Hallo,
in der Regel wird dazu geraten, den Solarstrom ueber einen Wechselrichter laufen zu lassen. Ich moechte aber den Gleichstrom direkt in einen Heizstab leiten und/oder eine
Elektroheizung damit betreiben. Dazu wuerde ich einige Module parallel schalten,
um auf eine Spannung von 210 bis 240 V zu kommen. Das ganze soll quasi selbststaendig und unabhaengig vom Netz laufen, zusammen mit einem starken Batteriespeicher. Warum wird das nicht oefter gemacht? Wo liegt das Problem?
Vielen Dank fuer eure Gedanken dazu!

Da gibt es kein echtes Problem. Das direkte Verheizen von Strom wird erst nach Ende der EEG-Förderung im großen Stil zum Thema werden, denn bei 2 ct/kWh Vergütung kann man sich den Papierkram auch sparen. Insofern kommt die Frage für die meisten Leute zu früh.
Es gibt aber trotzdem Sachen, die zu beachten sind: Sollte der Strom keinen Abnehmer mehr finden , z.B. weil der Sicherheitstemperaturbegrenzer im Heizstab bei 85..90°C bei noch voller Nachmittagssonne abschaltet, so entstehen bei Gleichstrom größere bzw. länger andauernde Abreißfunken als bei Wechselstrom, weil diese automatisch am Ende der Halbwelle gelöscht werden. Das wirkt sich verschleißerhöhend aus und wird deshalb bei einem Wald-und-Wiesen-Heizstab wohl außerhalb der Spezifikation sein. Da sich die Starkstromtechnik jedoch rasant entwickelt, finden sich eventuell auch passende Halbleiter, die funkenfrei schalten. Ich bin da nicht auf dem Laufenden.
Außerdem sollte man berücksichtigen, daß der "Wirkungsgrad" dieser Kombination stark schwanken wird (bezogen auf die jeweilige Mpp-Leistung der Module) , da der Heizstab einen festen Innenwiderstand hat, die Module aber einen variablen. 60 bis 80% sind aber in den meisten relevanten Szenarien drin , bei 10% Solarstrahlung ist es dann auch egal, daß der Wirkungsgrad im Keller ist.

PS. Du meinst aber hoffentlich seriell und nicht parallel um auf 240 V zu kommen ?!

Vielen Dank fuer deine Erklaerung, und ja, ich will wegen 2 ct keinen Papierkrieg und nehme andere Verluste in Kauf. Und ja, natuerlich in Serie, bei mir dreht sich schon alles, weil ich die letzten Tage zu viel darueber gelesen habe. Gerade habe ich eine
Firma gefunden, der spezielle Heizstaebe fuer diesen Zweck herstellt (Suncrest in der Schweiz). Nach deiner Einschaetzung gehe ich davon aus, dass ich nicht in einer Sackgasse lande, sondern sich noch Einiges in diese Richtung bewegen wird,
vielen Dank und viele Gruesse!

der "Papierkrieg" hält sich doch
sehr in Grenzen, vom Anschaffungspreis jedes Jahr 1/20
zusammen mit den ggf. anfallenden Betriebskosten
von den Einnahmen abziehen in der EÜR (Einnahmeüberschussrechnung).

selbst Vollfinanziert zahlt sich so eine Anlage in max.
15 Jahren ab.
so eine PV-thermie kann man machen, wenn
noch Platz ist und die 30kWp schon drauf sind,
z.b. für eine einheitliche Optik.

Batteriespeicher sind höchst defizitär, PV-Strom
kostet in der Herstellung 4-10ct/kWh. das speichern zusätzlich 15-25ct,
dazu kommen noch Verluste.

Ist es nicht besser mit dem PV- Strom eine Wärmepumpe zu betreiben um damit das Wasser zu erwärmen?

