Da ich nun schon seit Februar 2022 mein Balkonkraftwerk, bestehend aus einem 370W-Modul mit Hoymiles HM-300 Wechselrichter und einem 405W-Modul mit ebenfalls einem Hoymiles HM-300 betreibe, konnte ich meinen Stromverbrauch am Tag spürbar senken. In der Zeit sind jetzt pro Jahr ca. 700 KWh erzeugt worden. Durch meinen hohen Grundverbrauch und einer Zeitsteuerung von größeren Verbrauchern, wie Poolpumpe oder Waschmaschinen, sind diese auch zu fast 100% genutzt worden.
Aber der Verbrauch am Abend und in der Nacht war damit nicht zu lösen. Durch eine dauerhafte Messung meines Verbrauches über alle drei Phasen mittels Shelly 3EM und Speicherung in meinem IOBroker habe ich das lange beobachtet.
Im Schnitt würden in der Nacht 150W völlig ausreichen um den Großteil des Grundverbrauchs zwischen 19:00 und 09:00 Uhr wegzudrücken. Die kleinen Spitzen sind für mich nicht wirklich relevant.
14h Laufzeit x 0,150 kW = 2,1 kWh
Ich habe mich viel belesen und bin über folgenden Forumseintrag gestolpert: https://solaranzeige.de/phpBB3/viewtopic.php?t=3830
Den Hoymiles HM-300 kenne ich ja und da ich zum auslesen der aktuellen Daten meines Balkonkraftwerks die Ahoy-DTU nutze, hat sich das auch angeboten.
Der HM-300 hat als Anlaufspannung für die Solarseite 22V im Datenblatt angegeben. Somit müsste ja ein 24V LiFePO4-Akku (mit 25,2V) reichen. Spitzenleistung des MPPT-Reglers im HM-300 liegt aber bei 29 bis 48V. Das ist aber für meine 150W kein Problem.
Als Akku habe ich mich für PowerQueens 25,2V 100Ah LiFePO4-Akku mit integrierten 100A-BMS entschieden. Der Akku ist komplett fertig und wurde trotz Jahreswechsel sehr schnell geliefert.
Wie im Forumsbeitrag erklärt ist es aber nicht so einfach den HM-300 einfach mit einem 24V-Akku zu verbinden ohne einen Schaden zu riskieren. Die Eingangskondensatoren des Wechselrichters auf der Solarseite habe ich Anfangs auch nicht bedacht. Da ich den Wechselrichter aber per Zeitsteuerung ein- und aussschalten möchte, sind die Eingangskondensatoren beim einschalten nach längerer Zeit auch definitiv entladen. Wenn dann ein LiFePO4-Akku hart angeschalten wird, habe ich sofort einen Kurzschlusseffekt an der Solar-Eingangsseite des Wechselrichters, da er die Kondensatoren erstmal voll aufladen muss. Das ist nicht gesund für die Kondensatoren, wenn da auf einmal 100A fließen und eventuell sogar das BMS die Nottrennung vollzieht.
Im Forum wurde dies mit einem Zeitverzögerungsrelais und einem Vorwiderstand gelöst. Gute Idee und vor allem simpel. Ich habe mir also auch eine fertige Platine mit Zeitverzögerungsrelais besorgt, musste dann aber feststellen, dass die Leiterbahnen und Kontakte nicht sehr hochwertig und Hochstrombelastbar sind. Den Aufdruck 10A bei 30V DC am Relais liest man oft, aber bei so dünnen Pins habe ich schon meine bedenken, dass da 14h mehrere Ampere durchfließen. Es sollte schon sicher sein.
Welchen Vorwiderstand brauche ich denn überhaupt?
Im Forum hat man einen 10 Ohm Widerstand genutzt, ich habe es stärker begrenzt mittels eines 10 und 8 Ohm Widerstands. Es sind übrigens 50W-Leistungswiderstände mit Alu-Kühlkörper. Gibt es sehr günstig bei Amazon ab ca. 5€.
Der Akku hat im vollen Zustand 27,6V und das BMS schaltet glaube bei 23,1V ab.
I=U/R=27,6V/(10+8 Ohm) = 27,6V/18 Ohm = 1,53A
P=U*I=1,53A * 27,6V =42,31W
Hätte ich mit 10Ohm gearbeitet, hätte ich mit 2,76A und daraus resultierenden 76,17W die Widerstandsbelastung überschritten. Ja es wäre nur für wenige Sekunden, aber die Bauteile altern unnötig.
Vorwiderstand ist klar mit 10 und 8 Ohm, jetzt brauche eine Zeitsteuerung und die Einschaltverzögerung.
Strombelastung der Relais ermitteln:
Der Hoymiles soll mit 150W dauerhaft laufen, dass heißt ich muss die maximale Stromstärke bei fast leerem Akku berechnen. Wandlerverluste lasse ich mal außen vor.
Für U nehme ich die 23,1V Abschaltspannung des BMS. P sind die 150W des Hoymiles.
I=P/U = 150W / 23,1V = 6,49 A
Da wir keine saubere MPPT-Arbeitspunktermittlung erwarten können sollten man die Verluste zumindest grob einkalkulieren. Bei meinem Balkonkraftwerk liegt die Effektivität bei ca. 95% laut der Ahoy-DTU. Wenn ich das hier auch annehme, muss ich das alles noch mit 1,05 multiplizieren.
I=6,49A * 1,1 = 6,81A ~ 7 A
Also 7A Strombelastung über 14h, da sollte schon alles gut funktionieren.
Jetzt gibt es aber auch den aller ersten Start und Anschlusstag. Der Hoymiles muss einmal angeschalten werden, wenn er richtig hochgefahren und mit der der Ahoy-DTU verbunden ist, kann ich ihn erst dauerhaft auf 150W runterregeln. Also läuft er beim ersten Start mit 300W an und vielleicht will ich die Leistung auch mal erhöhen.
I=P/U = 300W / 23,1V = 12,99A
Also Relais für 16A Gleichspannung notwendig.
Es geht bald weiter…