Aufbau-Doku: System mit Ista Breeze i-2000

1 ) Ausgangssituation und Ziel

Ich bin Besitzer 2er 8 kwp PV-Anlagen nebst ca 12,8 kwh Speicher. Im Sommer und an schönen Wintertagen produziert dieses System "mehr als genug", sodass ein zusätzliches Windrad aus wirtschaftlicher Sicht ohnehin schwierig zu betreiben wäre.

Eine dieser Nischen sind die "Winternächte". Wenn bei uns ab 15 Uhr die Sonne verschwindet und der Batteriespeicher zu liefern beginnt - dann schlägt die Stunde des Windes. Wir haben rund um die Uhr einen Verbrauch von etwa 750 kwh. Ist der Speicher randvoll, hält er dann in etwa 16,5h durch - bis ca 7 Uhr morgens.

Hier soll das Windrad mit "realistischen" Erwartungen ergänzen. Ziel ist nicht die Erwartung mit der Turbine dann irgendwie 2000 Watt zu erzeugen um das Haus rein mit dem Wind versorgen zu können - Ziel ist es, den Speicher mit vielleicht 100-200 Wattstunden zu entlasten, sodass die Laufzeit bis zum Sonnenaufgang verlängert werden kann.

All dies wird aber auch nur in einer "Idealen Situation" hinhauen: Speicher voll + Wind bei Nacht. Eine 100% Autarkie wird sich dadurch freilich nicht einstellen, aber dessen bin ich mir bewusst, werde daher am Ende vom Ergebnis wohl auch (hoffentlich) nicht enttäuscht sein.

Alles in allem gilt auch: Der Weg ist das Ziel.

3) Komponenten

Wind-Turbine
Über die Ista-Breeze Windräder stolpert denke ich jeder, sobald er google anwirft. Sie sind allgemein sehr verschrien als "Klump" (Wie der Schwabe sagt) - aber preislich natürlich sehr attraktiv.

Ich habe mir daher die Mühe gemacht mit Anlagenbesitzern via Facebook, TikTok und Youtube zu kommunizieren und details zu den Geräten zu erhalten. Es gab positives und negatives Feedback - sachlich gefiltert ergab sich von meiner Seite aus nun folgende Einschätzung, weswegen ich mich dafür entschieden habe:

Die durchaus günstigen Windräder werden leider sehr häufig von Personen erworben, die sich nicht wirklich mit der Thematik auseinander gesetzt haben und dann dieses "günstige" Turbinchen an einen ungeeigneten Standort stellen - und hier natürlich zur Einschätzung kommen "2000 Watt? Von wegen, produziert rein gar nichts..."

Von Personen die das Thema ein wenig realistischer angingen war das Feedback eher positiv. Personen mit sehr windstarken Standorten waren - im Vergleich zu anderen Produkten - nahezu begeistert vom Preis- Leistungsverhältnis. (Ein Kollege aus Texas mit 25m hohen Mast mitten in der Wüste versorgt mit 3 solchen Rädern seine gesamte Farm für lau)

Zur Qualität ließ sich überall das selbe Feedback einsammeln, grob die wichtigsten Punkte zusammengefasst:

- Nach 1-2 Jahren beginnt die Farbe kräftig abzublättern.
- Vergilbung der Flossen / Repellerblätter sind stark sichtbar.
- Die angegebene Anlaufgeschwindigkeit von 3 m/s stimmt nicht. Realistisch sind eher 4.5 m/s, wenn es denn aber dreht, bleibt es auch bei abflachendem Wind noch in Bewegung.

(Ich habe es bereits im Testbetrieb, den Umstand mit der Geschwindigkeit kann ich bestätigen - mehr dazu später)

Wechselrichter
Ich wollte unbedingt einen Grid-Tie Inverter. Den Umweg über eine separate Batterie wollte ich mir aus Effizienz-Gründen sparen. Da Ich wie oben beschrieben einen sehr hohen Grundverbrauch habe, stellt sich für mich auch das Problem nicht, dass ich Strom ggf. speichern müsste - der kommt schon weg.