Ein Heizstab setzt ein kW elektrischer Leistung in ein kW thermischer Leistung um.
Die Wärmepumpe macht aus ein kW elektr. Leistung etwa 3 kW therm. Leistung.

Und den Rest vom Strom, die die WP nicht verbraucht, kann man ins Hausnetz einspeisen.

Hi,

Radio Jerewan, prinzipiell schon. ;-)
Das Problem ist, der Strom ist "sowieso da" und würde nur 2 Cent/kWh Einspeisevergütung bringen.
Wenn man da die (Anschaffungs)Kosten der Technik (Wärmepumpe, Wechselrichter etc.) gegenrechnet.......

Grüße
Snyder

Servus,

die Module direkt an den Heizstab oder Batterie zu hängen ist Unfug.

Zum ersten ist das absolut schlecht für die Batterie und der Wirkungsgrad der Module sinkt stark ab.

Es muss auf jeden fall ein MPPT-Regler verwendet werden, nur so laufen die Module in ihrem optimalen Wirkungsbereich.

Für das Batteriesystem gehört ein Laderegler dazu, ansonsten sind diese nach kurzer Zeit defekt. Überladung und Tiefentladung ist für die Lebensdauer sehr abträglich.

Es muss nochmals explizit davor gewarnt werden, 230V~ (Sicherheits- ) Schalter fuer PV-Gleichstrom zu verwenden. 230V~ Sicherheitsschalter befinden sich in allen thermischen Geraeten, vom Foen ueber Toaster, Heizgeraet bis zum elektrischen Warmwassergeraet - und natuerlich in den Schaltkaesten in Form von Leitungsschutzschaltern (LSS, Sicherungen). Aber selbst diese robusten zuverlässigen LSS mit grossen Kontaktabstaenden und Lichtbogenlöschkammern versagen bei Gleichstroemen, wie auf YouTube zu sehen ist.

Hoehere Gleichstroeme ab einer gewisssen Spannung ( bei den 12V im KFZ-Bereich bilden viele Metalle bei Normaldruck noch keinen Lichtbogen) sind schwierig abzuschalten.
Es wird brand- und lebensgefaehrlich, wenn man meint, ein 230V~/16A (Sicherheits-) Schalter kann auch fuer 60V=/10A eingesetzt werden.

Lohnen tut das nur, wenn die Teile wenig kosten.

Ich mache das so... zwei parallelgeschaltete 60-Zeller (unterschiedliche Ausrichtung, darum parallel) an einem Eigenbau MPPT an einem 230V-Heizstab, der dabei ca. 80V zu sehen bekommt.

Der Eigenbau-MPPT besteht aus einem China-Stepup und einem PWM-Modul, beides über einen Arduino Nano gesteuert.

Funktioniert so halbwegs und bringt maximal 320W in den Heizstab. Beschränkung ist der Stepup, der eigentlich nicht für sowas gebaut ist.

Unter 2A PV-Strom geht das nicht gut, darum hängen die Module im Winter direkt an den drei parallel geschalteten Heizwiderständen (das war mal ein Drehstromheizstab). Damit kommen zwar nur maximal 90W (30V, 3A), aber das reicht, um die Abkühlung des Speichers am Tage zu kompensieren.

Im Sommer mit bis zu 320W sorgt es dafür, dass die WP nur noch laufen muss, wenn man ein Vollbad macht. Duschen und die übrige WW-Nutzung laufen alleine damit.

Eine Übertemperaturabschaltung gibt es nicht, aber die ist bei dieser Konstruktion auch nicht nötig, weil man den 500l-Puffer mit 300W nicht so heiss bekommt, dass das gefährlich wird. Je höher das Delta-T zum Raum wird, desto höher werden die Verluste und die erreichen dann irgendwann die 300W, die man maximal einbringen kann. Spätestens dann wird es nicht wärmer, praktisch sind die Module ab 14 Uhr im Schatten und bringen dann nicht mehr so arg viel (die beiden Module haben natürlich die mit Abstands schlechtesten Plätze, der Rest ist mit den 42 Modulen der "richtigen" PC belegt).

