Die meisten Heizungsanlagen benötigen für den Betrieb neben dem Brennstoff auch noch Strom als Hilfsenergie.
Fällt der Strom bei einem Holzvergaserkessel aus, kann es recht ärgerlich werden. Da die Auswirkungen eines Stromausfalles hier im Forum schon des öfteren beschrieben wurden, will ich hierauf nicht weiter eingehen.
Um solche Ärgerlichkeiten zu vermeiden, habe ich eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung installiert.
Serienmäßig haben diese USV´s meist nur einen sehr kleinen Akku und damit ist die Überbrückungszeit im Falle des Stromausfalles recht gering.
Man könnte zwar einfach einen größeren Akku statt des eingebauten Akku´s an die USV anschließen. Dieser wird dann über den Netzstrom auch ständig geladen.
Will man aber das ganze mit einer PV- und Windstromanlage kombinieren, so wäre der Akku auf Grund der Netzladung durch die USV ständig praktisch voll geladen und der wertvolle PV- oder Wind- Strom würde sehr bald abgeschaltet werden, um den (die) Akkus nicht zu überladen.
Daher wurde folgendes gebaut:
Die Netzspannung wird über ein Relais mit 230V Spulenspannung (Spule am Netz) überwacht. Fällt das Netz aus, so werden über die Ruhekontakte von der Netzüberwachung 2 Stk. 12V KFZ- Relais (70 A) mit Sicherungsautomat vom 12V 500 Ah Batteriesatz zu dem in der USV verbauten Akku 12V 7Ah durchgeschaltet.
Die USV (mit 1x Akku 12V 7Ah) hat eine eigene Netzspannungsüberwachung und schaltet bei Stromausfall auf USV- Betrieb über den eingebauten 7Ah Akku.
Dieser 7Ah Akku wird dann über die KFZ- Relais und den Sicherungsautomaten parallel zu dem 500 Ah Akkusatz geschaltet.
Der Sicherungsautomat 25A dient auch zur Strombegrenzung beim „Zusammenschalten“ der evtl. unterschiedlichen Spannungen von USV- Akku und Akkusatz.
Kabel, Relais und Schutzorgane sind hierfür für Ströme von mindestens der eingangsseitigen Gleichstrom- Nennleistung der USV plus Sicherheitszuschlag ausgelegt. (Also in meinem Fall: 300 VA / 12V = 25 A / 0,8 = 31,25A; Kabel hierbei so kurz wie möglich und möglichst nicht unter 10mm²)
Die hier verwendete USV ist leider nicht „erdfrei“, der Minuspol hat Bezug zum 230V- Potential der USV. Aus diesem Grund werden sowohl der Pluspol als auch der Minuspol des 7Ah- Akkus´s an den 500 Ah- Satz nur im Fall von Stromausfall durchgeschaltet.
Gleichzeitig wird noch ein kleiner 12V Radial- Ventilator eingeschaltet, welcher in die USV eingebaut wurde.
Das Gehäuse der USV wird nicht ganz zugemacht, dann bekommt der 12V Radialventilator in der USV auch Luft zum „Atmen“.
So geändert wurde dann „Dauerbetrieb“ mit laufenden Atmos- Kessel und dazugehörigen Pumpen ausprobiert. Außer einem Ventilator- und auch Pumpen- Brummgeräusch ist der Atmos weitergelaufen, bis alles Holz verbrannt war.
Nach mehreren Stunden Betriebszeit war der Leistungsteil der USV an den Kühlrippen so ca. 50°C warm, also im "grünen Bereich" und der eingebaute Trafo "handwarm".
Ohne zusätzliche Kühlung durch den Ventilator hätte die USV wohl wegen Überhitzung abgeschaltet.
Die von mir verwendete USV versorgt die gesamte Heizungsanlage (Gas BW- Therme GB162, Atmos, Solaranlage, Regelung etc. und hat allerdings nur 300 VA (ca. 180W), ist damit mit Atmos + Pumpe + Solar ziemlich an der Grenze. Aber sie "packt" es, auch im Dauerbetrieb.
So habe ich jetzt im Falle eines Netz- Stromausfalles mehr als genügend Zeit, ggf. ein Notstromaggregat anzuschmeißen und mit diesem Strom über das Ladegerät den 500 Ah- Batteriesatz zu laden.
Über einen Schalter am Kasten kann ich die Heizungsanlage dann auch direkt über das Aggregat betreiben.
Natürlich ist das ganze nur für eine Notstromversorgung der Heizungsanlage sehr aufwendig. Mein Traum ist aber die komplette Inselversorgung, auch wenn so was vor allem wegen der Akkus erst mal nicht wirtschaftlich ist.
Ist halt ein Hobby...
Ich betreibe mit den 12V aus den Akkus Batterien auch noch eine Kühltruhe 12V (Steca PF166), Not- Beleuchtung, Heizraumbeleuchtung, Steuerung, LC, sowie alles, was im Heim mit 12V betrieben wird, wie z.B. USB- Festplatten, Monitor, Fernseher, E-Piano, etc., den „spannungskritischen“ 12V Verbrauchern habe ich einen „Low- Drop- Spannungsregler“ vorgeschaltet.
Für den Anschluss der Geräte an die Akkus habe ich eine 4 x 16mm² Leitung verlegt. Alles passend abgesichert und die Sicherungen auch getestet, damit diese im Kurzschlussfall auch sicher abschalten. Wer will schon einen Kabelbrand erleben..
Die Akkus 500 Ah werden über eine PV mit ca. 550 Wp und einem selbstgebauten Laderegler aufgeladen. Die Module sind auf 60° aufgeständert und vom Dach um ungefähr 50cm erhöht abgesetzt. (hat sich heuer schon gut bewährt, wg. Schnee kein Ausfall.
