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Dimensionierung SmartSolar MPPT RS 450-200

Hallo zusammen,


ich habe Fragen zur Dimensionierung des SmartSolar MPPT RS 450|200 Laderegler. Jeder der 4 Tracker ist mit 10 PV-Modulen (405 Wp) beschaltet, in Summe also je String 4,05 kWp. Nachfolgend die Daten:


SOLAR-Eingangsdaten des MPPT

Maximale DC-PV-Spannung:450 V

Anlaufspannung: 120 V

MPPT-Betriebsspannungsbereich: 80 - 450 V

Anzahl der Tracker: 4

Max. PV-Betriebseingangsstrom: 18 A pro Tracker

Max PV-Kurzschlussstrom: 20 A pro Tracker

Maximale PV-Array-Größe pro Tracker: 7200 Wp (450 Vx 20A)


Axitec PV-Modul: AC-405MH/108V

Nennleistung (Pmpp): 405 Wp

Nennspannung (Umpp): 31,40 V

Nennstrom (Impp): 12,90 A

Leerlaufspannung (Uoc): 37,30 V (AC-400MH/108V = 37,10 V)


Antwort von der Installationsfirma:

Sehr geehrter Herr Rietzel,

im Anhang finden Sie die beiden Auslegungen für den Victron MPPT.

1. mit dem Modul 400W -> In Ordnung

2. mit dem Modul 405W -> nicht in Ordnung

Es geht nicht um die MPPT Spannung sondern um die Leerlaufspannung der Module und um die Float Voltage der Module und dies ist eben leider das Problem.


Der Laderegler sollte so nicht betrieben werden, da er außerhalb der Grenze ist, was Victron vorgibt.


Meine Fragen:

-Ist der Laderegler mit den 40 AC-405 Modulen überlastet?

-Wieso sind die 405 Wp Modulen außerhalb der Grenzen? Es ist ja nur eine höhere Leerlaufspannung von 0,2 V je Modul.


Vielen Dank für eure Antworten.

Gruß Dieter.

MPPT Controllers
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2 Answers
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Matthias Lange - DE answered ·

Bei den RS MPPTs spielt auch die Float Spannung der Batterien eine Rolle.

Die Leerlaufspannung der Strings sollte nicht höher sein als 8x die Float Spannung, siehe Datenblatt der MPPTs.

0,2V mehr pro Modul mal 10 und + Temperaturkoeffizient können da schon den entsprechenden Unterschied machen.

Davon abgesehen macht es meiner Meinung nach nicht viel Sinn 16kWp an einen MPPT anzuschließen, da dieser den Akku sowieso nur mit 200A laden kann, was je nach Ladespannung des Akkus etwa 10-11kW sind.

Es würde also letztlich beim Ertrag vermutlich keinen großen Unterschied machen, wenn jeder String ein Modul weniger hat.

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rietzel avatar image rietzel commented ·

Hallo Matthias,

danke für die Antwort. Als PV-Speicher verwende ich 8 Pylontech US3000C. Sie sind in Gruppen von jeweils 4 Stück zusammengeschaltet.


Entladespannung (V) 44,5~53,5

Ladespannung (V) 52,5~53,5

Nennspannung (V) 48

Nennkapazität (Wh) 3552

Empfohlener Lade/Entladestrom (A) 37

Max. Lade/Entladestrom (A) 74


Wenn ich den empfohlenen Ladestrom verwende, kann doch der Speicher mit 296 A geladen werde. Oder ist das falsch?


Vielen Dank für die Infos.

Dieter

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rasti avatar image rasti rietzel commented ·

Hallo,

der MPPT RS 450|200 Laderegler kann maximal mit 200A laden.

Steht im Datenblatt, kannst du dir mit der Batteriespannung aber auch ausrechnen :

11500 Watt / 200A = 57V

Mehr Module also mehr Leistung am Eingang bedeutet bei geringer Einstrahlung höheren Ertrag aber über 11,5kW kann der Laderegler einfach nicht bringen. Das man man 20,30 oder noch mehr Prozent Pv_peak der Solarzellen als Pv_max des Ladereglers oder Wechselrichters nimmt ist aber Standard bei der Dimensionierung.


