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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sensor für Lichtstrahlung (für Optimierung PV Anlage)


Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,

was will ich:
- einen Sensor bauen mit dem ich die Lichtstrahlung messen kann.
- Daten sollten minütlich aufgezeichnet werden
- Daten sollten dann in den PC eingelesen werden können

Hintergrund:
- ich will meine Photovoltaikanlage (sehr kleine) ideal in Richtung 
Sonne ausrichten, dazu möchte ich mir einen Sensor bauen denn ich 
nachführe. Somit will ich eine mögliche Effizienzsteigerung hier an 
meinen Standort bestimmen.

wie könnte ich das am einfachsten (billigsten) realisieren,
- reicht hier ein Fotosensor oder muss ich eine kleine Solarzelle 
nehmen?
- was brauche ich noch?

Habt Ihr Ideen?

Gruss
Thomas

Autor: 3360 (Gast)
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Falls die Nachfuehrung 2 Achsen hat, so braucht es 4 Sensoren, bei einer 
Achse sind es nur zwei. Ob Photozellen, Photodioden oder 
Photowiderstaende ist alles einerlei. Bei einer achse hast ein Blech in 
der Ebene der Achse. Auf beiden Seiten des Blechs hast nun einen Sensor. 
Wenn beide gleich viel Signal liefern so sind beide gleich beschienen. 
Falls einer weniger Signal bringt, so ist er beschattet. -> drehen bis 
beide gleich sind.

Autor: Pö (Gast)
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nein, es geht auch mit einem Sensor. Nahezu genial gelöst und für den 
Anfrager sicher interessant ist die Nachführung via Mikropumpe.

Mal nach "Solarblume" googlen und den  Mechanismus der Sonnenachführung 
studieren.

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Die Nachführung muss gar nicht sensorgesteuert erfolgen, da sich die 
Sonne auf sehr vorhersagbaren Bahnen bewegt*. Hier sollte eine 
einfache Zeitsteuerung genügen.

Die horizontale Schwenkbewegung muss einen Vollkreis in 24 Stunden 
ablaufen (bzw. einen der tatsächlich zu erwartenden maximalen 
Sonnenscheindauer entsprechenden Kreisausschnitt), eine vertikale 
Kippbewegung ist an den jahreszeitlich unterschiedlichen Sonnenstand 
anzupassen.
Im Winter steht die Sonne im Zenit niedriger über dem Horizont als im 
Sommer.

Die entsprechenden Werte können empirisch ermittelt werden (längsten und 
kürzesten Tag im Jahr nehmen, Sonnenstand zur Mittagszeit ermitteln und 
Sommer/Winterzeit berücksichtigen).

Die horizontale Nachführung sollte aus Gründen der Sparsamkeit in dem 
Wintermonaten einen weniger langen Kreisbogen abfahren wie im Sommer, 
dazu sollten die Sonnenauf- und untergangszeiten berücksichtigt werden.

*) relativ zum auf der Erde befindlichen Betrachter. Tatsächlich bewegt 
sich die Erde, auch wenn das einige immer noch nicht glauben wollen.

Autor: uwe (Gast)
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Hallo Thomas,

genuegt es dir das Teil 1x Stuendlich um 15 Grad weiter zu ruecken? 
Sozusagen aufbauend auf das Posting von Rufus:

Aus einer Tabelle den Neigungswinkel beziehen, ungefaehr so:

     -30      -15      0      15    30
Jan  11       13       15     15    13
Feb  13       15       18     18    15
Mae  18       21       25     25    21
Apr  23       27       29     30    27

10-11-12-13 Uhr die spalten, zeilen je Monat. Eingetaktet auf UTC, wegen 
der Sommerzeit. Die seitliche Ausrichtung ist immer zur Uhrzeit gleich, 
die Neigung bestimmt der Monat. Das sind nicht viele Daten die 
Abzuspeichern sind. Einmal pro Stunde Nachfuehren ist sicher auch sehr 
stromsparend. Abends denn Reset, wenn die Neigung unter null Grad ginge, 
evtl null Grad als Reset-flag und 1 Grad als Warte-flag benutzen.

Wuerde das an Genauigkeit ausreichen? cos(82)=95% "Einfangquerschnitt" 
fuer die Sonnenstrahlen bei maximaler Abweichung. Ich denke das ist ein 
gutes aufwand/nutzen Verhaultniss.

bye uwe

Autor: uwe (Gast)
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Das Warteflag fuer die Nacht damit man einen Wert zum Abspeichern hat. 
Nachgefuehrt wird wieder bei >=2Grad.

Autor: Bj (Gast)
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Ist zwar OT, aber lohnt sich der Aufwand überhaupt ??
Die Anlage muss ja auf 2 Achsen gelagert, verstellbar und auch windfest 
gebaut werden. Was sagt die Versicherung zu einem solchen Eigenbau ?
Kann mir nicht vorstellen, dass sich das lohnt.......

Bj.

Autor: uwe (Gast)
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Hallo Bj,

es muss in groesserer Anordnung ja kein Eigenbau sein, gibt es fertig. 
Stichwort: Solarmover.
Die Ertragssteigerung ist abhaengig vom Aufstellungsort, klar. Wenn ich 
im April 8:00h keine direkte Sicht auf die Sonne habe kommt da auch 
nicht mehr Strom raus. Sieh es mal so, um 8:00 Uhr fallen bei 
suedausgerichteten Modulen die ersten Strahlen halbwegs ordentlich auf 
die Vorderseite. Zur Sonne gedreht arbeiten die Module, wenn nie nicht 
zu eng stehen, bereits mit Vollast. Ergo benoetigt man weniger 
Modulflaeche auf gegebenem Gelaende.
Irgendwo ist da ein Optimum zwischen weniger Zellen wegen 
Rundumverschattung und Mehrertrag auf der Gesamtstellflaeche.
Ich denke den Punkt will der OP experimentell nachvollziehen.

