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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltplan für optimierten günstigen "Laderegler"


Autor: Jörg Käsewieter (ixperte)
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Hallo,

ich bin auf der Suche nach einem speziellen Laderegler im Netz nicht zum 
Ziel gelangt. Mein Solarmodul hat maximal 4 V und 1 Ampere. Jetzt wollte 
ich einen MPP-Regler dran hängen und danach einen DC-DC-Wandler um auf 3 
Volt bei maximalen Strom zu gelangen (also möglichst wenig 
Verlustleistung). Ich habe bisher lediglich eine Anleitung für einen 
DC-DC-Wandler gefunden mit einem Wirkungsgrad von ca. 85% für knapp 10 
€. Allerdigns habe ich bisher keine Empfehlung für einen günstigen und 
guten MPP-Tracker Baustein oder Schaltung gefunden. Ebenso frage ich 
mich, ob man diese beiden Einzelfunktionen nicht geschickt verschalten 
kann, um noch mal ein paar Prozent Wirkungsgrad rauszuholen.
Die Laderegler aus dem Netz fangen erst bei 100 € an und begrenzen zudem 
noch den Strom, was ich aber nicht will, da ich mit dem Strom eine 
Elektrolyseanlage betreiben will, also je mehr Strom, desto besser. Ich 
bin lediglich auf die 3 Volt angewiesen, da sonst nichts gespalten 
werden kann mit meinem Setup.

Ich hoffe, ihr könnt mir weiterhelfen.
P.s.: Mir ist klar, dass der DC-DC-Wandler irgendwo eine untere Schwelle 
hat, wo er noch etwas wandeln kann, aber trotzdem würde ich soweit wie 
möglich in der Spannung nach unten kommen  wollen vom Eingang her, 
solange der Preis noch einigermaßen vertretbar ist.

Demnächst soll außerdem noch ein zweites stärkeres 12V-Modul beschafft 
werden und wenn möglich mit einer analogen Schaltung parallel geschaltet 
werden, um noch mehr Strom zu kriegen. Für Umsetzungstipps bin ich 
ebenfalls sehr dankbar.

Schöne Grüße

Autor: MaWin (Gast)
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> Ich hoffe, ihr könnt mir weiterhelfen.

Kaum. Du musst erst mal die Begriffe sortieren.

Du suchst einen Laderegler, einen MPP-Regler und einen DC-DC-Wandler.
Denn das ist alles dasselbe.
Ein MPP-Regler ist immer ein DC/DC-Wandler und immer ein Laderegler.

ABER:

> 4 V und 1 Ampere

Bei dermassen grandios lächerlicher Leistung ist jede Elektronik (ey, 
die braucht auch Strom!) kontraproduktiv, denn sie braucht mehr als sie 
an Gewinn bringt.

Ein simpler Laderegler ist der
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...
wobei man möglicherweise noch die Leitdiode durch einen geschalteten 
MOSFET ersetzt um deren Spannungsabfall einzusparen.

Und damit ist gut. Vergiss MPP. Und sei so klug und nimm die für den 
Akku passende Solarzelle, nicht eine 4V Solarzelle für einen 12V Akku.

Autor: Jörg Käsewieter (ixperte)
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Hallo MaWin,

danke für deine ersten Hinweise. Jedoch lade ich keinen Akku mit der 
Schaltung, sondern erzeuge Wasserstoff per Elektrolyse, deswegen ist 
sämtliche Absicherung von wegen Rückentladung (Dioden), 
Überspannungsschutz (MOSFETS) oder zu viel Strom überflüssig.

Ich möchte lediglich aus meinem (selbstgemachten) Modul soviel Leistung 
wie möglich rausholen um diese bei 3,3 V (scheint standard zu sein für 
sämtliche Bausteine) und maximalem Strom zur Elektrolyse nutzen zu 
können.

Eventuell reicht auch nur eine MPP-Tracker-Funktion (selbstverständlich 
nur, wenn sie nicht mehr verbrät, als sie rausholt). Auch deswegen meine 
Anfrage hier, da ich erstens so einen Baustein bisher nicht finden 
konnte und keine Ahnung über die Wirkungsgrade habe bei solch kleinen 
Leistungen.

Mit freundlichen Grüßen

Autor: MaWin (Gast)
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> sondern erzeuge Wasserstoff per Elektrolyse

Dann ist jeder Gedanke an so einen Unsinn doch sowieso abwegig.

