Hallo zusammen,
habe nach einer kleinen Weile Suchen festgestellt, dass mein Problem
nicht allzu üblich zu sein scheint, also versuche ich mein Glück mit
einem neuen Thema:
Das Vorhaben kurz umrissen: Meine Urlaube finden per Zelt und Auto
statt, meist also auf Campingplätzen. Mit dabei ist eine Kühlbox, so
eine mit Netzstecker und 12V-Ziggistecker. Diese ist der eigentlich
einzige Grund, weshalb wir aufm Zeltplatz meist Strom dazubuchen, und
das möchte ich abstellen - die Gründe sind nicht finanziell, eher, dass
die besten/ruhigsten Spots meist keinen Stromanschluss haben und ich den
Kabelsalat satt habe.
Nebenbei, aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.
Gesagt, getan: Ich hab ein 80W-Solarpanel bestellt und einen ausreichend
dicken Buckkonverter, den auf 12V gestellt, alles zusammengesteckt und
dumm geguckt, weil nix ging. Also weiter getüftelt, rausbekommen, dass
die Kühlbox auch bis 6V runter läuft (dann halt mit weniger
Kühlleistung), den Konverter auf mal 8V gestellt und schwupps, lief die
Fuhre. So weit, so gut.
Bisschen mit Abschatten experimentiert, selbes Spiel von vorne, diesmal
mit 6V statt 8V.
Ausrichtung optimiert, die Sonne kam richtig raus und schwupps, liefen
auch 12V.
Also: Prinzipiell geht's, klassisches MPPT-Thema aber.
Also weiter gegooglet: MPPT-Regler gibt's zuhauf, nur wollen die alle
immer im Verbund mit Akkus betrieben werden. Und all diese Regler haben
als fetten Hinweis, dass die Batterie nicht abgeklemmt werden darf. Aber
Batterie will ich nicht (zu kompliziert), brauch ich nicht (die Kühlbox
dient nur, das Essen vor den 40° bei praller Sonne zu bewahren, also
keine Sonne bedeutet kein Kühlbedarf), kann ich nicht (eine Nacht
braucht 32Ah, also fast eine Autobatterie. Dann kann auch die
Kabeltrommel wieder mit).
Ich will einfach eine kleine Kiste, die das Maximale aus der Solarzelle
zieht und in die Kühlbox presst (klar, bei der "natürlichen"
Aufnahmegrenze der Kühlbox soll Schluss sein).
Gibt's so was nicht doch irgendwo käuflich?
Gibt's für so was ein Bastelprojekt (Habe z.B. attraktive
Arduino-Projekte gesehen, aber die auch alle mit Batterie)?
Würde ein rudimentäres Entwicklungsprojekt laufen (Stepdown in
Standardtopologie oder mit einem IC, "Hirn" und MPPT mit Arduino, der es
mit seinen ADCs ja leicht macht?
Danke schonmal für's Lesen und für eventuelle Tipps! :-)
Grüße,
Raph
Das geht leider nicht ohne Modifikationen an der Kühlbox.
Du mußt die Leistung des Verbrauchers an die sich ständig ändernde
MPP-Leistung der Solarmodule anpassen. Ein Akku als Verbraucher ist da
sehr unkompliziert, weil er gleichzeitig als Puffer arbeitet ohne daß
sich irgendwelche Elektronik darum kümmern muß.
Ohne Puffer kannst Du nur die Leistung des Verbrauchers nachführen,
nimmt dieser zuviel oder zuwenig Leistung ab, läuft man aus dem MPP
heraus, nach unten sogar so weit, bis die Leistung komplett einbricht.
raphrav schrieb:> Gibt's für so was ein Bastelprojekt (Habe z.B. attraktive> Arduino-Projekte gesehen, aber die auch alle mit Batterie)?
Du könntest, falls dein Konverter das unterstützt, anhand der
verfügbaren Solarleistung die Ausgangsspannung des Konverters
verstellen, also das was du gerade manuell gemacht hast, einem
Mikrocontroller überlassen. Das nennst sich dann MPPT. Wenn dein
aktueller Konverter das nicht unterstützt, brauchst du einen, der das
kann.