Rein praktisch habe ich bislang nie mehr als 50C gesehen, wobei der Speicher von der WP normalerweise auf 45C geladen wird.

Müssen tut hier keiner was. Dieser Wirkungsgrad-Fetischismus ist vollkommen fehlplatziert, weil dann alle Dachziegel verboten werden müßten. Deren Wirkungsgrad bei der Umwandlung in nutzbare Energie (außerhalb vom Dachboden) geht gegen Null.

Schau dir einfach mal den Elwa DC Heizstab an. Der kann genau das was du willst ohne basteln.

Also eins kann dieser DC-Heizstab mit Sicherheit nicht: eine preiswerte Loesung anbieten.
Denn dieses Teil kostet ueber 900,- Euro!

Erster Treffer bei Google

Findest du den Preis zu hoch für das gebotene? Ich finde ihn fair,wenn man bedenkt wie lange man sowas nutzen kann und keine Wartung benötigt. Eine Solarthermie finde ich dagegen teuer.

Natuerlich ist der Preis auch mit 740,-- Euro astronomisch hoch fuer einen Heizstab mit etwas Elektr(on)ik, selbst wenn die Gewährleistung/Garantie 10 Jahre betruege, was sicherlich nicht der Fall ist.

Hallo und vielen Dank fuer die guten Beitraege!
Im Prinzip verstehe ich es so:
- Batteriespeicherstrom sollte unter 20ct liegen. Wie ich die politische Lage in den naechsten Jahren einschaetze, wird Strom eher noch teurer werden.
- Zum Batterie Laden ein MPPT benutzen.
- Auf keinen Fall Wechselstrom Sicherungen fuer Gleichstrom nehmen.
- Fuer Heizstaebe gibt es bereits spezielle DC Hersteller,z.B. Elwa, Suncrest
- Waermepumpe hatte ich, muss ersetzt werden. Deswegen meine Ueberlegung, statt WP ein paar Module mehr anzuhaengen.
>>Lohnt sich nur, wenn die Teile wenig kosten....Bastler sind im Vorteil:)

Betriebsmittel nur so verwenden, dass deren Spezifikationen eingehalten werden. Die normalen Hager LSS sind für Gleichstrom zugelassen, allerdings nur bis 60V (einpolig) bzw. 125V (zweipolig). Bei anderen Herstellern wird das ähnlich sein.

SCNR : Für Geld gibt es fast alles : https://www.polarity.net/product/2kv-200a-mosfet-switch/

etwas erschwinglicher : https://www.pohltechnik.com/de/ssr-relais/ssr-lastschaltung-dc/gleichstrom-solid-state-relais-dc-dc-40-a
( kann angeblich immerhin bis 220 V DC , schon mehr als die üblichen 60 V DC )

Die Sicherungen sind nicht das Problem. Übliche Module bringen im MPP etwa 10A. Im Kurzschluss bringen sie eine Spur mehr, eine Sicherung wird zumindest auf dieser Seite eher nicht auslösen.

Das große Problem ist die Übertemperatur-Notabschaltung!

Die üblichen Thermoschalter, wie sie in den 230V-Heizstäben eingebaut sind, sind nur für AC. Bei DC ist eine Trennung nicht gewährleistet wegen Lichtbogenbildung.

So eine Übertemperatur-Notabschaltung ist aber zwingend nötig, sofern die PV genug Leistung bringt, um das Wasser im Tank quasi beliebig warm zu bekommen (was bei meiner Mini-Bastel-Anlage z.B. rein von der Leistung her gar nicht möglich ist, bei größeren Modulfeldern aber ein echtes Problem ist).

Wenn man das Wasser im Tank nämlich zum Kochen bringt, dann gibt es eine Dampfexplosion. Das ist dann nicht mehr lustig, sondern kann das ganze Haus zerstören.

