Hallo zusammen, ich habe eine Solaranlage mit einem 48V LiFePo4 Speicher. Erfreulicherweise ist in dem selben Nebengebäude noch eine alte Francis-Wasserkraftturbine, die seinerzeit mit 7 kW Netzsynchron eingespeist hat. Die Einspeisung ist seit einigen Jahren außer Betrieb. Heute habe ich die Turbine testweise wieder manuell in Betrieb genommen (ohne Netzkopplung und ohne Steuerung) -> sie dreht, ist regelbar und es kommt aus dem bestehenden Generator 3-Phasig 400V Spannung im Leerlauf (ohne Last am Generator). Auf Grund aktueller baulichen Bedingungen gehe ich davon aus, dass die Anlage bei gutem Wasserstand max. 1,5 kW Leistung bringt. Im Sommer eher 800W. Damit ist sie natürlich dennoch eine ideale Ergänzung zur PV-Anlage. Nun das Problem: Wie bekomme ich die 400VAC 3-Phasig in meine 48V LiFePo4? Ich könnte natürlich einfach nach dem Generator einen B6 Brückengleichrichter verbauen und hätte schonmal eine (wenn auch sehr hohe) Gleichspannung. Übliche MPPT-Solarladeregler sind i.d.R. nur mit etwa 150-250V Eingangsspannung verfügbar. Ganz zu schweigen, ob es technisch mit der Regelung und den Solar spezifischen Eigenschaften überhaupt sinnvoll funktioniert (ich hätte aber einen übrig und könnte es damit testen). Windkraftladeregler habe ich ebenfalls nicht im entsprechenden Spannungs- und Leistungsbereich gefunden. Einen DC-Generator möchte ich aus Kostengründen eigentlich nicht verbauen. Bleibt aktuell die Variante: Generator -> Brückengleichrichter -> DC/DC-Wandler -> Laderegler (wsl. testweise zunächst für Solar). Daher die Frage an euch: Habt ihr eine gute Idee für das Problem, bzw. kennt ihr zufällig passende Komponenten, die ich bei meiner Suche nicht gefunden habe. Danke und Grüße, Johannes
Hat der Generator einen Sternpunkt? Wenn ja könntest du die Phasen ja einzeln gleichrichten, damit sollte ein normales Schaltnetzteil dann klar kommen. Ansonsten, wenn du MPPT willst könntest du vielleicht einen Trafo vorschalten? Also einen Eisenklotz, kein Schaltnetzteil.
Das mit dem Trafo ist ne super Idee! Ich war irgendwie darauf fixiert das Thema auf der DC-Seite anzugehen und hab den guten alten Trafo ganz außer Acht gelassen. Bei einem B6 Brückengleichrichter ergibt sich die Ausgangsspannung doch als 1,35 * Strangspannung = 540VDC Somit müsste ich für 250VDC (für den MPPT) irgendwo bei einem Trafo 3x400V -> 3x185V landen.
Warum nicht das WK wieder in Betrieb nehmen? Keine Wasserrechte mehr?
Doch, die Wasserrechte sind da, aber auf Grund von einigen baulichen Bedingungen am Triebwerkskanal und der Elektro-Installation lohnt sich die Instandsetzung (aktuell) nicht. Daher ist es meiner Sicht einfacher die paar Watt für den Eigenbedarf über die bestehende Wechselrichter-Infrastruktur zu verbrauchen.
Funktioniert die alte Regelung denn im Inselbetrieb? Find ich interessant, aber ehrlich gesagt keine Ahnung davon… Wie lief das ursprünglich? Ans Netz gekoppelt, Erregerspannung wird geregelt, wenn kein Strom eingespeist wird Erregerspannung aus? Ich vermute die Regelung sollte für den Inselbetrieb ganz anders sein als bei direkter Einspeisung. Also nicht unbedingt steif auf 400v geregelt. Klassischer Trafo könnte gehen. Oder Laderegler je nach Frequenz/ Spannung drosseln.