Hier habe ich mich für ein china-Produkt entschieden, sollte auch jeder schonmal drüber gestolpert sein: Den SUN-2000G2

- 48-90 V tauglich
- bis 2000 Watt
- separater Limiter um eine 0-Einspeisung zu realisieren. (Dies war mir wichtig, da ich nicht mit dem Windrad einspeisen möchte um die Bürokratischen Hürden zu umgehen)
- externer Dump-Load
- Netzgeführt - Kein Netz -> sofortige Abschaltung ("Anti-Islanding")

Er bietet im Kern alle benötigten Funktionen und passte augenscheinlich von den Specs sehr gut - das ist leider in der Realität nicht ganz so der Fall. Um etwas vorweg zu greifen:

- Die 48-90V sind die Spannung auf der DC-Seite des Eingangs - AC bedeutet dies ein nutzbarer Bereich von 25-52V
- Das würde sich mit dem Windrad (Angabe 48 - 90V) auch noch decken - in der Realität liefert das Ista Breeze jedoch Spannungen bis zu 150V - mehr dazu später bei der Kalibrierung.

4) Aufbau Schaltung

Aufbau
Wenn man die Turbine als Herzstück der Anlage sieht, dann ist die Schaltung wohl sowas wie das Rückgrat des Systems. Entsprechend habe ich hier etwas "Hirnschmalz" hineingesteckt und ein wenig mehr gebastelt als bloß den Wechselrichter zu Verkabeln.

Hier eine schematische Darstellung der Schaltung nebst Realisierung und Beschreibung der Komponenten.

1.) Sun 2000W Wechselrichter

2.) ABB ESB25-40N-06 25A ("Schließer")
Gesteuert über das Shelly sowie die physikalischen Sicherungen ist er zuständig dafür den Inverter an- oder abzukoppeln.

3.) ABB ESB25-04N-06 25A ("Öffner")
Gesteuert über das Shelly sowie die physikalischen Sicherungen ist er zuständig dafür die Kurzschluss-Bremse zu triggern.
Beide Schütze sind mit dem selben Steuerkreis verbunden, sodass Sie jeweils "exklusiv" leitend sind - fällt der Strom aus springt die Notbremse automatisch ein. Die physikalischen Sicherungen befinden sich in Reihe im Stromkreis, sodass sichergestellt ist, dass sie quasi einen "Override" zum Shelly bieten. Nur wenn beide Geräte durchschalten wird der Inverter versorgt und die Bremse gelöst.

4.) 16A Schütze (Bremse u. Inverter-Anbindung)

5.) Shelly 2.5 PM
Erfüllt drei Zwecke auf einmal:
- Steuerung der Öffner und Schließer
- Steuerung der Anbindung des Inverters.
- Leistungsmessung der tatsächlich abgegebenen Leistung.

6.) Shelly H&T
Da der Schaltschrank im Außenbereich montiert wird, überwache ich hier Luftfeutchtigkeit und Temperatur - bei Kritischen Werten wird das Shelly 2.5 das System ausschalten. Autmatischer Wiederanlauf findet nicht statt, aber ich bekomme eine Email

Im Betrieb sorgt der Inverter auch bei Minus-Graden für angenehme Temperaturen im Gehäuse - Im Sommer werde ich ggf. noch eine aktive Entlüftung verbauen müssen, das wird sich zeigen.

7) Anschluss-Terminals.

Schematisch:


Shelly-App
über die Shelly-App lässt sich die gesamte Schaltung nun bequem per Smartphone steuern, überwachen und auswerten:




Dimensionierung
Bei der Dimensionierung bin ich "auf Nummer Sicher" gegangen.

