Autark zu leben ist zu einem Trend geworden. Eigenen Energiebedarf selber zu decken ist aus aller Sicht gut und richtig. Es ist gut für die Umwelt und auch für die Wirtschaft.
Die Sonne liefert so viel Energie, dass man öfter schon mit 10-20 m² Solarzellen den Energiebedarf einer Familie decken kann. Diese Energie, die sonst in Wärme umgewandelt wäre, geht nicht verloren, sondern wird in die nützliche Arbeit umgewandelt und letzendlich in andere Formen der Energien, sodass der Energiebilanz erhalten bleibt.
Moderne Stromspeicher lassen die überflüssige Energie speichern, damit diese in der Nacht oder bei zu wenig Sonne verwendet werden kann.
Was macht man aber falls Sonne mehrere Tage lang zu wenig scheint? Den Stromspeicher mit einer so großen Kapazität zu installieren damit es für mehrere Tage reicht? Das ist aber öfter zu teuer und auch unwirtschaftlich die Batterien unendlich aufzurüsten in der Angst dass irgendwann die Lichter ausgehen und man im Dunkeln bleibt.
Man braucht eine vernünftige Lösung des Problems, die wir auch in den meisten Fällen anbieten können. Die Energie muss rein in das System und das macht man mit einem Generator.
Das Herzstück einer Solaranlage mit Speicher ist der Wechselrichter, der die Wechselspannung für interne Stromverbraucher erzeugt. Das kann sowohl ein 1-Phasen, als ein 3-Phasen Wechselrichter sein. Wie soll aber der Generator den Wechselrichter unterstützen? Welche Parameter soll der haben? Welche Spannungsform? Diese Fragen werden immer wieder gestellt.
Die beste Lösung wäre einfach etwas Energie in den Stromspeicher bei Bedarf zu laden, sodass die Stromversorgung ununterbrochen und mit den üblichen Parametern erhalten bleibt. Der Generator muss in diesem Fall auch nicht auf Dauer laufen, sondern nur ab und zu damit der Energiebilanz der Solaranlage mit Speicher erhalten bleibt.
48V-GLEICHSTROMGENERATOR FÜR SOLARANLAGE MIT SPEICHER:
Solaranlagen mit 48V-Batteriespeichern sind sehr verbreitert. Diese Spannung bleibt noch im Kleinspannung-Bereich, wo keine besonderen Schutzmaßnahmen erforderlich sind, dennoch die für einen Haushalt üblichen Leistungen von 5 kW und mehr sind möglich.
Wir haben jetzt den Gleichstromgenerator in unserem Programm, der als eine DC-Stromquelle mit Maximum Power Point funktioniert und die meisten 48V-Stromspeicher der Solar- oder Windkraftanlagen direkt laden kann.
Der KS 48V-DC Gleichstromgenerator ist extra für 48V-Batteriespeicher entwickelt, deren Arbeitsspannungsbereich sich mit dem Bereich 48-54V überschneidet.
Hier sind die Parameter der meist verbreiteten Batterien im Vergleich:
| Ladezustand SOC, % | Spannung LiFePo4 (16x3.2 V) | Spannung LiFePo4 (15x3.2 V) | Spannung LiIon (14x3.7V) | Spannung LiIon (13x3.7V) | Spannung AGM (4x12V) | Spannung Blei-Säure (4x12V) |
| 100 | 54.4 | 51.0 | 58.0 | 53.9 | 52.0 | 50.4 |
| 90 | 53.2 | 49.9 | 56.7 | 53.1 | 51.0 | 50.0 |
| 80 | 53.0 | 49.7 | 55.4 | 51.9 | 50.0 | 49.7 |
| 70 | 52.8 | 49.5 | 54.1 | 50.7 | 49.2 | 49.3 |
| 60 | 52.6 | 49.3 | 52.8 | 49.5 | 48.6 | 48.8 |
| 50 | 52.5 | 49.2 | 51.5 | 48.3 | 48.2 | 48.2 |
| 40 | 52.3 | 49.1 | 50.2 | 47.1 | 47.8 | 47.6 |
| 30 | 52.0 | 48.8 | 48.9 | 45.8 | 47.2 | 47.0 |
| 20 | 51.6 | 48.4 | 47.6 | 44.6 | 46.6 | 46.3 |
| 10 | 48.0 | 45.0 | 46.3 | 43.4 | 46.0 | 45.2 |
Es ist unbedingt auf solche Parameter wie maximale Ladespannung, empfohlene Stromstärke und auch nutzbare Kapazität zu achten:
| Lade- parameter, max | LiFePo4 16 Zellen (16x3.2 V) | LiFePo4 15 Zellen (15x3.2 V) | LiIon 14 Zellen (14x3.7V) | LiIon 13 Zellen (13x3.7V) | AGM 4 Batterien (4x12V) | Blei-Säure 4 Batteries (4x12V) |
| Spannung, V | 57.6 | 54.0 | 58.0 | 53.9 | 58.0 | 57.2 |
| Stromstärke, C | 1.0 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.2 | 0.2 |
| Nutzbare Kapazität, % | 90-100 | 90-100 | 90-100 | 90-100 | 50-80 | 50 |
Die maximale Ausgangsspannung vom KS 48V-DC ist so ausgewählt dass auch bei für eine Solaranlage mit Speicher üblichen AGM und Blei-Säure-Batterien keine Überladung passiert. Diese liegt im Bereich der Erhaltungsladung und kann den Batterien nicht schaden auch wenn der Generator mehrere Stunden läuft.