Trafo 3*230V (400V) auf 1*230V, dahinter ein handelsübliches LiFePo-Ladegerät, am besten mit Weitbereichseingang. Oliver
Da die Anlage schon etliche Jahre nicht mehr in Betrieb war, wandert die alte Regelung komplett in den Müll: Korrosion, Sensoren defekt und die Regelung ist durch die Netzparallelität recht komplex -> sie würde also nicht für den Inselbetrieb funktionieren. Ich möchte das System komplett neu aufbauen und für meine Bedürfnisse nicht auf maximale Leistung, sondern auf den robusten Betrieb auslegen. Das beinhaltet z.B. auch die Tatsache, dass ich den Kanal nicht voll aufstauen werde, sondern im "Notfall" (=viel Wasser und nichts läuft über die Turbine) der hydraulische Überlauf funktioniert und keine elektrischen Schieber zum Vermeiden einer Überschwemmung nötig sind. Zur Info: Die Schieber sind aktuell verbaut, ich werde diese ggf. auch für später verkabeln, aber da ist mir aktuell die Betriebssicherheit wichtiger. Meine Erfahrung mit Francis-Turbinen beschränkt sich auf den Testlauf gestern Nachmittag ;) Dort hat es sich für mich als sinnvoll ergeben, dass ich Stellung der Flügel auf den Wasserstandpegel (=Druck) über der Turbine regle. Im Gegensatz zur gekoppelten Anlage ist mir die Frequenz auf Grund des Gleichrichters (bis auf die technischen Grenzen) egal. Die Leistung ergibt sich also recht einfach durch: Druck & Volumenstrom. Der Zufluss-Volumenstrom ist Witterungsabhängig, den Ablfuss kann ich über die Flügelstellung beeinflussen und somit die Wassersäule (=Druck) über der Turbine. Aber diese These muss ich natürlich erstmal unter Last verifizieren. Somit habe ich nun zunächst mal einen Brückengleichrichter bestellt und werde diesen über eine elektronische Last belasten. Falls jemand mehr Erfahrung mit Wasserkraftanlagen hat: Für Tipps bin ich dankbar ;)
Regel den Generator einfach auf eine sinnvolle Spannung runter, das spart dir den Trafo. Die ursprünglichen 7kW willst du ja eh nicht nutzen.
Ich habe hier einen Nachbarn mit einer alten Mühle. Bei dem ist aber ein Asynchron-Generator verbaut. Der kann zwar wunderschön ins Netz einspeisen aber ohne Netz wird es schwierig dem Energie zu entnehmen. Die simpelste Art sind ein paar fette Kondensatoren, alles andere ist deutlich komplizierter. Von stabiler Spannung kann bei der Simpelvariante natürlich nicht die Rede sein. Deshalb, die spannende Frage ob du dir 100% sicher bist, dass du einen Synchron-Generator hast?
schade, bei mir in der Gegend ist kaum Wasserkraft möglich. Hier nimmt man eher eine Turbine (Kaplan, also Schiffschraube im Rohr) und treibt diese an, damit die das Wasser aus der Marsch pumpt. z.B. so: https://www.haseldorfer-marsch.de/haselau/schoepfwerkaltendeich/index.html
An den Motorsicherungen im Schaltschrank konnte ich gestern ~400V als Spannung messen, mehr hab ich aber auch nicht geprüft. In dem Schaltschrank sind ein paar Kondensatoren verbaut, ich hab aber nicht geprüft wofür die sind. Auf den ersten Blick waren diese nicht irgendwo parallel zum Motor. Verbaut ist ein Siemens 1LA7163-6AA60 https://mall.industry.siemens.com/mall/en/uk/Catalog/Product/1LA71636AA60 Könnt ihr erkennen ob das ein Synchron oder Asynchron-Generator ist. Die Drehzahl ist mit 960 U/min recht unüblich.
1 | ****spare part**** SIMOTICS GP only EX and PM version! low-voltage motor, squirrel-cage rotor, IP55 6-pole *size 160M* temperature class 155(F) IE1* aluminum enclosure 3 AC 50 Hz 400 VD/690 VY * 7.5 kW 3 AC 60 Hz 460 VD * 8.6 kW 380-420/660-725 (50); 440-480 (60) IM B3, IM B6, IM B 7, IM B 8, IM V 5 without canopy, IM V 6 |
squirrel-cage rotor -> auf Deutsch „Käfigläufer“ oder auch
„Kurzschlussläufer“ -> Asynchron
> Die Drehzahl ist mit 960 U/min recht unüblich.
6polig -> 3000 U/min / 3 = 1000 U/min abzüglich 4% Schlupf.