Die Turbine ist angegeben mit "biszu 90V" - in der Realität ist es noch mehr, mehr dazu später.
Im Handbuch steht 40A als Strom angegeben - das kann aber nicht stimmen. (Dies Ergibt sich, wenn man 2000/ 48V rechnet). Erstens rechnerisch und zweitens sind die Anschlusskabel der Gondel selbst "nur" 2.5 mm² Käbelchen - welche auch vom Handbuch für die weitere Verkabelung empfohlen werden.

Rechnerisch ergeben sich - bei 90V Drehstrom ohne Nulleiter und 2000W - lediglich: 2000W / (90V * 1,73) = 12,85 A - Ich habe dennoch die Schütze und den Rest der Turbinen Seite auf 25A ausgelegt. Kabel ab Turbine bis runter sind durchweg 4mm².
Im Zweifel sollten sich also die 2.5mm² Äderchen der Turbine an der Mastspitze zuerst verabschieden

Überspannungsableiter und Blitzschutz nicht vergessen. Aber auch das haben wir im verlinkten Beitrag ausführlich besprochen. Mit Shellys arbeite ich auch bei meiner 18KWp Fronius Anlage. Die Erzeugniszählung mache ich aber nicht über Shellys. Dafür hab ich ein extra Zähler passend zu meiner PV installiert. So das bei mir alles im Fronius Webportal erfasst wird. Ist nichts lokales, dafür aber auch wenig gebastel an der Software, da alles schon von Fronius erledigt.

Wenn dein Teil soweit steht, musst dich wirklich mit der Spannung und Kennline der i2000 befassen. Später gern mehr dazu. Hier im Forum bist mit Istabreeze aber eher so ein Underdoog. Hier geht es sehr oft und sehr viel um feinste technische Details und Spielereien und sagen wir mal "Marken" Windräder. Nichts desto trotz, tauchen aber auch hier im Forum im öfter die Low Budget Lösungen auf. Nicht zu verwechseln mit den eBay und Amazon China Krachern, die gar nichts taugen.

Ja ich sehe schon, Elektrik ist auch deins, war fast klar, dass du den Blitzschutz nicht vergessen hast.

Bei meinem Fronius Zeug ist es halt so, das ohne zusätzlichen Erzeugniszähler/Smartmeter, passend zur PV, die Eigenvebrauchs Kennlinie nicht mehr stimmt, falls irgendwo was quer einspeist. Daher war der zweite Smartmeter bei mir gesetzt.

Schön, dass du schon die Unterschiede der "pefekten" Belastung gemerkt hast. Nicht zu wenig Last soll es sein um zu hohe Drehzahlen zu vermeiden. Aber auch nicht zu große Last, um ein ggf. notwendiges höher drehen (für mehr Leistung) zu unterbinden.

Ich bin übrigens überhaupt kein Windspezi, wovon es hier aber viele gibt. Bin selber erst seit diesem Sommer im Thema. Also entschuldige teilweise auch meine einfachen Worte und Beschreibungen. Nicht alles mag stimmen. Aber Thema IstaBreeze und SUN, da steck ich tief mit drin...

Hatte auch 4 Semester als Teil vom Maschinenbau. Aber Theorie und Praxis + VDE ...

Einphasiger Smartmeter Fronius TS100 aktuell immer mal im Netz oder bei eBay für 200€ sofort verfügbar. Hab die letzten 2 Monate erst 2 gekauft. 1x 230€ 1x 200€. Ist mit 4 Kabeln am Fronius Gen24 Bus dran und noch 3 Klicks auf der Weboberfläche. Fertig. Aber zurück zum Thema

Edit: Du kannst den 2000er SUN wohl per Software auf den 1000er umstellen. Ich weiß alledings nicht, ob dabei auch 48V auf 24 ging. Müsstest du nochmal selber suchen.

OK , schöne Doku, viel Mühe und Genauigkeit. Chapeau!
Ich fürchte aber :
Der ganze Bereich von 2- 5 m/sec wird da am Ende untergehen, auf jeden Fall am normalen Standort.
Abwarten..

das ist genau das Problem: für die meisten Standorte illusorisch hohe Drehzahlen...und eben 700 Watt aus der Bohrmaschine, am Ende Peak von 241 Watt.? Das wäre ja wenig , Vergleichs Dokument anbei.(HSS)
Wie oft haben wir früher solche Messungen gemacht.. Bitte mal prüfen, ob der Rotor dann bei den schon hohen 430 u/min genug Drehmoment bringt..