Die Spannung an der Elektrolysezelle steigt mit dem Strom.
Du musst nicht Spannung vs. Strom einstellen.

Wenn es überhaupt was zu Regeln gibt, dann die Leitfähigkeit
deines Elektrolyten (bzw. Elektrodenfläche und -abstand) so
daß er im MPP-Punkt der Solarzelle liegt. Und dabei reicht
es, das im statischen Betriebsfall "nach Datenblatt" zu machen.

Nochmal: Deine Solarzelleneleistung ist dermassen lächerlich,
daß sich jeder weitere Aufwand verbietet.

Autor: Jörg Käsewieter (ixperte)
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Hallo nochmal,

also ich wusste nicht, dass es DEN MPP gibt. Meines Wissens nach schiebt 
der je nach Einstrahlung und Temperatur.
Die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu regeln ist wieder eine andere 
Sache. Ich arbeite aus Sicherheitsgründen nur mit 30% KOH-Lösung. Da ich 
außerdem mit Leitungswasser arbeiten möchte und nicht mit destilliertem 
Wasser fliegen auch schon mal die reversiblen PEM-zellen für die 
Elektrolyse raus. Also bleibt nur selber basteln. Wenn ich all diese 
Vorraussetzungen zusammen nehme und das ganze mit einem Taschengeld 
erledigen will, brauche ich eben ca. 3 V und soviel Strom wie möglich.
Außerdem sind demnächst auch noch größere Module geplant. Das kleine 
Modul soll nur als erster Testlauf fungieren.
Ich wäre also dankbar, eine möglichst einfache und kostengünstige 
Variante zu erfahren, mit der ich die größtmögliche Menge Wasserstoff 
erzeugen kann, ohne meinen Elektrolyseaufbau verändern zu müssen. Zahlen 
betrefend der Wirkungsgrade wären auch spitze.

Mir ist klar, dass das Watt/€-Verhältnis miserabel ausfallen wird, es 
geht mir aber ersteinmal ums Prinzip und nicht um Serienreife.

Autor: Jörg Käsewieter (ixperte)
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ok, hab grad gemerkt, dass ich völligen Blödsinn angenommen habe. bei 
dem stichwort leitfähigkeit hats bei mri grade geklingelt. der 
dc-dc-wandler ist somit völliger quatsch und ich brauche lediglich eine 
möglichst einfache schaltung/bauteil um einen möglichst effizienten 
MPP-tracker zu realisieren.

für tipps wäre ich sehr dankbar.

Autor: MaWin (Gast)
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6 Beitzräge und wir sind am Anfang.

Es gibt keinen MPP ohne DC/DC.

Aber MPP bringt dir nichts.

Die Elektrolyse hängt ausschliesslich davon ab, wie viel Strom fliesst.

Die Strom/Spannugnskruve einer Elektrolysezelle ist fest vorgegeben 
(abhängig von Elektrolyt, Elektroden etc.)

Deine Solarzelle produziert eine hoffentlich ausreichend hohe Spannung 
(daher sage ich: Sie muss passen) und wenn man Strom entnimmt, sackt die 
Spannung (bis hin zum Kurzschluss mit 0V).

Die Solarzelle wird eine so hohe Spannung abgeben, daß der von ihr 
erzeugte Strom durch deine Elektrolyse fliessen kann.

Es macht keinen Sinn, am Verhältnis Strom/Spannung drehen zu wollen (das 
ist das was der MPP Tracker machen würde), denn für eine höhere Spannung 
fehlt der denn für die höhere leistung notwendige höhere Strom, und 
umgekehrt.

Es reicht aus, Solarzelle und Elektrolysezelle passend füreinander 
statisch auszulegen. Bei einer 3V Zelle ist eine 4V Leerlauf Solarzelle 
twas wenig. Zwischen 4.5V und 6V sollte sie haben.

Selbst wenn ein MPP vielleicht 20% Gewinn brächte 8was er nicht bringt) 
ist bei einer Solarzellenelist7ung von gerade mal 2 Warr ein so grosser 
Proozentsatz der Energienotwendig, um den MPP TRecker zu versorgen, daß 
die Gesamtleistung geringer wäre. Und sei dir sicher: Bei statisch 
passender Auslegung bringt der MPP Tracker keine 20%, vermutlich nicht 
mal 1%.