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Bearbeitet durch User
Ein Wasserkraftwerk ist doch eine Geldmaschine. Ich würde alles daransetzen, das Ding zum laufen zu bringen. Für deinen provisorischen Akkuladebetrieb gingen z.B. 2-3 Stück Gleichrichtergerät 400V -> 24V. Primär parallel, sekundär in Reihe. Beispiel https://www.ebay.at/itm/Trafo-Eingang-Ac-400V-Ausgang-Dc-24V-125A-Gleichrichter-Thyristor-/302416772561
Helge schrieb: > Ein Wasserkraftwerk ist doch eine Geldmaschine. Ich würde alles > daransetzen, das Ding zum laufen zu bringen. darauf basierend evtl auch ein Gewerbe anmelden
Übrigens wenn der Akku groß genug ist: Strom aus dem Generator über die Schieber regeln dürfte ausreichen. Spart einen extra Laderegler.
Helge schrieb: > Ein Wasserkraftwerk ist doch eine Geldmaschine. Wenn man den Strom möglichst komplett selber verbrauchen kann, dann ja, sonst nicht. Die noch existierende Einspeisevergütung soll 2023 entfallen. Oliver
aha, ein ganz normaler Drehstrommotor also. Hab ich fast vermutet. Leider ist es einer mit 400/690V. Eine einfache Gleichrichtung mit 3 Dioden scheidet damit aus(wenn der in der Dreieckschaltumng verbleiben soll). Hinter einem 6-Dioden Brückengleichrichter mit 3x400V kommen Gleichspannungen raus mit denen du sicher nicht spielen willst (935V). Wäre der Motor(Generator) 230/400V gewesen, würde eien 3-Dioden Brücke immer noch 468V in Sternschaltung ergeben, was auch nicht einfach zu händeln sei dürfte. Am einfachsten ist hier wirklich ein Trafo. Vorrausgesetzt die Erregung mit den 3 Kondensatoren wird durch den Trafo nicht versaut. So etwas zum Beispiel: https://www.ebay.de/itm/393233331731 aus den 3x85V würden dann ca. 200V DC rauskommen. Das wäre mit einem Victrom MPPT250/x noch händelbar. Trafos mit 3x400V Eingang gibt es wie Sand am Meer bei eBay und co, da musst du nur sebst eienn Kompromiss für dich finden.
Die neuste Unsicherheit ist wohl aus der Diskussion heraus der Asynchronmotor. Bekommt man das aus eurer Sicht in der Konstellation AC->DC vernünftig mit Kondensatoren und den unterschiedlichen Drehzahlen zum laufen (hab ich noch nie gemacht) oder sollte ich hier tatsächlich früher ansetzen und ggf. direkt auf einen DC-Motor wechseln?
Ich hab nen permanenterregten 3-Phasen 48V AC Motor aus ner Windanlage gefunden : https://www.ebay.de/itm/124204290408?hash=item1ceb271168:g:0XwAAOSwEJNhnhkr Der Motor ist über den Drehtahlbereich ab 400 U/min recht linear. Danach nen 6B Brückengleichrichter und in nen Victron MPPT 150/x.
Johannes B. schrieb: > Bekommt man das aus eurer Sicht in der Konstellation > AC->DC vernünftig mit Kondensatoren und den unterschiedlichen Drehzahlen > zum laufen (hab ich noch nie gemacht) Das ist einfach keine gute Idee. > oder sollte ich hier tatsächlich > früher ansetzen und ggf. direkt auf einen DC-Motor wechseln? Auf einen Synchrommotor, und besser fremderregt.
Hast du mal ein paar Fotos? Wie wird den der Leitapparat verstellt? elektrischer Aktor oder Hydraulisch? Grundsätzlich brauchst du ein Drehzahlregler. Die Turbine sollte möglichst genau bei Nenndrehzahl laufen, ansonsten kann die Mechanik Schaden nehmen. Zumindest bei den "richtigen" Maschinen, mit denen ich es zutun habe. ebInselbetrieb bei Wasserturbinen wird normalerweise mit leicht erhöhter Nenndrehzahl (+1..2%) gemacht, damit beim belasten die Drehzahl nicht zu Stark einbricht. Den Asynchronmotor würde ich behalten, macht das Synchronisieren mit dem Netz wesentlich einfacher, bzw. durch den Schlupf muss es nicht ganz so schön synchron sein beim Synchronisieren wie bei einem Synchron Geno.
mmmmhh schrieb: > Den Asynchronmotor würde ich behalten, macht das Synchronisieren mit dem > Netz wesentlich einfacher, Er will eben nicht auf das Netz synchronisieren, sondern DC zum Akkus laden machen.