Soll die Spannung an der 48V-Sammelschiene der Solaranlage auf 57V steigen (z.B. durch andere DC-Stromquellen) stoppt der Generator sofort unabhängig von dem Modus.
Die Lithium-Batterien sind mit BMS-Kontrollern ausgestattet und eine Überladung wird dadurch zusätzlich ausgeschlossen.
Der KS 48V-DC funktioniert wie ein Ladegerät oder ein Lademodul mit IoU-Kennlinie:
Der KS 48V-DC erfüllt die gleiche Funktion wie auch andere an die 48V-Sammelschiene der Solaranlage mit Speicher angeschlossene Gleichstromquellen, liefert aber Energie nicht permanent, sondern nur je nach Bedarf.
Durch vorhandene AUTO oder EXTERNAL CONTROL Modus können unterschiedliche Funktionsalgorithmen realisiert werden. Bei der Wahl zwischen AUTO und EXTERNAL CONTROL Modus ist auf die Besonderheiten des zu versorgendes Systems zu achten. Wenn der Generator läuft und ist die einzige Gleichstromquelle an der 48V-Sammelschiene der Solaranlage, übernimmt er praktisch die gesamte Stromversorgung, da seine Ausgangsspannung in dem Fall immer etwas über der Batteriespannung bleibt.
FUNKTIONSWEISE IM AUTO MODUS
Der Generator im AUTO-Modus überwacht die Spannung des Stromspeichers der Solaranlage und startet automatisch beim Erreichen vom unteren Spannungswert von 47,5-48V. Reaktionszeit ca. 5 Sekunden.
Der Generator lädt die Batterie mit der Spannung von bis 53,5-54V und mit dem Strom von bis zu 70-75A und geht aus sobald die Spannung 53,5-54V erreicht und der Ladestrom unter 20A kommt. Reaktionszeit ca. 30 Sekunden.
Der Generator kann durch Drücken des START-Knopfes jederzeit gestartet werden unabhängig von der Batteriespannung, wird aber innerhalb von 30 Sekunden gestoppt nachdem die Stromabnahme unter 20A kommt.
Die grüne Signalleuchte (Betriebsanzeige) leuchtet ununterbrochen wenn die Stromabnahme 20A übersteigt und blinkt wenn die Stromabnahme auf unter 20A kommt.
Soll die Stromabnahme in dem jeweiligen Fall rein technisch nie unter 20A (48V-Stromschiene) kommen, wäre der EXTERNAL CONTROL Modus zu verwenden, damit der Generator nicht ununterbrochen läuft.
FUNKTIONSWEISE IM EXTERNAL CONTROL MODUS
Der Generator im EXTERNAL CONTROL Modus wird durch Schließen der CONTROL TERMINAL Kontakte gestartet und durch Öffnen gestoppt. Dieser Modus lässt den Generator durch externe Steuerung von Geräten mit potentialfreien Kontakten an unterschiedliche Batteriespeicher optimal anpassen, was den Anwendungsbereich des Generators erheblich erweitert. Mit der Brücke zwischen Kontakten CONTROL TERMINAL startet der Generator sofort sobald der Drehschalter in die Stellung ON verstellt wird und stoppt in der Stellung OFF. So eine Verwendung wird empfohlen um den Generator unabhängig von der Spannung der Batterie manuell starten und stoppen zu können.
Mit potentialfreien Kontakten sind zahlreiche Geräte ausgestattet (Wechselrichter, USVs, Batterien mit BMS-Kontroller, Batteriewächter, Zeitrelais usw.) und dies lässt alle möglichen Algorithmen der Verwendung des Generators realisieren.
ÜBERSPANNUNG- und ÜEBERLASTUNGSSCHUTZ
Soll die Spannung an der 48V-Sammelschiene oder der zu versorgender Batterie aus irgendwelchen Gründen auf 57V und höher kommen, schaltet der Generator sofort ab.