Autor: Jörg Käsewieter (ixperte)
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danke mawin, ich stand da wohl anfangs etwas auf dem schlauch. ich 
wollte etwas erreichen, was physikalisch gar nicht möglich war.

danke für die diskussion.

Autor: Solarexperte (Gast)
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Hallo Jörg,

lege einfach mal die U-I-Kurve von einem Solarmodul und die U-I-Kurve 
des Elektrolysators übereinander und schau dir an, wo der Arbeitspunkt 
liegt. Dann spiel ein bißchen an der Beleuchtungsstärke des Solarmoduls 
rum und schau dir ebenfalls den Arbeitspunkt an. Wenn der Arbeitspunkt 
immer in der Nähe des MPPs liegt, brauchst du keine DC/DC+Tracker.

Gruß

Autor: Jörg Käsewieter (ixperte)
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nach etwas pause und ein paar kennlinien messungen hier mal wieder eine 
anfrage:

habe jetzt ein modülchen besorgt mit Voc = 22 V und Isc = 50 mA.
die elektrolysezelle hat folgende kennlinie: I [mA] = -50 mA + 30 mA/V.

wenn ich mich jetzt nicht wieder völlig irre ist doch mein modul jetzt 
vollkommen durch den strom begrenzt bei nicht einmal einem drittel 
seiner leistung.
falls das so stimmt, lohnt es sich einen synchronwandler zwischen zu 
schalten? hab gelesen, es gibt wirkungsgrade über 90%. eine halbierte 
spannung reicht locker aus (ab ca. 2,5 V arbeitet die elektrolysezelle), 
wenn der strom dafür nur etwas hochkommen würde.

ist das auch utopisch oder noch halbwegs sinnvoll? falls sinnvoll, wie 
müsste der synchronwandler aufgebaut sein?

gruß

Autor: MaWin (Gast)
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> Voc = 22 V und Isc = 50 mA.

Ca. 0.8 Watt peak und 100 Milliwatt Durchschnittsleiostung.
Was willst du mit dermassenem Pippifaxkram ?

Wie viele Atome pro Tag willst du damit executieren ?

Die Leistung deiner Solarmodule ist absolut lächerlich,
das bischen Wasserstoff was du damit erzeugst diffundiert
locker wieder in das Wasser zurück.

Allerdings ist diese Solarzelle vollkommen unangepasst
an was was sich Elektrolyse nennt. Deine erste hat ja
wenigstens halbwegs gepasst, auch wenn die ebenfalls
Kinderkram war.

Die alte war besser. Nimm die alte, spart dir den
energiefressenden DC/DC-Wandler.

Autor: Paulchen Panther (Gast)
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Hi!

Du kannst die 4V / 1A Solarzelle nehmen. Die Spannung kannst nach unten 
"ziehen", d.h. du schließt eine Schaltung parallel, die ab 3,3V soviel 
Strom zieht, dass die Spannung einbricht. Z.B. Mit einer kräftigen 
Zenerdiode. Oder einem Nachbau einer Zenerdiode mit OP und 
Leistungstransistor.

Gruß
PP

Autor: Ixperte (Gast)
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an nem sonnigen tag schaffe ich etwas über nen halben liter wasserstoff, 
also nix mit völlig zurückdiffundieren.

das problem an dem andern modul (neue messung: Voc=3,23 V; Isc= 220 mA) 
ist eine deutlich größere anfälligekit gegen bewölkung, während das 20 V 
modul noch produziert, hörts bei dem schon längst auf.

erledigt sich das spannung nach unten ziehen nicht automatisch bei dem 
elektrolyseur? ich will doch grade den maximalen strom am elektrolyseur 
haben, da stört mich ein wenig spannungsüberschuss nicht, nur halt nicht 
das fünffache an überschüssiger spannung. bin etwas verwirrt paulchen.

Autor: ixperte (Gast)
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weiß niemand weiter?

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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Paulchen Panther schrieb:
> Hi!
>
> Du kannst die 4V / 1A Solarzelle nehmen. Die Spannung kannst nach unten
> "ziehen", d.h. du schließt eine Schaltung parallel, die ab 3,3V soviel
> Strom zieht, dass die Spannung einbricht.

Ja, z.B. eine Elektrolysezelle. :-)
Gruss
Harald
PS: Statt irgendwelcher aufwändiger Elektronik würde ich einfach eine
zweite 4V/1A Solarzelle kaufen.
Gruss
Harald

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