Das mit der Float-Spannung wusste ich nicht. Sorry !

Ich bin mir aber nicht sicher ob ein Betrieb dann gar nicht zulässig ist ODER ob man dann

dann einfach nur aus dem MPPT-Regelbereich rauskommt und nur einen geringfügig schlechteren Wirkungsgrad hat

Im Datenblatt steht:

1) Der MPPT-Betriebsspannungsbereich wird durch die Batteriespannung eingeschränkt: PV Voc sollte 8 x Batterieerhaltungsspannung nicht überschreiten. Zum Beispiel ergibt eine Erhaltungsspannung von 52,8 V eine maximale PV Voc von 422,4 V.

Kaputt geht meiner Meinung nach jedenfalls nix wenn du die 10 x 405W Module beträgst.

Übers Jahr gesehen wirst du mit 9 Modulen aber auch nicht viel weniger kWh haben.

Vielleicht ist es im Winter etwas vorteilhaft.

Viele Grüße

Ralf

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rietzel avatar image rietzel rasti commented ·
Hallo Ralf,

danke für die super Erklärung und den Beispielen. Jetzt verstehe ich einiges besser. Wichtig ist die Erkenntis, dass nicht kaput gehen kann. Gerade in den Wintermonaten ist es für mich wichtig, einen höheren Ertrag zu bekommen. In den Sommermonaten wird der Überschuss eingespeist. Da ich nur 7 Cent bekomme, die noch dazu versteuern werden, ist es nicht schlimm, wenn die mögliche Produktion nicht eingespeist werden kann.

Wichtig wäre für mich noch zu wissen, ob meine Anlage außerhalb der Spezifikation von Victron läuft und im Garaniefall womöglich nicht erstattet wird.

Viele Grüße
Dieter

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Matthias Lange - DE avatar image Matthias Lange - DE ♦ rasti commented ·

Also was passiert, wenn Voc höher ist als 8x Float Spannung weiß ich gerade auch nicht, aber wenn es kein Problem ist und nix passiert, warum sollte es dann im Datenblatt stehen?!

Ich frage da mal bei den Entwicklern nach.

Edit: Also im Handbuch steht, das der MPPT RS beim überschreiten von 8x Float Spannung in einen Error Modus schaltet.

Victron empfiehlt für die Pylontech 51V Float Spannung, also 408V.
Ohne Temperaturkoeffizient könnte man da 10,9 Module in Reihe anschließen.
10 der geplanten Module + Temperaturkoeffizient bei -10°C wären 418,7V.

Also statt mehr Ertrag hätte man im Winter bei kalten Modulen zunächst gar keinen Ertrag bis die Leerlaufspannung durch die von der Sonne erwärmten Module abgefallen ist.

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rasti avatar image rasti Matthias Lange - DE ♦ commented ·

Also was passiert, wenn Voc höher ist als 8x Float Spannung weiß ich gerade auch nicht, aber wenn es kein Problem ist und nix passiert, warum sollte es dann im Datenblatt stehen?!

Viele Wechselrichterhersteller geben für die Eingangsspannung einen MPPT Bereich an in dem das Tracking funktioniert und ein bestimmter Wirkungsgrad garantiert ist und eben die maximale PV Leerlaufspannung, die man tunlichst nicht überschreiten sollte, weil sonst wirklich was kaputt gehen kann. OK ich weiss, das ist kein Wechselrichter sondern ein Laderegler für eine Batterie und wenn es da 8-fache Leerlaufgesamtspannung drin steht kann man sich ja dran halten.

Also im Handbuch steht, das der MPPT RS beim überschreiten von 8x Float Spannung in einen Error Modus schaltet.