Die zip Datei birgt Erträge am Windy Boy, nur 1,8 m Durchmesser, seit 2009 wird da gemessen.
Die Wirkungsgrade HSS Datei wurde, wie alle Dateien unabhängig vermessen, die hier von deutscher Hochschule beim 24 V Akkuladen.

Bin ja mal auf die Realität gespannt..

6 ) Testbetrieb / Interims Mast

http://Forum/cf3/topic.php?p=67522#real67522

Nachdem mein Werkbank-Test mehr oder weniger nur ein "Minimum" an Spielereien erlaubte, habe ich mich mit dem Thema Mast befasst. Das finale Konzept steht, die Teile sind bestellt - aber zum einen erstmal Lieferzeit, und zum anderen werde ich dafür Fundamente betonieren - und das ist im Winter bei Minus-Graden leider nicht möglich.

Da Geduld einer meiner größten Skills ist, bin ich spontan zum örtlichen Männerspieleland gefahren und habe mich dort mit Zubehör für einen temporären Mast eingedeckt. Der Einfachheit halber habe ich mich für 2*2,40m toten Baum (70x70) sowie 3mm Drahtseile zum Abspannen entschieden.

Um es vorweg zu nehmen: Es ist schon wirklich beeindruckend, was für Kräfte da wirken, wenn die Turbine mal ins Drehen kommt. Für den finalen Mast bin ich froh, dass ich meine ursprüngliche Idee mit 1 oder 2mm starken Fahnenmasten verworfen habe

Zunächst einmal die Kant-hölzer für den Mast vorbereitet. Ein noch herumliegender Pfostenschuh hat sich beim Aufstellen des Ganzen als sehr Hilfreich erwiesen. Hier ein kleiner Tipp: Am Anfang des Hebens denkt man "Haja, passt schon" - wenn man aber die 45° erreicht und die 25kg Turbine beginnt mit 2-3m Hebel gegen einen zu arbeiten - dann wird es ziemlich sportlich! -> Seid nicht soooo ungeduldig und macht das lieber zu Zweit

Den oberen Bereich der Aufnahme habe ich noch mit etwas Lochband "stabilisiert", da hier ja für die Bohrung etwas Material entfernt wurde.



Und dann kam auch schon etwas verfrüht der Weihnachtsmann



Nachdem die Mittagspause sinnvoll genutzt war, ging es am Abend ans Aufstellen des Kollegen. Zwar schon etwas dunkel, aber da alles vorbereitet war, war das Windrad und Mast in 30min fertig.

Die Befestigung am Gartenzaun diente nur der Montage und sorgt dafür, dass der Pfostenschuh im Boden nicht zu sehr hin- und her schlackert - die tatsächliche Last wird durch die Abspannung getragen.



In "Primär-Windrichtung" befinden sich praktische Findlinge - der Größe nach zu Urteilen mindestens 200kg, könnten aber auch deutlich mehr sein. Sagen wir so: Wenn es die "Weg-zieht" hat mein Haus & Hof wohl andere Probleme als ein umgefallenes Windrad

Am Mast selbst hatte ich zunächst Ringösen eingeschraubt - Allerdings dann doch etwas Respekt vor der immensen Kraft bekommen, und die Drahtseile jetzt lieber einmal rundherum durch alle 4 Ösen gefädelt - so können diese nicht ausreißen, selbst wenn Sie brechen hält die Schlinge immernoch den Mast ansich.

Auf der Wind-abgewandten Seite musste vorerst der Gartenzaun herhalten. Auch war leider zu wenig draht vorhanden, hier habe ich mit übrig-gebliebenem Para-Rope aufgefüllt. (Seile aus dem Fallschirm-Bereich, sollte es tun)
Das ist die "dem Haus zugewandte Seite" - von hier erwarte ich keine großen Winde.