Wie wäre es mit sowas: https://de.rs-online.com/web/p/din-schienen-netzteile/1927571 Wenn Du netzsynchron einspeisen willst, würde ich einen Solarinverter (für Strangspannung 800V und entsprechenden Eingangsstrom) nehmem. Statt der Solarmodule die gleichgerichtete AC, eventuell noch einen Siebkondensator drauf.
Hallo zusammen, kurzes Update zum Projekt: Ich habe das System aus "Resten" aufgebaut - bestehender Schaltschrank, irgendwelche gebrauchten Automatisierungskomponenten und einem Synchrongenerator aus Übersee mit 3x 96V AC (der hatte lange Lieferzeiten und daher hats ich alles etwas gezogen). Die Regelung der Turbine funktioniert soweit (Regelziel ist ein Wasserpegel über der Turbine) und es wird Leistung erzeugt und über den bestehenden MPPT-Regler (habe ich sowieso von meiner Solaranlage) in die Batterien eingespeist. Auf den Bildern ist eine erste Version des Schaltschranks zu sehen. Die alten Komponenten in der Türe habe ich verbaut gelassen, um keine Löcher zu haben. Aber zusammengefasst: Erstes Ziel ist erreicht :) Dummerweise scheint der MPPT aber einen Arbeitspunkt zu wählen, der aus meiner Sicht für den Generator nicht optimal ist. Er "drosselt" ihn auf etwa 70V DC herunter, was in etwa 200 U/min entspricht. Von meinen Vorversuchen bekomme ich mehr Leistung, wenn ich im Drehzahlbereich von etwa 450 U/min (500 U/min max des Generators) bin. Dort liegt dann auch der ideale Arbeitspunkt der Turbine (Übersetzung und Motordrehzahl habe ich entsprechend gewählt). Jetzt stellt sich für mich die Frage, wie ich den Generator in diesen Drehzahlbereich bekomme. Eigentlich müsste ich dazu die Kennlinie des MPPT einstellen können, die Möglichkeit gibt es aber nicht. Wie kann ich das Alternativ regeln? Einen Leistungstransistor mit PWM, über den ich Eingangsseitig auf 160 VDC (=450 U/min) regeln lasse und Nachgang einen DC/DC-Wandler/Laderegler für die Ladung in die Batterie? Es kommt mir falsch vor, dass man sowas selber basteln muss. Kennt jemand von euch einen fertigen Laderegler dazu? Oder denke ich zu kompliziert? Danke und Grüße, Johannes
Manche WR lassen sich auf eine fixe Eingangsspannug umstellen. Glättest Du die Spannung aus dem Gleichrichter nicht? Eventuell wirkt auch ein großer Kondenstator und eine Drossel dem Verhalten entgegen.
Vor dem Laderegler sind 9.200 µF zum Glätten verbaut (waren bei dem Bild noch nicht im Schaltschrank angeklemmt). Aus meiner Sicht brauche ich tatsächlich eine Regelung, die auf eine feste Eingangsspannung (=Drehzahl) regelt. Bisher hab ich aber bei meiner Recherche keinen Laderegler (da ich gerne eine LiFePo laden möchte; zur Not auch Wechselrichter) gefunden, bei dem man das so einstellen kann. Ein Tipp wäre daher klasse. Sonst bleibt mir ja fast nur übrig das das über einen IGBT mit nem PWM selber zu bauen.
Johannes B. schrieb: > Vor dem Laderegler sind 9.200 µF zum Glätten verbaut Damit solltest du aber vorsichtig sein. Käufliche MPPT Laderegler für PV haben diverse Schutzmechanismen eingebaut. Dazu könnte auch das kurzschließen des Eingangs gehören, wenn irgendwo Überspannungen detektiert werden. Die Victrons machen das meiner Meinung nach so. Bei Solarmodulen ist das kein Problem, da das Stromquellen sind. Mit 9200µF rechnte aber keiner. Da dieser Schutz normalerweise nicht anspricht, ist das auch kein Problem. Aber wehe wenn...
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