Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

 
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Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 23.04.2009 - 14:15 Uhr  ·  #1
Hey,

ich habe hier im Forum schon einige ältere Beiträge zu dem Thema gelesen, diese wurden jedoch schnell sehr technisch und übersteigen etwas das, was ich mir zutraue und das, was ich meinen Mietern zumuten möchte (Das Haus, um welches es sich bei mir handelt, ist vermietet).

Ich habe eine PV Inselanlage und dazu soll, wie sicher einige schon gelesen haben, bald eine KWKA kommen.
Da ich derzeit schon allein mit der PV Anlage im Sommer ordentliche Überschüsse produziere (wenn die Sonne scheint sind die Akkus schon am frühen Mittag wieder voll), kann das mit dem Windrad dann ja nur noch mehr werden.

Daher kam dann die grundsätzliche Idee einer Ersatzlast. Problem bei WKA ist dabei ja offenbar, dass ein 300 Watt Heizstab beispielsweise eine Black 300 so lange still stehen lassen würde (Rastmoment steigt mit Last?), bis der Wind entsprechend so stark ist, dass 300 Watt erzeugt werden würden.

Was ich suche ist also eine Schaltung, die PV und WKA zunächst nur dann auf Ersatzlast schalten, wenn die Ladung der Batterien abgeschlossen ist und die Ersatzlast wieder abschaltet, wenn die Spannung unter 14,x Volt sinkt.

Zusätzlich darf keine "statische" Last am WKA hängen, damit diese entsprechend ihrer Kennlinie Strom liefern kann. Dieser soll dann "dynamisch" in der Heizpatrone zur Warmwasserbereitung genutzt werden - liegen nur 100 Watt an, dann wird das Wasser eben nur lau warm. Das System ist von mir somit nur als Unterstützung gedacht (Gas-Warmwasserboiler ist vorhanden).

Zumindest bei PV ist es meines Wissens doch so, dass die Module nach erreichen der Ladeschlussspannung sowieso kurzgeschlossen werden - die Umsetzung hier wäre also wahrscheinlich gegenüber der WKA-Lösung einfacher?

Heyde-Windtechnik.de bietet hierbei entsprechende Vorschaltgeräte an. Diese gibt es jedoch erst ab 1,5 kW Nennleistung und sie aktivieren die Heizpatrone auch erst dann, wenn der dafür volle nötige Strom anliegt.

Klar, mit Solarthermie hätte ich bessere Ergebnisse aber die Energie ist vorhanden, warum sie also verpuffen lassen? Die Kosten für eine solche Schaltung sollten sich natürlich in Grenzen halten, da ich sonst ja tatsächlich in Solarthermie investieren könnte :roll:

Danke euch!
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 04.05.2009 - 20:33 Uhr  ·  #2
Hey,

scheinbar ist der Morningstar Tristar hierzu geeignet. Zitat:

Zitat
Umleitungsregelung:

* für Solar-, Wind- oder Hydroanwendungen
* zum Schutz der Batterie gegen Überladung wird überschüssige Energie von der primären Batterie zu einer zweiten Batterie oder auf einen alternativen Gleichstrom-Lastwiderstand umgeleitet
* bei Überstrombedingungen reduziert die Pulsbreitenmodulation die Leistung auf die Umleitungslast


Allerdings geht man hier eben den Umweg über die Batterie, was natürlich mit Verlusten behaftet ist. Allerdings ist diese Lösung auch unabhängig von der Zahl der Generatoren und Verluste hat man bei Überproduktion so oder so.

Siehe (rechts):


Meinungen?
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 06.05.2009 - 09:07 Uhr  ·  #3
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 04.03.2010 - 16:05 Uhr  ·  #4
Hallo
ich habe lange dieses forum nicht mehr besucht , jetzt binn ich wieder da :D

Wie ich gerade lese , habe nicht nur ich probleme mit der mit der überschüssigen energie,
Jeder inselanlagen besitzer hat die ...

