Mini-PV mit Speicher und dynamische Einspeisung

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Hallo Leute,

heute möchte ich euch einmal meine Mini-PV, bzw. Balkonkraftwerk oder Volkskraftwerk mit Akku und dynamischer Einspeisung vorstellen und euch die Möglichkeit geben, diese nach zubauen.

Vorab: Ich übernehme keinerlei Haftung für Schäden oder Personenschäden. Alles was ihr macht, erfolgt in Eigenverantwortung.
Falls ihr unsicher seit, fragt einen Fachmann bzw. holt euch bei einem Fachmann Hilfe.

1. Einleitung

Diese „kleine“ Anlage kann sowohl mit einem Balkonkraftwerk gebaut werden oder wenn ihr 2 Panels mehr holt, als Mini-PV Anlage.
Der Vorteil dieser Anlage ist, das wir eine Null Einspeisung anstreben. Sprich, nichts einspeisen wollen.
Der Grund dafür ist einfach, es wird nicht vergütet und wir schenken den Stromanbietern unsere Erzeugnisse,
die sie wiederum teuer, teilweise mit mit 40 cent die kWh verkaufen.

2. Aufbau der Anlage

Für den Aufbau der Anlage habe ich mir so einige Teile geholt.
Es geht aber auch einfacher, wenn ihr z.b. nur ein normales Balkonkraftwerk haben wollt mit Batterie.

Hier habt ihr die genaue Teile-Liste:

• 4 Panels – Jolywood 410W Bifazial Glas (Black) (JW-HD-108N 410W) (4×195€ = 780 €)
• 1x 15m Rotes Solar Kabel 6mm² (41,13 €)
• 1x 15m Schwarzes Solar Kabel 6mm² (41,13 €)
• 1x 20m Schwarzes Solar Kabel 10mm² (Für die Erdung der Panels, Aufständerung) (38,40 €)
• 2x Flachdach-Aufständerung – „Flat-Flex“-Set 2x PV Module (nebeneinander) (240 €)
• 18x Pflastersteine (min. 3 pro Aufständerung) (7,56 €)
• 6x Große Pflastersteine (zusätzlich bei vertikalen Panel Aufbau zu empfehlen) (7,20 €)
• 230cm x 115cm x 8mm Bautschutzmatte (Passend schneiden, unter die Aufständerung legen) (28,95 €)
• 4x Endklemme 30 mm Schwarz Set inkl Schrauben (2,29 €)
• 2x Mittelklemme 30mm mit Klicksystem (2,60 €)
• 10 Paar Männlich/Weiblich Solarpanel Kabelstecker (10,99 €)
• 3fach Abzweigbuchsen T-Stecker für Solarstecker (13,99 €)
• Shelly 3EM Messaktor (110,15 €)
• Shelly Plus Plug S (23,68 €)
• SUN-1000G2 (1kW Battery Discharge MPPT Solar Grid Tie Inverter with Limiter Sensor, DC 22-65V, Socket Type: EU) (336,64 €)
• 25,6V (24V) 100Ah Power Queeen LiFePo4 (2,56 kWh) (749,99 € – 19% Steuer =  607,49 €)
• 2 Binding Post, Bindepfosten M8 Gewinde, Messing (Rot/Schwarz) (9,99 €)
• Victron Energy SmartSolar MPPT 150/35 oder Victron Energy SmartSolar MPPT 150/60-Tr (349,99 €)
• Victron Smart Battery Sense (35,49 €)
• D1 Mini-Pro ESP8266, CP2104 Set mit Antenne (10,20 €)
• Trucki Board Platine für SUN-1000/ SUN-2000 (Gibt es aktuell nur auf Anfrage)
• Raspberry Pi 3 mit Case und Cooling Kit (49 € bestand)
• Mean Well Netzteil, 12W 5V 2,4A ()
• Delock Kabel USB 2.0 Micro B Stecker auf 2X Offene Kabelenden ()
• Victron VE.Direct zu USB Interface (28,48 €)
• 2x Leitungsschutzschalter 2P 40A (12,74 €)
• 1x Leitungsschutzschalter 2P 32A (22,50 €)
• LEWITORS 10 x 10uF 50V 105C Elektrolytkondensatoren 5x11mm (5,03 €)
• 2x GS16 Steckdose Schuko für Hutschiene (10,16 €)
• 2x Hutschiene (6,99 €)
• Schaltschrank IP65 Industriegehäuse 600x800x260 mm verzinkter Montageplatte (137,75 €)
• PCI Slot Abdeckung mit Schrauben, Lüfterabdeckung mit Staubfilter (5,99 €)
• 3 x Kabelverschraubungen für 6mm² und 3×2,5mm² (11,89 €)

Mein Gesamtpreis für die Anlage: 2988,40 €

Diese Liste ist natürlich sehr ausführlich, da ich jedes Teil was verbaut ist aufgelistet habe. Hier könnt ihr die für euch passenden Teile raus suchen und ebenfalls verwenden.
Kleiner Hinweis, ich habe Ref. Links angegeben und ich würde mich freuen wenn ihr euch die Teile über mein Link holt. Ich bekomme dadurch eine kleine Provision und ihr bezahlt nicht mehr.