Die Ausgangsspannung des Generators wird beim Überschreiten der maximalen Stromstärke gesenkt und kann niedriger als 48V kommen, soll diese jedoch zu niedrig kommen, wird es als Kurzschluss erkannt und der Generator wird sofort ausgeschaltet.
UNBEDINGT ZU BEACHTEN:
Der Gleichstromgenerator KS 48V-DC darf nur mit 48V-Stromspeicher betrieben werden, die in der Tabelle oben aufgeführt sind. Es ist unbedingt auf Parameter des gesamten Stromversorgungssystems zu achten. Bei Solaranlagen wo die 48V-Sammelschiene ausschließlich durch den Wechselrichter versorgt wird ist darauf zu achten, dass das Anschließen von anderen DC-Stromquellen an die 48V-Stromschiene zulässig ist und keine Störungen in der Steuerung (vor allem mit Energiemanagement auf Basis von Energieflüssen) der Anlage verursacht.
LÖSUNGEN MIT EINEM 230V-WECHSELSTROMGENERATOR:
Wir empfehlen als externe Wechselstromquelle bei Notstromeinspeisung von Off-Grid-Wechselrichtern Inverter-Generatoren zu verwenden, die ihre Spannungsform viel besser einhalten können, was für empfindliche Stromverbraucher sehr wichtig sein kann.
Variante mit dem Inverter-Generator KS 6000iES ATS der Version 2 wo der MAINS INPUT die 230V überwacht, leitet diese aber im Wartemodus nicht zum Ausgang weiter:
Diese Lösung ist NUR bei Solaranlage mit Speicher und einem Off-Grid-Wechselrichter zu verwenden und nur bei Strominsellösungen!
Der Inverter-Generator KS 6000iES ATS der Version 2 springt an sobald der Batteriewächter die vom Ausgang des Wechselrichters abgezweigte 230V-Spannung zum MAINS INPUT des Generators unterbricht und stoppt wenn diese wieder kommt.
Dabei ist zu beachten, dass der Generator die Energie sowohl für zu versorgende Stromverbraucher als auch fürs Laden des Stromspeichers zur Verfügung stellen muss.
Bei Solaranlage mit Speicher und Hybrid-Wechselrichter darf man keinen Generator eingangsseitig anschließen (wegen Rückspeisung) und es bleibt nur den Stromspeicher über ein passendes Ladegerät zu laden, falls der Energiemanagement (falls vorhanden) dies auch zulässt.
Variante mit dem Inverter-Generator KS 6000iES ATS der Version 2:
Der Generator auf dem Schaltplan wird nicht fest installiert, sondern je nach Bedarf an die vorinstallierte Schuko-Steckdose und die CEE 230V 16A Einspeisedose angeschlossen. So kann der Generator bei Bedarf auch mobil verwendet werden.
Der Drehschalter OFF-RUN auf der rechten Seite des Generators vereint in sich den Benzinhahn, den Schalter der internen 12V-Stromversorgung und den Schalter der Zündung. Beim Nichtnutzen des Generators soll er auf OFF bleiben damit die im Generator verbaute Lithium-Batterie nicht entladen geht. Der Generator kommt mit einer abgeklemmten Batterie, die bei der ersten Inbetriebnahme unter der linken Seitenabdeckung angeschlossen werden muss. Die Batterie wird vom internen Lademodul nachgeladen sobald der Generator läuft oder die 230V-Spannung an den MAINS INPUT kommt (unabhängig vom der Stellung des Drehschalters).
Der MAINS INPUT 230V Anschluss wird überwacht sobald man den Drehschalter auf RUN stellt und den ATS SWITCH auf ON schaltet. Soll die 230V-Spannung am MAINS INPUT ausfallen, startet der ATS-Kontroller den Generator und schaltet seine Ausgangssteckdose auf das Inverter-Modul um.
Das Kabel zum Batteriewächter wird durch Überlast- und Berührungsschutz abgesichert. Der eingesetzte Batteriewächter soll in der Lage sein die 230V vom Ausgang des Wechselrichters zu schalten.
Beispiel eines Batteriewächters mit einem 230V-Umschalter:
Haftungsausschluss:
Diese Anleitung kann nur als eine Empfehlung wahrgenommen werden, ist anschaulich und muss bei der Installation an die genaue Umstände und Bedingungen vor Ort angepasst werden. Die Installation selber soll unter Beachtung von allen Normen und Vorschriften ausgeführt werden. Wir übernehmen keine Verantwortung für die falschen Installationen und deren Folgen.