Dann wissen wir ja nun was passiert :=)

Victron empfiehlt für die Pylontech 51V Float Spannung, also 408V.
Ohne Temperaturkoeffizient könnte man da 10,9 Module in Reihe anschließen.
10 der geplanten Module + Temperaturkoeffizient bei -10°C wären 418,7V.

Also statt mehr Ertrag hätte man im Winter bei kalten Modulen zunächst gar keinen Ertrag bis die Leerlaufspannung durch die von der Sonne erwärmten Module abgefallen ist.

Das stimmt so nicht. Deine Rechnung basiert auf der Leerlaufspannung unter Standardbedingungen SOC mit 1000W/m^2 bei 25°C und ab da rechnest du die Leerlaufspannung bei angenommen gleichbleibender Einstrahlleistung runter. Im Winter wenn es mal -10 oder -20°C hat, ist die Einstrahlleistung aber nur einen Bruchteil der Maximalleistung die man im Juni hat. Ich vermute deswegen mal stark dass wenn man das ganze mit den Strahlungsdaten fürs ganze Jahr ordentlich durchsimuliert man auch mit 10 Modulen nie die 8-fache Floatspannung überschreitet.


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Matthias Lange - DE avatar image Matthias Lange - DE ♦ rasti commented ·
Bei den kleineren MPPTs (bis 250V) gibt es diese Beschränkung nicht, diese können, so weit ich weiß, bis zur angegeben maximal Spannung auch ihre volle Leistung/Wirkungsgrad bringen.

Die RS Produkte arbeiten hingegen mit etwas anderer Technik (hochfrequenz), was vermutlich zu dieser Einschränkung führt.
Am Montag werde ich vermutlich von einem Entwickler eine genauere Antwort dazu bekommen.

Die Leerlaufspannung steigt auch bei wenig Licht schon schnell an, sodass man meiner Meinung nach schon einfach die Leerlaufspannung mit dem Temperaturkoeffizienten ausrechnen kann. Ich denke daher schon das es im Winter dazu kommen kann, das mit 10 Modulen die PV-Spannung erst zu hoch ist und erst durch Erwärmung der durch die Sonne die Spannung sinkt und der MPPT dann erst startet.

Entweder man lässt es darauf ankommen, nimmt 10 Module in Reihe und muss dann im Winter ggf. aufs Dach klettern um je 1 Modul aus den Strings heraus zu nehmen oder man geht mit 9 Modulen auf Nummer sicher.
Für die übrigen 4 Module könnte man ja auch noch mal einen kleineren MPPT vorsehen, ein 100/20 z.B.

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rasti avatar image rasti Matthias Lange - DE ♦ commented ·

Die Leerlaufspannung steigt auch bei wenig Licht schon schnell an, sodass man meiner Meinung nach schon einfach die Leerlaufspannung mit dem Temperaturkoeffizienten ausrechnen kann.

Da die halbe Beleuchtungsstärke nicht gleich halbe Leerlaufspannung ist stimmt das auch in erster Nährung. Aber der Fragesteller ist ja gerade so eben im Grenzbereich der 8-fachen Floatspannung...

Hier mal das Datenblatt meiner Solarzellen

https://www.photovoltaik4all.de/media/pdf/d9/cd/65/db_sm_ja_365_390m_120_jam60s20_mr_blackframe_1769x1052x35_1000_mc4.pdf

letzte Seite, Bild unten mitte, da wo rechts im Graph die Kurven durch Null gehen,

Man sieht, dass bei einer Abnahme der Bestrahlungsstärke von 1000W/m^2 auf 200W/m^2 die Leerlaufspannung so geschätzte 10% sinkt. Das kompensiert einiges vom Anstieg der Leerlaufspannung aufgrund des neg. Temp-.Koeffiz.