Nochmal zur Rentabilität: Sobald man den Strom alternativ auch einspeisen KÖNNTE (also die Module in eine bestehende PV integrieren kann oder so), dann lohnt all das nicht! Aus AC kann eine WP Warmwasser im Sommer mit AZ um 4 machen. Wenn wir mal 25 Cent Stromkosten und 8 Cent Einspeisung annehmen:

Wenn ich 4 KWh per Heizstab verheize, dann entgehen mir 32 Cent Vergütung. Wenn ich statt dessen eine KWh kaufe (keine PV!) und daraus mittels WP 4 KWh WW mache, dann kostet mich das 25 Cent.

Wenn ich 3 KWh einspeise und eine durch die WP drehe, dann verdiene ich 24 Cent UND habe warmes Wasser.

Meine beiden Module haben darum Positionen, an denen eine Integration in die Anlage unmöglich ist bzw. wegen viel Schatten unrentabel.

Subventionen als Anschubfinanzierung sind ja gut und schön (ich profitiere auch vom EEG) , langfristig vernebeln sie aber das Denken und unterdrücken die Innovation (gilt für alle Branchen). Der Punkt scheint beim EEG inzwischen erreicht zu sein.
AC-gekoppelte Lösungen machen bei Netzausfall nicht mal mehr piep. Offensichtlich ist 1978 zu lange her.

Danke fuer den Nachtrag. Das heisst, ganz grob gerechnet schaetze ich, dass sich die WP nach 5 Jahren bezahlt hat. Hoert sich gut an. Ich will trotzdem keine mehr, weil
das Geraeusch meine absolute Stille, die ich zum Glueck habe, zerstoert.
Ausserdem will ich langfristig vom Netz unabhaengig werden.

Was ist deine Alternative?

Dann pass bei käuflichen Lösungen auf, dass die WIRKLICH unabhängig vom Netz sind. Du hast nichts davon, wenn das Ding zwar seine Energie nur aus der DC-Seite zieht, die Steuerung aber trotzdem Netz braucht (ich glaube, sowas habe ich sogar schonmal gesehen). Mein Eigenbau funktioniert derzeit auch so... der Arduino bekommt seinen Strom aus einem Netzteil, weil ich bislang zu faul war, da einen Spannungswandler und ein paar dicke Kondensatoren davorzubauen.

Falls du selbst bauen willst, kann man bei geschickter Wahl des Heizstabes (Drehstrom-Heizstab, dessen Widerstände man einzeln schalten kann und eventuell sogar Reihe/Parallel umschaltet) und sinnvoller Verschaltung der Module auch mit ein paar elektronischen DC-Relais eine Art Lowcost-MPPT bauen, der das ganze in Stufen anpassen kann.

Sowas sollte man aber nur tun, wenn man genau weiss, was man tut! Mehrere Module in Reihe erreichen leicht Spannungen, die den unaufmerksamen Bastler schnell auf den Friedhof befördern können.

Danke fuer deine Tips! Ich werde einen Mechatronic Lehrgang machen, bevor ich selbst zu basteln anfange,.Fuer Heizstaebe gibt es ja sogar einen (teuren Markt), was ich noch nicht gefunden habe, sind DC Heizkoerper. Gibt es da auch eine einfache Loesung?

Einem Heizstab ist es egal ob er mit AC oder DC betrieben wird.

Mit Ausnahme des Thermostaten oder Übertemperaturschutzes! Denen ist das nicht egal!

Es gibt Heizstäbe für 48V... eventuell wirst du da fündig und vielleicht haben die auch Schaltkontakte, die auch mit DC klarkommen (das sollte klar im Datenblatt stehen). War mir aber zu teuer für so eine Bastelei, darum habe ich einen für 230V genommen und löse die Übertemperaturabschaltung durch Irrelevanz infolge der zu geringen Leistung.