Der Sommer kommt bald und da sind bei 10 stunden Sonne 2,5 kwh möglich wenn man die verbraucht , wenn man die nicht verbraucht dan geht das verloren .
Die akkus werden voll geladen , der laderegler regelt es runter und weg ist die energie ...

Man muss alles verbrauchen .

Doch die frage ist womit soll man das am besten tun ?
ich habe z.b PC , Fernseher , 2 Sat reciver , ladegeräte .... angeschlossen doch die Geräte laufen ja nicht immer deswegen geht die energie verloren die akkus werden voll ...

Was ist die Optimale last ?

was habt ihr so an euren anlagen angeschlossen ? welche verbraucher ?

Ich habe früher gedacht das ein kühlschrank gut währe bis ich es ausprobiert habe
das problem ist das das ding nicht immer läuft sondern an und ausgeht ...der einschaltstromm hat mir den wecheselrichter kaput gemacht obwohl der mehr als genug leistung hat ... (2kw )

wenn der kühlschrank immer laufen würde dan währe es kein problemm so mit 60 watt dauerlast ...

man müsste eine ständige regelung haben und die verbraucher regeln so das man den ganzen strom verbraucht ...

Lg Coupe777
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 05.03.2010 - 09:34 Uhr  ·  #5
Hallo zusammen,

Wie währe es mit einem Selbstbau Wasserkocher als Überschusslast.

Dieser Auszug stammt aus Elektor 4/2008

2N3055-Wasserkocher

Dieses „Arbeitspferd der Elektronik“ kann elektrische Leistungen bis 115 W in Wärme
umsetzen, und Temperaturen bis 200 °C können ihm nichts anhaben.
Beim 2N3055 lässt sich die abgegebene thermische Leistung bequem über einen
Widerstand zwischen Kollektor und Basis steuern. Damit besteht die gesamte Schaltung
(abgesehen von Stecker und Kabel) aus nur zwei Bauelementen. Da der 2N3055
zum Standardsortiment des Elektronik- Fachhandels gehört, gibt es
keine Beschaffungsprobleme.
Nachteilig sind beim 2N3055 nur die niedrige Verstärkung und die breite Exemplarstreuung.
Der Widerstand zwischen Kollektor und Basis muss individuell an das verwendete Exemplar
angepasst werden. Auch der Widerstand gibt Verlustwärme ab, er kann sich gehörig
aufheizen. Wenn ein 2N3055 mit der Stromverstärkung 20 beispielsweise 50 W in Wärme
umsetzt, beträgt die Verlustleistung des Widerstands ungefähr 2,5 W. Dieser Wert
sinkt, wenn der Transistor höher verstärkt oder eine Darlington-Kombination an seine
Stelle tritt.

Aufbau

In den Boden des Wassertopfs warden vier Löcher gebohrt: Zwei Löcher für die
Befestigungsschrauben des 2N3055 und zwei Löcher zum Durchführen des Basis‑
und Emitter-Anschlusses. Zwischen die Auflagefläche des Transistors und den
Wassertopf-Boden wird eine passend zugeschnittene Scheibe aus flexiblem Silikon
gelegt. Gemeint ist das Material, aus dem auch flexible, für den Gebrauch im
Haushalt bestimmte Backformen gefertigt sind. Dieses Material ist lebensmittelverträglich
und hält Temperaturen bis 200 °C und darüber stand. Die Verchromung des
2N3055-Gehäuses ist als unbedenklich für die Gesundheit einzustufen, zumal auch die
Spiralen der Reisetauchsieder verchromt sind. Der Basis-Kollektor-Widerstand befindet
sich unter dem Wassertopf, der Wassertopf muss deshalb auf kleine Füße
gestellt werden. In der Langzeiterprobung hat sich gezeigt, dass die Silikonscheibe den Wassertopf
zuverlässig abdichtet. Mein 2N3055-Wasserkocher leistet seine Dienste schon seit längerer Zeit völlig störungsfrei. Durchgebrannte Reisetauchsieder gehören inzwischen der Vergangenheit
an. Offensichtlich ist die Silikonscheibe zwischen dem Transistor und dem Wassertopf
widerstandsfähiger als die Heizspirale eines Reisetauchsieders.
Nach der gleichen Methode könnten auch Aquarien und andere Flüssigkeitsbehälter
beheizt werden. Ein Temperatursensor kann zusammen mit einer Regelschaltung
die Wärmemenge so dosieren, dass die Flüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten wird.