Ich hoffe, dass die Konstruktion den Winter überleben wird und mir einige Aufschlüsse bieten kann.
Jetzt muss ich die Inverter-Einstellungen angehen und versuchen ein Optimum zu finden.
Für heute sind biszu 60 km/h Wind angekündigt - allerdings leider Süd-West-Richtung, das ist leider genau der Haus-Windschatten. Naja, schauen wir mal, was da ums / übers Haus rumkommt - bei nur 4,8m Mast Höhe habe ich da aber wenig Hoffnung.

@ dognose:
Auch Du hast gedacht, WR ab 45V könnte zum Windrad 48V passen. Naheliegend, aber manche Windradhersteller, die eher nicht so guten, sind dazu über gegangen, die Nennspannung zur Nennleistung zu verbuchen, und nicht mehr wie früher sinnvoll, bei Lade/Einspeisebeginn.

Mir liegt ne Windkanalmessung vor, bei der die Mühle bei 430 u/min 44,4V AC hat. Das ist für den Anlauf bei 5,8 m/s, leider erst.

Der WR beginnt mit der Arbeit bei 48V DC (35,6V +1,4V = 40V AC) Also gerade so bei Leerlaufspannung um 5,8 m/s.
Bei Belastung, insbes. im besten Arbeitspunkt, reduziert die sich aber.

So sind gemessen worden für den MPP bei 12 m/s im Mittel 55V DC (50 bis 60), also bestenfalls ca. 44.5V AC, bei ca. 730 u/min.
Im Leerlauf könnten das 75V DC sein (nicht gemessen) aber was soll man mit ner Leerlaufspannung.
Dann etwa 1000 VA. Höher darf man nicht gehen, da über 12 m/s Gefahr droht, dass die Mühle nicht mehr bremsbar ist.

Bei 4 m/s sind gemessen worden 22V DC im MPP.
Es scheint so, dass Dein WR umparametriert werden kann auf Version 22 bis 65V.

Guten Morgen Zusammen,

also die für gestern angekündigten "Sturmböhen" hielten sich in Grenzen. Es gint bis 60 km/h rauf, aber war auch wie beschrieben auf Süd-West wind gemeldet.
Die Wetterstation konnte die Geschwindigkeiten zwar messen, aber das liegt denke ich daran, dass es dem Anemometer völlig egal ist, ob es ein sauberer Wind ist, oder halt nur Verwirbelungen.

Die Ista-Breeze hat sich jedenfalls - wie erwartet - kaum bis gar nicht davon beeindrucken lassen. Sie war eher damit beschäftigt sich permantent um 180° zu drehen, je nachdem ob der Wind grad rechts oder links vom Haus vorbei kam.

Ist schade aber nicht schlimm - war bei einem 4,5m Mast hinter 8m Haus in 10m Abstand zu erwarten.

Zwecks WR: Ich werde mir nun noch eine Lösung schaffen, mit der ich die sowohl die AC-Spannung als auch die Dump-Load-Spannung auch im Test-Betrieb monitoren kann. Minütlich wird dann mal über den Winter folgendes erfasst:

Wind | Gust | P | VAC | V_DL | Winddirection

rpm wäre ne schöne Sache, hier muss ich mir überlegen, ob es Sinn macht, dass ich einen Drehzahlsensor am Blatt anbringe. Wäre aber für das "komplett-Bild" sehr hilfreich.

@Sturmsicherung:
Mir ist die Problematik bekannt, aber tatsächlich "Gefährliche Winde" haben wir hier so gut wie nicht. 1x im Jahr wenn überhaupt. Da werde ich tatsächlich einfach den Weg gehen, die Anlage bei "Ankündigung" physikalisch zu fixieren,
bzw. einfach fix den Repeller abnehmen. (beim 4,5m Mast noch kein Problem, beim 8m Mast muss das überdacht werden