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rietzel avatar image rietzel rasti commented ·

Hallo, sende auch mal das Datenblatt meiner Module.

https://drive.google.com/file/d/1uNRe_CxF3FEaSgBtHlE1dGum98R81nvL/view?usp=drivesdk

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Matthias Lange - DE avatar image Matthias Lange - DE ♦ Matthias Lange - DE ♦ commented ·

So hier nun die Antwort von einem der Entwickler:

Hi Matthias,
The unit won't be damaged if you do this but the system won't function optimal. Let me explain:
The battery is connected via an isolation transformer to the internal dc bus. This has a fixed transfer ratio of 1:8. The mppt is a boost converter so it can only raise the panel voltage, it cannot lower the panel voltage.
So if your pv array already generates a voltage that is too high for the battery the system can only disconnect the battery to prevent it from overcharge.

Also wenn ich das richtig verstehe, wird die PV-Spannung intern ggf. etwas angehoben um nach dem herunter transformieren im Verhältnis 8:1 die gewünschte Batteriespannung zu erreichen.
Da die Elektronik die Spannung aber nur anheben kann, wäre eine zu hohe PV-Eingangsspannung nach herunter transformieren immer noch zu hoch für die Batterie.
Also wird, um die Batterie zu schützen, bei einer PV-Eingangsspannung von mehr als 8x Float-Spannung, die Ladung komplett gestoppt.

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rietzel avatar image rietzel Matthias Lange - DE ♦ commented ·
Hallo Mattihas,

vielen Dank für die professionellen Erklärungen und der Nachfrage beim Entwickler. Das mit der Leerlaufspannung habe ich nun verstanden. Die PV-Anlage ist seit Dezember 2021 in Betrieb, es kam seither noch nie zu einer Abschaltung des Laderegler. Im VRM wurden jedenfalls keine Fehler gemeldet. Allerdings hatten wir keine Minustemperaturen von üner -10 Grad. Wichtig ist mir, dass nichts kaput geht, da der Laderegler abschaltet. Auch die Eingangsseite dürfte nicht überlastet werden. Fals kommenden Winter es zu einer Abschaltung kommt, kenne ich nun den Grund.

Viele Grüße
Dieter

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rasti answered ·

Hallo,

es kommt auf Voc an. Der beträgt bei Standard-Testbedingungen 37.3V *10 = 373V bei Standardtestbedingungen.

Wenn es kälter wird, nimmt diese Spannung zu . Ich habe mal bis -20°C gerechnet und komme auf 423V.

Also immer noch OK, da kleiner 450V.

Das geht meiner Meinung nach, die 10 STück 405W Module kann man an jeden der 4 Tracker anschließen.

Ich sehe da kein Problem. Was die Installationsfirma mit Float Voltage meint weiss ich nicht.

Das hat normalerweise was mit der Batterieladung (ausgangsseitig) zu tun aber nicht mit dem MPPT Tracker am Eingang.

Poste doch mal den Anhang was die gerechnet haben.

Viele Grüße

Temp-Koeffizient 0.28 %/°C













Leerlauf-Spg. Anzahl Leerlauf-Spg. Leerlauf-Spg. Leerlauf-Spg Leerlauf-Spg Leerlauf-Spg


pro Modul Module 25°C 10°C 0°C -10°C -20°C
1000W/m2 (Standard-Testbedingungen) 37.3 10 373 388.976811 400.0064221 411.348783 423.012762
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rietzel avatar image rietzel commented ·

Hallo rasti,


danke für die schnelle Antwort. Da kann ich ja jetzt beruhigt sein, eine Überlastung des MPPT ist ja eingangsseitig nicht vorhanden. Ausgangsseitig bin ich mir noch nicht sicher. Ich sende mal die Berechnung der Installationsfirma.


Vielen Dank

Dieter



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rietzel avatar image rietzel rietzel commented ·

Berechnung mit den 400 Wp Modulen

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1tApFgkwta0QHFj-9kvZTcifhbHsaRN99/edit?usp=drivesdk&ouid=116716967566839353163&rtpof=true&sd=true

Berechnung mit den 405 Wp Modulen

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1tKTyPbG_ma01DeMi-dmmklo8396IkvG3/edit?usp=drivesdk&ouid=116716967566839353163&rtpof=true&sd=true

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