Jaap Gestman Geradts
Ein interessante Idee, die für viele Zwecke nützlich sein kann. Allerdings muss für die
Erwärmung von Trinkwasser und anderen Lebensmitteln unbedingt ein 2N3055
mit verchromtem Gehäuse eingebaut werden. Die Ausführung im matten Metallgehäuse
ist sehr wahrscheinlich nicht lebensmitteltauglicht.

Grüße
Harald
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 05.03.2010 - 20:42 Uhr  ·  #6
Hallo zusammen,

im Grunde ist das bei einer Insellösung ein sogenanntes 'Luxusproblem'.

Zitat
was habt ihr so an euren anlagen angeschlossen ? welche verbraucher ?


Ich betreue eine Insellösung mit ca. 2 KWh Verbrauch pro Tag.
Mittlerweile kommt es hin und wieder mal vor, das die Solarregler abregeln, weil die Batterien voll sind.
Das ist eigentlich toll!
Weil dies z.Z., insbesondere in den Winter Monaten, nicht so ist werde ich demnächst die PV Leistung ca. verdoppeln.
Hierdurch wird die Zuladung (über GAS) auch im Winter reduziert.

Dann wird der Zustand "Batterie voll" viel öfters vorkommen.

Was habe ich vor, wie kann ich die zur Verfügung stehende Energie nutzen ?
1. Mein Vater hat einen Nutzgarten, dieser benötigt viel Wasser, das Wassser muss er selbst, über Strom pumpen,
er kann dann im Sommer viel (mehr) Wasser in seinen Garten pumpen.

2. Ich werd meinem Vater einen Wasserkocher auf Strom ans Herz legen,
z.Z. kocht er Wasser über GAS, er kann dann je nach dem Strom bzw. GAS verwenden.

3. Vieleicht installieren wir zusätzlich zum GAS Herd einen Elektroherd damit er wahlweise über GAS oder Strom kochen kann.

4. Wir haben recht dicke Akkus, so daß man dann auch mal ein paar Tage ohne viel Sonne überbrücken kann.

5. Mein Vater wäscht die Wäsche z.Z. nur kalt (mit Einweichen),
vieleicht wird er nun hin und wieder auch mal 'warm' waschen.

6. Mal sehen wie es weitergeht, eine Warmwasser Aufbereitung zum Duschen und Baden ist ja auch ganz nett ...
Obwohl im Sommer in Spanien, ... ein 'Luxusproblem' ;-)

7. Wir nutzen die überschüssige Energie einfach nicht und freuen uns ;-)

Richtig intressant wäre es wenn man die überschüssige Energie bis zum Winter speichern könnte.
Thema: Wasser zu Wasserstoff spalten. Tatsächlich spalten (unsere) Blei Säure Batterien schon Wasser zu Wasserstoff.
Wäre toll, wenn man im Winter, mit dem eigenen Wasserstoff heizen, Strom erzeugen und sein Auto tanken könnte ...
Aber diesen Effekt, sicher und Praxis tauglich, auszunutzen ist Zukunftsmusik, insbeondere für kleine Inselanlagen ...

