Shelly's mit 48V DC

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  • Zuhause betreibe ich eine PV Anlage mit selbstgebastelter 48V LiFePo Batterie. Um die lästigen Wechselrichterverluste klein zu halten, bin ich auf die Idee gekommen möglichst viele Verbraucher direkt an 48V laufen zu lassen und den Wechselrichter nur noch im Bedarfsfall (Waschmaschine) einzuschalten.

    Warum nicht 12V oder 24V?

    Für 12/24V gibt es aus dem Kfz Bereich bereits jede Menge geeignete Verbraucher. Selbst gar nicht so üble Kühlschränke und Gefriertruhen von einschlägigen Herstellern für Campingausstattung. Allerdings werden die Leitungsquerschnitte und damit einhergehenden Verluste bei längeren Leitungen im zweistelligen Meterbereich schnell unbequem. Bei allen nicht trivialen Leistungen sollte man deshalb eine möglichst hohe Spannung wählen.

    Warum nicht 80V oder 96V DC?

    Bei Gabelstaplern sind 80V Bleiakkus für größere Geräte durchaus üblich. Bei einer maximalen Ladeschlussspannung werden aber Spannungen über 100 Volt erreicht, was auf keinen Fall mehr unter eine berührungssichere Kleinspannung fällt. Aber auch kleinere DC Spannungen von nur 12 Volt können wegen dem bei DC allfälligen Lichtbogen sehr gefährlich sein. Im Gegensatz zu AC verlöscht ein Lichtbogen bei DC nämlich nicht von selbst, sondern brennt wie an einem Elektrodenschweissgerät einfach dauerhaft weiter. Pro 100 Volt DC Spannung kann man einen Lichtbogen mit etwa 1 cm aufrecht erhalten. Dabei können immense Energien frei werden was mit entsprechend thermischen Gefahren verbunden ist.

    Warum 48V DC?

    48V sind ein Kompromiss zwischen zahlbaren Leitungsquerschnitten und noch halbwegs handhabbarer Lichtbogengefahr. Einige 230V AC Bauteile, Schütze, Schalter oder auch Autosicherungen sind zudem auch für 48V DC spezifiziert bzw. können auch ohne explizite Spezifikation gefahrlos für 48V DC verwendet werden.

    Weitere Gründe

    1) Aus dem Bereich PoE (Power Over Ethernet) gibt es viele Geräte welche zum Betrieb mit 48V DC gemacht sind. Man kann einen entsprechenden PoE Switch mit 48V versorgen und daran einfach alle PoE Geräte einstecken. Bei mir sind das die PCs, Telefone (Snom), Überwachungskameras (Mobotix) und andere Netzwerkgeräte (Accesspoints usw) welche 24/7 Strom benötigen.

    2) Geräte der Eltako UC Baureihe (Universalspannung) funktionieren entgegen ihrer offiziellen Spezifikation ohne Modifikationen mit 48V DC

    3) Von Meanwell gibt es verschiedene DC Konstantstromregler im Leistungsbereich bis 50 Watt welche zur Modifikation von einigen handelsüblichen LED Einlegeleuchten gedacht sind. Diese können nach Modifikation dann direkt mit 48V DC betrieben werden. Seit dem EU Verbot von Leuchtstofflampen ersetzen diese bei mir deshalb zunehmend die Allgemeinbeleuchtung.

    4) Letztendlich gibt es von Meanwell auch weitere 48V->24V -> 12V->5V DC/DC Wandler mit kleinen Leistungen, welche Geräte mit Steckernetzteilen (Fritzbox, Speedports, Ladegeräte für Akkuschrauber usw) speisen können. Die Verlustleistungen sind dabei deutlich kleiner als über den Umweg 230V AC -> Steckernetzteil.

    Summa Summarum freue ich mich hier über Beiträge wo irgendjemand schon mal einen Shelly an 48V DC ausprobiert oder dazu auch modifiziert hat um das nicht alles selbst testen zu müssen. Der Spannungsbereich ist dabei etwas davopn abhängig, welche Chemie und wie viel Zellen die Batterie hat. Bei LiFePo sind das 15s oder 16s mit den Bereichen von etwa 45 bis 56 Volt. PoE Netzeile sind mit 54V spezifiziert. PoE geht aber auch mit Unterspannung da heftige Spannungsabfälle auf den Leitungen im Design vorgesehen sind. Nach oben ist zu beachten, daß die Leistung mit der Spannung quadratisch zunimmt.

    Noch ein Tipp zum Ausprobieren von 48V DC Installationen: Vor jeglicher Elektronik möglichst nahe einen 470uV/100V Elko platzieren. Meterlange Zuleitungen haben eine erhebliche Induktivität. Bei Schaltvorgängen entstehen Spannungsspitzen welche eine ungeschützte Elektronik sofort zerstören während gleichartige 12V Installationen noch kein Problem darstellen.

  • Vor jeglicher Elektronik möglichst nahe einen 470uV/100V Elko platzieren. Meterlange Zuleitungen haben eine erhebliche Induktivität.

    und genau da fangen die Probleme an ;) da denket ein Normaluser nicht dran und wir haben Arbeit ;)


    siehe auch Thema Snubber von Shelly für Motoren etc ;)

  • Jeder Shelly, der mit Netzspannung betrieben werden kann, läuft auch an 48V DC. Es gibt einige Restriktionen, zum Beispiel die fehlende Leistungsmessung bei Geräten der „PM“-Serie, die jedoch direkt nichts mit der DC-Speisung zu tun haben. Die verwendeten „Energy Meter“-ICs arbeiten leider nur mit Wechselspannung.

    Nachtrag: Plus immer an Klemme N, GND/Minus an Klemme L. Ausnahmen sind Shelly 3EM (minus an N, plus an eine der Klemmen A-C) und Shelly pro 3EM (plus an C, minus an N).

    Hier noch ein Link zu einem modifizierten Shelly pro 3EM-400 mit galvanisch getrennter 48V DC-Versorgung:

    thgoebel
    2. Oktober 2024 um 16:00

    „Habt Geduld. Alle Dinge sind schwierig, bevor sie einfach werden!“ (aus Frankreich)

    „Nothing in life is to be feared, it is only to be understood.“ (Marie Curie, 1867-1934)

    „Comment is free, but facts are sacred“ (C.P. Scott, britischer Verleger)

    2 Mal editiert, zuletzt von thgoebel (22. August 2025 um 13:00)

  • Meterlange Zuleitungen haben eine erhebliche Induktivität.

    14μH bei 20m Doppelleitung 1qmm. Erheblich?

    „Habt Geduld. Alle Dinge sind schwierig, bevor sie einfach werden!“ (aus Frankreich)

    „Nothing in life is to be feared, it is only to be understood.“ (Marie Curie, 1867-1934)

    „Comment is free, but facts are sacred“ (C.P. Scott, britischer Verleger)

    Einmal editiert, zuletzt von thgoebel (22. August 2025 um 12:59)

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