Verwendete Module: 8 x UNI-SOLAR ES-62T je 62Wp, 1257x792x32mm Triple-Junction a-Si, Spannung bei Pmax: 15,0 V (1000W/m²)
Strom je Modul bei Pmax: 4,1 A, auf 2 Stränge aufgeteilt sowie 1 monokristallines Modul mit
ca. 50 Watt, bereits ca. 15 Jahre alt, zum Vergleich. (Die a-Si Module bringen bei diffusem Licht wesentlich mehr, sind aber auch viel größer als Monokrist.).
Das ganze wurde als „3-Leiter-System“ zu den Akku´s geführt, so dass evtl. irgendwann das ganze System auf 24V umgestellt werden kann.
Im Sommer und in der Übergangszeit ist trotz der angeschlossenen Verbraucher mehr als genug Strom verfügbar.
Im Winter wird es natürlich knapp. Daher wurde noch zusätzlich ein Windrad „Black 300“ 12V eingesetzt. (Nennleistung 300 Watt bei ca. 10m/s, Ladebeginn bei ca. 1,3 m/s (sonst bei 1,8 m/s) dank zusätzlicher Schwachwind-Spannungsverdopplerschaltung). Der Windgenerator selbst macht Drehstrom, direkt ohne Getriebe.
Scheint nach langer Recherche mit das beste für Schwachwind zu sein, was es bei uns so zu kaufen gibt.
Der läuft auch wirklich sehr viel, auch wenn man praktisch keinen Wind spürt, aber wenn
man misst, kommen bei Schwachwind um 1,5 m/s halt nur mA. Aber mehr als die Regelung verbraucht.
Deswegen wurde für die Schwachwindschaltung auch ein extra Dreheisen- Amperemeter mit max. 1 A eingebaut. (ist ja beim Verdoppeln erst mal Wechselspannung)
Wenn der Wind dann richtig bläst, kann der WG bis zu 30 A bei 12V liefern, gesehen hab ich zwar erst einmal ca. 23 A , aber einen echten Sturm hatten wir bei uns ja die letzten 1 1/2 Jahre nicht.
Das Windrad ist auf dem Dach montiert. (ca. 4 m über First mit einem 3" Rohr als Mast, in welchem noch ein 1 1/2" Rohr mit Armaflex gedämmt steckt wg. Schall. (Statik wurde gerechnet)).
Da das Windrad eine sehr gute Befestigung benötigt, konnte es nur an bestimmten Stellen montiert werden, wo das Gebälk auch stark genug war und kein Schlafzimmer darunter ist.
Bei stärkerem Wind hört man das Ding schon etwas schnurren, aber nicht wirklich laut...
Hört man nur, wenn kein Auto vorbeifährt.
Bezug: z.B. http://www.prevent-germany.com
Die dicken Ringkerntrafo´s oben neben der Therme sind für das Ladegerät, wenn PV und Wind längere Zeit nichts bringen. Da kann jeder 500 VA (also ca. 41 A bei 12V) und sind dafür gedacht, mit dem Notstromaggregat im Fall der Fälle die Batterien sehr schnell wieder laden zu können.
Das selbst gebaute Ladegerät ist primärseitig mehrstufig schaltbar ohne echte Regelung, (1 Trafo, 2 Trafos, mit verschiedenen Vorwiderständen), der volle Strom von den Trafos kommt eh nur wenn die Akkus unter 12 V haben.
Strombegrenzung primärseitig über 500W Halogenröhren als Vorwiderstand. Diese haben einen „PTC- Effekt“ und „regeln“ den Primärstrom in gewissen Grenzen.
Eine Einschaltstrombegrenzung ist auch schon bei nur einem dieser Ringkerntrafos Pflicht, die schmeißen sonst beim Einschalten jeden 16A Automaten.
Im Winter werden die Akkus bei einer einstellbaren Spannung mit Nachtstrom noch zusätzlich auf Ladung gehalten. Dies wäre zwar nicht unbedingt notwendig, aber da die Akkus teuer sind, lasse ich den Ladestand niemals unter 50 % sinken. Noch hänge ich am Netzstrom...
Mit dem Überschuß (also ab ca. 14.1 V an den Akkus, die haben ihre Ladeschlussspannung
bei max. 14,7 V) betreibe ich einen größeren 230V Getränke- Kühlschrank über den im Bild sichtbaren 2KW Billig- Wandler. Dieser Kühlschrank steht im kühlen Heizraum.
Dank zusätzlicher Dämmung des Atmos wird dieser Raum in der Winterperiode nicht mehr als ca. 12°C „warm“, daher reicht es mir im Winter, einfach die Kühlschranktüre offen zu lassen.
Im Winter gibt es eher selten Strom- Überschuss.
Der Billig- Wandler für den Kühlschrank wird über den im Laderegler vom Black 300 integrierten programmierbaren Fensterdiskriminator bei 14,1 V Spannung an den Akkus eingeschaltet und bei ca. 13,1 V wieder ausgeschaltet.
Da die Akku´s in diesem Fall „voll“ sind, schafft es sogar der Billig- Wandler, das Kühlschrankaggregat sicher anlaufen zu lassen. Wird aber nicht mit jedem Wandler so funktionieren, aber der von mir verwendete packt es. Leider gibt es den schon nicht mehr zu kaufen.
Ein Sinus- Wechselrichter wäre natürlich besser geeignet, aber der Preis...
Das ganze ist eine Versuchsanlage, alle Stromkreise sind ausreichend abgesichert, die Kurzschlussströme wurden berechnet.