Gruß Frank
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 06.03.2010 - 12:45 Uhr  ·  #7
Hallo

Zitat
Wir nutzen die überschüssige Energie einfach nicht und freuen uns


Man muss alles verbrauchen was man zu verfügung hat erst dan zahlt sich es aus .
( meine anlage wird sich in ca 2 jahren auszahlen wenn ich alles verbrauche jetzt sind es grade mal 220 KWH stunden auf dem zähler ende letzten sommer waren es 80 kwh in kommenden sommer will ich alles verbrauchen so 2 bis 3 kwh am tag wenn die Sonnen scheint )

wenn jeman viel zeit hat dan kann der die verbraucher im haus selber regeln , man ist selbst der beste regler :D

einfach schauen wie der ladezustand ist und wie die Sonne oder wind die power bringen ...dan verbraucher regeln zuschalten oder abschalten .

Ich habe z.b auch ein fahrrad mit einen Generator dran etwas trenning ist gut ... :D das bringt wohl mehr als windgenerator auf dem dach . O-)
da kriege ich ladestrome bis 15 ampere also so um die 200 watt
halbe stunde radeln und schon kann man 1 stunde fernsehen schauen :D
oder 1liter wasser auf 100 grad erhitzen ...


ich überlege mir jetzt noch eine heizspirale in den warmwasserspeicher einzubauen und so den letzten tropfen verbrauchen ...die heizspirale kann man ja eifach regeln ...

Über den automatik betrieb denke ich grade nach so das die heizspirale selber geregelt wird ...auch nach dem verbrauch der anderen verbraucher und ladezustand und momentan leistung von solarmodulen ...also High End System O-)

MfG Coupe777
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 05.04.2010 - 18:28 Uhr  ·  #8
Wie könnte denn - abgesehen vom TriStar - eine Lösung für diese Ersatzlast aussehen? Ich produziere im Moment und auch längerfristig enorme Überschüsse aus meiner PV Anlage und würde gern mittels 2. Elektroboiler in der Kategorie 60A/12V meine Gas-basierte Warmwasserlösung unterstützen oder im Sommer nach Möglichkeit ersetzen.

Abgreifen würde ich die Überschüssige Energie an der Batterie - eine stufenweise Zuschaltung ist nicht nötig, da die Energie bei mir zu 80% aus PV kommt und ich diese auch für die Warmwasserbereitung nutzen würde.
Zu viel Basteln wollte ich nicht - ob ich aber wirklich nur die Option TriStar habe, würde ich gern hier noch mal abklären. Danke Euch und noch schöne Ostern!
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 05.04.2010 - 18:34 Uhr  ·  #9
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 10.04.2010 - 12:45 Uhr  ·  #10
Hey, danke für deine Antwort! Ist doch grundsätzlich schon komisch, dass es keine fertigen dedizierten Lösungen hierfür gibt. Dieses "Problem" hat doch jeder Inselanlagenbetreiber und als Luxus würde ich es nicht bezeichnen, die überschüssige Energie sinnvoll zu nutzen. Immerhin kann ich so Gas einsparen also ist es doch doppelt idiotisch, Überkapazitäten in den Modulen zu verbrennen.
Verstehe ich es richtig, dass man das alleine mit Spannungsdiskriminatoren nicht in den Griff bekommt, da erstmal die Batterien niemals richtig voll werden? Schließlich müsste ich diese Schwelle unterhalb des Abriegelungswerts der Laderegler ansetzen, da sonst überhaupt nichts abgeführt würde.

Bei Wind hat man ja das Problem des elektronischen Rastmoments - wenn ich den Überschuss aber direkt über die Batterie ziehe, dann kann der mir ja egal sein, daher ist ja auch die PWM weniger wichtig - korrekt? Bin regelungstechnisch nicht so bewandert.

Nochmal meine Gedanken zusammengefasst: Ich denke mir, dass die Laderegler in dem Moment, wo ich nutzbaren Überschuss hätte, den Strom zurück in die Module drücken - und damit keine Ersatzlast betrieben werden kann. Greife ich den Strom schon unterhalb der Ladeschlussspannung ab, werden die Akkus niemals richtig voll.

