extrem variabel ist und sich mit Sonnenstand, Wolken und Einstrahlungswinkel ständig ändert, ist es sehr sinnvoll, Module auf Ost / Süd / West aufzuteilen. So werden die Module zeitlich versetzt optimal beschienen, und der MPPT-Regler wird über den Tag hinweg gleichmäßiger ausgelastet.

Bifaziale Module und Stromabschätzung Da es sich um bifaziale Module handelt, liegt der reale Strom:

• meist über den NOCT-Angaben,
• aber in der Regel unter den STC-Werten plus 10 %. Eine realistische „goldene Mitte“ ist daher, mit den reinen STC-Stromwerten zu rechnen.

Konkret: Kurzschlussstrom (I_sc): 10,64 A Arbeitsstrom (I_mpp): 9,99 A Diese Werte werden jedoch nur erreicht, wenn die Module zur Peak-Zeit (ca. 12–13 Uhr), exakt nach Süden ausgerichtet und optimal zur Sonne geneigt sind. Daher sollte man die lokale Ausrichtung zur Peak-Zeit realistisch bewerten und prüfen, ob diese Idealwerte überhaupt erreichbar sind.

Modulanzahl pro MPPT Wenn keine perfekte Ausrichtung möglich ist und zumindest eine teilweise Aufteilung nach Himmelsrichtungen erfolgt, kann man beim HUB2000 problemlos 3 Module pro MPPT anschließen. Selbst wenn theoretisch 10,64 A × 3 = 31,9 A erreicht würden, ist dies praktisch kaum realistisch, da selten mehr als zwei Module gleichzeitig optimal beschienen sind. Der reale Strom bleibt dadurch meist unter ~20 A, ist aber über den Tag hinweg stabiler. Wenn der Platz es zulässt, sind sogar 4 Module pro MPPT sinnvoll, beispielsweise:

• zwei Module nach Osten
• zwei Module nach Westen

So lässt sich über den gesamten Tag ein deutlich höherer Ertrag erzielen, auch wenn die absolute Peak-Leistung nie erreicht wird. Viele Nutzer denken primär an ein homogen belegtes Hausdach, bei dem alle Module identisch ausgerichtet sind. In solchen Fällen wird die Peak-Leistung jedoch oft nie erreicht, da Winkel und Ausrichtung nicht optimal sind – dies wird dann häufig durch reine Modulanzahl kompensiert.

Grundsätzlich werden PV-Anlagen bewusst überdimensioniert, da der MPPT-Regler nur die Leistung abnimmt, die er verarbeiten kann. Eine echte Überlastung ist schwierig schwmöglich. Dieses Prinzip nennt man "OverPaneling" welches im PV- Bereich öfters angwendet wird. Dieses Overpaneling sollte zwischen +10% und +25% maximal angewandt werden, so die Recherechen aus den letzten Jahren. Und meine Interpretation, dass Overpaneling sollte immer auf Ioc/Impp Werte bezogen werden. Nicht auf die Leistung (Wp). Alles über diese Überschreitung kann durchaus möglich sein, sollte aber nicht vom Laien durchgeführt werden.

Leistungs-, Strom- und Spannungsgrenzen Der MPPT sollte idealerweise stromseitig nahe an seiner oberen Grenze betrieben werden. Beim HUB2000 greift zusätzlich eine Leistungsbegrenzung, die den Eingang auf maximal 1.200 W limitiert.

Beispielrechnung: 54,9 V × 26 A = 1.497 W (theoretisch) Da der HUB jedoch auf 1.200 W begrenzt ist, wird die Leistung entsprechend reduziert. Diese Leistungsbegrenzung stellt eine zusätzliche Schutzstufe dar.

Grundsätzlich gilt: Leistung ergibt sich immer aus Spannung × Strom. Ist der Strom hoch, ist die Spannung meist geringer – und umgekehrt.

Ein wichtiger Punkt: Bei niedriger Modulspannung kann der MPPT stromseitig begrenzen, bevor die maximale Leistung erreicht wird. Deshalb sind hohe Modulspannungen entscheidend, damit die Leistungsbegrenzung greift, nicht die Strombegrenzung. Mit „falsch“ gewählten Modulen kann man zwar alles anschließen, erreicht aber unter Umständen nie die erwarteten Leistungswerte.

surfer1264 Die Erläuterungen von surfer1264 zu Zendure-LiFePO₄-Akkus sind fachlich sehr gut und empfehlenswert. Sie decken insbesondere folgende Themen umfassend ab: Diese Inhalte sind für das grundlegende Verständnis von Zellchemie, BMS-Verhalten und SoC-Drift äußerst hilfreich.

• Lademanagement und Kalibrierung
• Allgemeines zu LiFePO Akkus
• Winterbetrieb + WinterBetrieb Reloaded
• Erfahrungsbericht 30.11.2024

bzw. die Gesamtseite von Surfer12464 https://github.com/surfer1264/ZendureWiki/wiki

externer Link zu Test von Zendure Akku's

• Zendure AB2000 Akku im Test – beheizbarer Akku für den Winterbetrieb Quelle: https://www.smartzone.de/zendure-ab2000-akku-test/
• LiFePO4-Spannungsdiagramm: Ein umfassender Leitfaden

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.

Was dort naturgemäß noch fehlt, sind die neueren Produkte Hyper2000 und ACE1500, die erstmals auch eine AC-Ladefunktion bieten. "HYPER2000" bzw. "ACE1500". Beide Produkte ermöglichen ua. ein Laden über das Netz (AC).

Entwicklung bei Zendure (Einordnung)

Zendure hat aus den letzten Jahren offensichtlich zwei zentrale Erkenntnisse gewonnen:

Heizung allein reicht nicht aus Die erste Generation ohne Heizung (AB1000) hatte in europäischen Wintern Probleme. Lange Kältephasen führten dazu, dass keine Ladung mehr möglich war, während die Entladung weiterlief – mit der Folge ungewollter Tiefentladungen. Dies führte zur Einführung von beheizten Varianten (AB2000, AB1000S, AB2000S).

BMS-Drift ohne Nachladung ist kritisch Beim AIO2400 zeigte sich im Winter 2024/2025, dass trotz Heizung ohne PV-Ertrag und ohne AC-Lademöglichkeit ein Zell-Drift auftreten kann. Unterschreitet eine Zelle die minimale Entladespannung, schließt das BMS den Akku vollständig. In diesem Zustand ist der Akku praktisch nicht mehr rettbar – ein Totalausfall.

Wichtiger Sicherheitshinweis: Tiefentladene LiFePO₄-Akkus sollten niemals laienhaft wiederbelebt werden. Durch die Zersetzung der Zellchemie besteht ein erhebliches Risiko für Überhitzung und Aufblähen.

AC-Safetyladung bei Hyper und ACE

Durch die AC-Ladefunktion von Hyper und ACE wurde dieses Problem adressiert. Unterschreitet der Akku die minimale Zellspannung, startet automatisch eine Safety-Ladung über das Netz.

Diese erfolgt:

• unabhängig von Betriebsmodi
• unabhängig von Kalibrierungszyklen

Der Akku wird dabei bis zur eingestellten unteren SoC-Grenze geladen (standardmäßig 10 %, z. B. auch 35 %). So kann ein driftender Akku wieder in einen sicheren Betriebsbereich gebracht werden, selbst wenn längere Zeit keine 100 % erreicht wurden.

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

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