2.1 Aufbau der Teile

Ich habe als erstes die Aufstände für die Panels auf die Garage gesetzt. Da meine Garage mit der Längeren Seite nach Ost/West zeigt, bzw. das Tor nach Süden, habe ich weniger Platz zur Verfügung. Die Aufständerung ist aber groß genug, so das ich die Panels auch Hochkant verbauen kann. Für ein besseren halt, habe ich aber trotzdem 3, bzw. 6 weitere Klemmen geholt. Sprich 4 Endklemmen und 2 Mittelklemmen. Zusätzlich habe ich jeweils 3×3 halbe Backsteine mit in die Aufständerung gelegt. Dies ist dafür gedacht, das sich das Gewicht der großen Pflastersteine besser verteilt, bzw. nicht auf dem Alu aufliegt.

Nachdem ich die Panels aufgelegt habe sowie ausgerichtet und befestigt hatte, habe ich die großen Pflastersteine drauf gelegt.
Somit sollten die Panels auch bei einem kleinen Sturm nicht weg fliegen. Wenn ihr die Kabel selbst krimmt, achtet darauf, das ihr Plus und Minus nicht vertauscht und richtig anschließt. In meinem Fall habe ich ein 3-Fach Verbinder genommen, weil ich die Anlage später noch durch 2 weitere Panels erweitern möchte. Wie man die Solarstecker zusammenbaut, dazu findet ihr passende Videos auf Youtube. Achtet auch darauf eure Anlage zu erden. Ich habe dafür ein 10 mm² Kabel genommen und mit in den Sicherungskasten geführt. Die Plus und Minus Pole habe ich mit dem 6 mm² parallel verbunden und ebenfalls die 2 Adern zum Sicherungskasten geführt.

3. Schrankbau und Verkabeln

Nachdem auf dem Dach alles verbaut war, geht es weiter zum Kasten. Ich habe mir dafür extra ein Schaltschrank geholt den ich später zu machen kann. Hintergrund ist, Kinder. Damit diese nicht versehentlich oder im Spiel an die offenen Kabel kommen. Bedenkt, das Kinder hier sehr neugierig sein können und ihr keine offenen Strom führenden Teile zugänglich habt.

Die Kabel habe ich mit Kabelverschraubungen in den Schrank geführt. Mit dem Plus und Minus Pol geht es gleich auf eine 32 A Sicherung und die Erdung geht auf eine Erdungsschiene. Von der 32 A Sicherung gehe ich dann direkt auf den Victron SmartSolar Charge Controller MPPT 150/35. Vergesst nicht diesen zu erden.

Den Battery Ausgang führe ich nun über eine 40 A Sicherung auf die Batterie. Sowie von dort auf eine 32 A Sicherung zum Wechselrichter. Ich verwende eine 25.6V 100Ah Batterie von Power Queen. Diese passt genau in den von mir verwendeten Schrank. Ich habe unterhalb der Batterie noch etwas vom Verpackungsmaterial der Batterie benutzt um diese ausgeglichen im Schrank zu platzieren. Zusätzlich habe noch einen Smart Battery Sense an der Battery verbaut, damit der MPPT Informationen zum Ladezustand bekommt.
Ich überlege hier noch ein Smart Shunt nach zurüsten, damit auch die Ampere und damit der eigentliche Ladezustand überwacht werden können.

Damit wäre der Schrank soweit erstmal fertig! HALT. Nicht ganz, wo ist der Wechselrichter und der Anschluss ins Hausnetz?

4. Wechselrichter vorbereiten

Damit unser Wechselrichter auch dynamisch einspeisen kann, benötigen wir eine kleine aber wichtige Modifikation. Die Platine von Trucki. Das Trucky2Shelly Gateway. Dazu ein Wemos D1-Mini Pro mit Antenne. Das Set von Reichelt ist schon entsprechend um gelötet für die Nutzung der Antenne.

Damit das Wemos Board auch auf dem Trucky Board Funktioniert, müssen wir später eine kleine Änderung am Board vornehmen. Dafür benötigt ihr ein Lötkolben, etwas Zinn sowie ein Elektrolytkondensatoren. Zuerst müssen wir aber über USB den Wemos Flashen.