Bye Uwe

Autor: Fred (Gast)
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Hallo Thomas

habe sowas schon gebaut.
Mein Sensor besteht aus 5 Fotowiderständen (LDR07)nach Masse,
5 Vorwiderständen je 1K nach +5V die mit einem BC557 abgeschalten
werden können. Dadurch erhält man Spannungswerte zwischen 0V
(Dunkel) und ca. 2,4V (volle Sonne). Gemessen wird mit einem
Mega8l (ADC0..4). Ref.-Spannung intern 2,54V.
Durch diese Kombination wird der Messbereich ziemlich gut genutzt.
Die Softrware stellt einen PD- Regler dar. Die Motoren werden
über 2H Brücken gesteuert.

Die Anordnung der Foto R's:

die 4 Richtungs R's (Ost, West, Oben, Unten) sitzen auf
einer Pyramide mit einem Spitzenwinkel von 60  Grad.
So stehen die beiden korespondierenden R's im Winkel von je 120 Grad.
Was sich an der "Empindlichkeitskeule" der LDR's orientiert.
(Richtungs-Widerstandsdiagramm)
Der 5. Foto-R sitzt auf dem Boden der Pyramide und schaut nach "Hinten"
Dieses ist notwendig um am Morgen zu erkennen, daß das System nach Osten
zu drehen hat!!! (wenn "hinten" heller als "Ost"-R dann drehe so lange
nach Osten bis dieser Zustand abgestellt ist!

Gruß Fred

Autor: Fred (Gast)
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Autor: Bj (Gast)
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@Uwe

Hallo Uwe, da duch dich wahrscheinlich intensiver mit dem Thema 
beschäftigt hast, kannst du mir vllt. den return-of-invest bei einer 
4kWp Anlage, die auf 38° Dach nach Süden unverschattet ausgerichtet ist, 
sagen.
Ich habe keine Ahnung, wie sich der Ertrag steigert wenn man die Panel 
optimal in die Sonne ausrichtet.

Bj.

Autor: Juergen Harms (harms)
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Ich habe nur Erfahrung mit Einsatz eines LDRs für eine 
Dämmerungsschaltung - (re Alterung im Grund kein Unterschied): im 
Prinzip kein Problem, aber meiner Erfahrung nach altern die Dinger 
ziemlich stark, ihre Kennlinie ändert sich (ich erinnere mich nicht in 
welcher Richtung, ich glaube der LDR wird langsam hochohmiger) und 
sterben nach ein paar Jahren (Grössenordnung: ca. 3 Jahre Betrieb ohne 
wesentliche Beeinträchtigung) - meine Anwendungen stammen von vor ca. 20 
- 30 Jahren.

Ich habe mehrere Massnahmen probiert: verschiedene LDRs verwenden, 
Lichteinfall abblenden, möglichst hochohmig fahren - trotzdem, die 
Neigung zum Altern und Sterben bleibt. Ich wollte immer einmal 
Wechselstrom Betrieb probieren, dazu kam es aber noch nicht. Habe aber 
noch nicht mit Google geschaut ob es dazu Literatur gibt. Gibt es da 
ähnliche Erfahrungen - Überlegungen?

Autor: Fred (Gast)
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@ Juergen Harms

Die Dinger (LDR's) weden bei mir in einer Brückenschaltung betrieben!
Somit altern beide Brückenzweige gleichmäßig!
-> sch! egal!

gruß Fred

Autor: uwe (Gast)
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Hallo Bj,

der Zeitraum in dem eine 4kWp Anlage bei 38 Grad Dachneigung ihre 
Investitionskosten, incl Verzinsung, tilgt betraegt 19 Jahre. Das ist 
unabhaengig von weiteren Parametern immer das Ergebniss um eine Anlage 
zu verkaufen. Dementsprechend spielt eine Anlage mit nachgefuehrten 
Zellen immer in 18 Jahren ihre Kosten ein. Es ist auch egal ob man die 
Anlage im Dezember oder im Januar in Betrieb nimmt (bei Junianlagen 
fragt der Kunde nicht) oder wie die Anlage nachgefuehrt wird. Geregelt 
werden diese Zeitraeume durch die eigene Kalkulation. Zulieferer 
kalkulieren genauso, fuer eine Apparatur die den Arbeitsertrag um 30% 
steigert fallen 27% hoehere Investitionskosten an (incl. Zins). 
Billigere Apparaturen werden teurer gemacht, teurere Apparaturen kann 
man nicht verkaufen. Die Preise verschiedener Hersteller sind so gleich 
das man vom Vergleich nicht reich wird.
Man kann die Tilgung in erster Linie durch Eigenleistung (Elektrik, 
Dach, Gestell/Fundament bei Freiland etc) um ein Jahr beschleunigen.

Das sind meine Faustformeln. Detailierte Aufstellungen koennen davon 
durchaus abweichen. Insbesondere wenn man nichts an der Anlage verdient, 
dann kosten jedoch die Rechenoperationen Geld.

Um deine Frage zu beantworten, die Ertragssteigerung ist Proportional zu 
den Investitionsmehrkosten minus einige%. Von 10000,- 5% extra zu 
verdienen ist doch aber nicht schlimm, oder? Ausserdem ist es geil das 
optimale rauszuholen. Wie aber willst du auf dem Schraegdach die Zellen 
drehen?

Bye Uwe

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