...und wie regelt das denn der TriStar? Der nutzt ja nun doch PWM. Und für Windkraft gibt es ja eine ganze Menge Laderegler mit optinaler Ersatzlast - nur kommt bei mir eben der allermeiste Strom aus PV.
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 10.04.2010 - 21:12 Uhr  ·  #11
Hallo war lange nicht hier ...
wenn man es ganz einfach bauen will ,

dan nimmt man ein voltmeter mit led anzeige an die leds kommen transistoren die dan schütze einschalten
oder ein Dimmer bedinnen also auch fast stufenlöss.

Mit den Dimmer könnte man sogar direckt 230 volt nach dem wechselrichter nutzen .

Je nach gewüschten laduzustand könnte man das signal von den leds abgreifen .
z,b 13 volt an und 12 volt aus ...
wenn die spannung singt dan wird der dimmer runter geregelt ...

mit einem PWM währe es auch gut , die impulsweite abgreifen und so die Ampere regeln auch bei DC strom z.b 12 volt .

Mit 230 volt währe es aber einfacher bei heizspiralen auswahl ... also nach dem wechselrichter obwohl der wirkungsgrad der ganzen geschichte nicht grad gut ist 8-)
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Gepostet: 11.04.2010 - 10:51 Uhr  ·  #12
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Gepostet: 12.04.2010 - 11:06 Uhr  ·  #13
Hey,

eine AC seitige Lösung ist nichts für mich wegen den Verlusten und mein WR macht auch max 1,3 kW. Meine Laderegler haben zwar keinen Lastausgang aber mein Flexmax 80A hat einen programmierbaren Relaisausgang und ich kann in der Tat sehr genau konfigurieren was mit dem "diversity"-Strom passieren soll. Brauch ich also nur ein 80A Solid State Realis an meine DC Brücke hängen und vom Flexmax steuern lassen.
Nur: Welche SSRs halten 80A DC aus? ich finde bisher nur AC Varianten wie dieses

zu (günstigen) 20 Euro.

PS: So siehts bei mir mittlerweile aus:


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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 12.04.2010 - 19:46 Uhr  ·  #14
Hi Linga,
ich mache das mit Mosfet Transistoren, bei mir allerdings zum Schutz des WR vor Überspannungen schalte ich einen Lastwiderstand zu.
Mosfets gibt es bis 100A und mehr, außerdem kann man sie auch parallel schalten und haben einen Widerstand von wenigen Milliohm.

Gruß Jens
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 12.04.2010 - 20:30 Uhr  ·  #15
Hey Jens, danke für deine Antwort!

Mhm...Gut! :'( Ich steh etwas auf dem Schlauch O-) . Meinst du damit die speziellen Batterietrenn-Mosfets aus dem PV-/Inselbereich oder meinst du Mosfets als elektronische Bauteile, die ich dann quasi reinbasteln/löten müsste? Kannst du mir mal zeigen oder erklären, wie das bei dir aussieht, wie die Schaltung realisiert ist?

Herzlichen Dank!
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 13.04.2010 - 19:41 Uhr  ·  #16
Hi Linga,
ich meine schon das elektronische Bauteil, gibt es bei Reichelt, ich habe z.B. den IRFP 150N
UDS 100 V
UGS(th) 2 V
Ic25 42 A
RDS(on) 0,036 Ohm

Der Transistor ist so groß, dass man ihn in eine Reihenklemme schrauben kann, so habe ich es gemacht.



Gruß Jens
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Re: Stichwort Ersatzlast: Heizpatronen für überschüssigen Strom?

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Gepostet: 14.04.2010 - 07:49 Uhr  ·  #17
Hey, danke dir! (Fast) alles klar! :) Wie wird so ein Transistor angesteuert? Also wo kommt da Last dran, wo Steuerstrom? Ich hab das Problem, dass der nur 3 Anschlüsse hat und nicht 4 ;) wie groß ist der nötige Steuerstrom, wie heiß wird das Ding? Bei mir würden ja schon bis zu 80A oder mehr darüber fließen.
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Gepostet: 14.04.2010 - 08:17 Uhr  ·  #18
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