4.1. Wemos Flashen

Damit ihr den Wemos flashen könnt, benötigt ihr ein entsprechendes USB Kabel. In der Regel habt ihr schon eins Zuhause. z.b. das von eurem Handy oder Tablett.
Schließt den Wemos an eurem PC an und holt euch das Tool ESP.Easy.Flasher.exe . Startet das Tool einmal in einem Unterverzeichnis. Es werden dann neue Verzeichnisse angelegt und das Tool möchte noch Fonts installiert bekommen, damit es richtig angezeigt wird. Ich persönlich sehe da kein Sinn, man kann es trotzdem nutzen. Nachdem die Verzeichnisse erstellt wurden, findet ihr auch ein /bin Verzeichnis. Ladet euch nun das neuste Release, die *.bin.gz vom Trucky2Shelly Gateway entpackt die Datei und legt die bin Datei ins „/bin“ Verzeichnis. Schließt einmal das Programm und öffnet es wieder. Die bin findet ihr nun in der Auswahlliste für die Firmware. Wählt den USB Port aus, an dem eurer Wemos hängt, achtet noch auf die Baud rate, diese muss 115200 sein. Danach könnt ihr auf „Flash ESP Easy FW“ klicken.

Der Vorgang dauert einige Sekunden. Euer Wemos sollte nun einige male blau klicken. Wenn die LED dauerhaft blau leuchtet, war der Vorgang erfolgreich und ihr findet einen neuen Wifi Accesspoint der mit „T2SGxxxxx“ beginnt. Wählt euch per Handy oder Pc ein. Ihr werdet in der Regel direkt auf die Startseite geleitet. Wenn nicht öffnet euren Browser und geht auf die Seite http://192.168.4.1 Hinterlegt nun eure WLAN Einstellungen, so kann das Board später mit dem Shelly und dem MQTT kommunizieren.
Hinterlegt am besten auch eine Statische IP Adresse, damit ihr später wieder auf das Gateway kommt, ohne groß zu suchen. Speichert nun. Der Wemos wird nun neu starten und sich ins WLAN einloggen. Über die Hinterlegte IP könnt ihr nun auf den Wemos zugreifen. Falls schon bekannt, könnt ihr nun den Shelly schon eingeben sowie ein MQTT. Genauere Infos findet ihr hier.

Zieht nun das USB Kabel ab. Jetzt muss der Wemos angepasst werden.

4.2 Wemos Board anpssen

Damit das Board auf dem Trucky Board ebenfalls funktioniert, muss es mit Strom versorgt werden. Dafür müssen wir einen kleinen Beipass löten, sowie den Kondensator ein löten. Der Kondensator ist nötig, damit das Board nicht in den Standby Modus geht. Im Test hat sich gezeigt, dass das Board nach ca. 5 Minuten für ein paar Sek in den Standby oder ähnlich geht und die Verbindung dann verloren geht.
Wie auf dem ersten Bild zu sehen, müsst ihr eine Diode überbrücken. Dazu schneidet z.b. ein kleines Stück von der Ader des 10uF 50V Kondensators ab, biegt es vorsichtig mit der Zange und lötet es mit etwas Zinn an die kleinen Pins. Danach lötet ihr den 10uF 50VKondensator zwischen 3v3 und dem USB GND.

Sobald ihr dies verbaut habt, könnt ihr das Wemos Board auf die Trucky Platine stecken und die Trucky Platine in den Wechselrichter einbauen.

Wie ihr dies machen könnt, falls es euch nicht direkt ersichtlich ist, findet ihr hier.

Übersichtsplan

Nun könnt ihr das ganze zusammenbauen und verbindet alle Elemente miteinander.

Noch ein kleiner Tipp, baut ggf. die Bauteile etwas weiter auseinander. Die Wärmeentwicklung ist nicht zu unterschätzen.
Der MPPT und der Wechselrichter erreichen auch gerne mal um die 55 Grad und sollten an sehr warmen Tagen durch einen Lüfter gekühlt werden.
Ich habe dafür einen Lüfter in die Tür gebaut. Ein Loch für den Lüfter, einem 120mm 3000p, sowie ein weiteres Loch oben damit die warme Luft entweichen kann.

In den ersten 2 Monaten habe ich so ca. 60 Euro an Stromkosten eingespart. Das wird im Winter bestimmt weniger sein. Aber ich gehe aktuell davon aus, das ich die Anlage so im ca. vier, fünf Jahren finanziert habe.

DANKE

Ich möchte meine Anlage gerne noch weiter ausbauen und euch auch an deren Änderungen teilhaben lassen.
Daher würde ich mich freuen wenn ihr meine Ref. Links nutzt, wenn ihr euch die Teile besorgt.
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