Welche Leerlaufspannung besitz dein Solarpanel?
Heya,
das ging ja schnell mit den Antworten :-)
Ben B. schrieb:> Das geht leider nicht ohne Modifikationen an der Kühlbox.>> Du mußt die Leistung des Verbrauchers an die sich ständig ändernde> MPP-Leistung der Solarmodule anpassen.
Die Leistung des Verbrauchers/der Kühlbox lässt sich ja durch ihre
Eingangsspannung anpassen. Nicht wirklich linear, aber auch nicht völlig
sprunghaft.
Wolfgang schrieb:> Du könntest, falls dein Konverter das unterstützt, anhand der> verfügbaren Solarleistung die Ausgangsspannung des Konverters> verstellen, also das was du gerade manuell gemacht hast, einem> Mikrocontroller überlassen. Das nennst sich dann MPPT. Wenn dein> aktueller Konverter das nicht unterstützt, brauchst du einen, der das> kann.
Der Konverter hat einen Spindeltrimmer. Zwei dessen Pins scheinen
verbunden zu sein, ergo ist die Eingangsgröße ein Widerstand... Wird
wahrscheinlich schwierig...
Und ja, ein MPPT-Regler ohne die doofe Batterie ist ja genau das, was
ich suche... Scheinbar als einziger...
Wolfgang schrieb:> Welche Leerlaufspannung besitz dein Solarpanel?
Typenschild 21.3V, gemessen um die 22V.
Grüße,
Raph
Nicht dass ich voll kompetent wäre, trotzdem meine System- und
Vorgehensüberlegungen hierzu.
Die U/I Belastbarkeitskurve des PV-Panels verändert sich in Abhängigkeit
der Bescheinungsintensität, woraus sich Pmax=f(Licht) herleiten lässt
UND jeweils U und I als Arbeitspunkt vorgibt. (das gängige MPP halt)
Das Kühlaggregat der Box (Peltierelement + Luftquirl, nehme ich an) hat
auch eine eigene Kennlinie I= f(U) woraus sich auch Pmom=f(U) ergibt.
Weil ich es nicht kenne, würde ich erstmal diese erfassen.
Dann müsste sich als erste grobe Näherung durch "zusammenlegen" der
Kurven von PV-Panel und Kühlaggregat eine Idee ergeben, wieweit die
(U,I) Werte f. PV Pmax (über versch. lichtstärken) abweichen von den
(U,I) zur Kühlung bei selbem Pmom.
Nun kommt es darauf an was sich da zeigt: in welcher Lichtsituation muss
z.B. die U von PV hochgesetzt oder runtergesetzt werden, damit die
Kühlung Pmax ausschöpft.
Braucht es sowohl Hochsetztsteller wie auch Stepdown?
Lässt sich das in eine einzige, uP-steuerbare, Schaltung kombinieren?
Bringt man dies in eine Formel unter, wonach der uP rechnen kann oder
wird es eine vorgespeicherte Tabelle?
Wenn die Kühlbox an variabler Betriebsspannung funktioniert, könnte es
klappen.
Was Du dazu machen müsstest wäre einen Step-Down-Wandler bauen, der
seine Eingangsspannung (und nicht seine Ausgangsspannung) regelt. Auf
diese Weise habe ich meinen ersten MPP-Tracker gebaut. So eine Schaltung
arbeitet dann bei einer Eingangsspannung, die der MPP-Spannung der
Solarmodule entspricht und die Ausgangsspannung stellt sich entsprechend
der Last ein. Erst wenn nicht genug Leistung abgenommen wird, läuft die
Solarmodulspannung nach oben vom MPP weg, was die Leistung reduziert.
Sowas kann man auch ohne Controller bauen und es manuell fest auf die
MPP-Spannung des Solarmoduls einstellen. Das kostet minimal Leistung
(weil der MPP stark temperaturabhängig ist und nicht nachgeführt wird),
erreicht aber problemlos Werte, die nahe an echte MPP-Tracker
herankommen.
Ich hatte das damals genau so gemacht und die Schaltung später um einen
µC erweitert um die MPP-Spannung entsprechend zu verschieben. Der Gewinn
dadurch war messbar, aber nicht so groß wie ich gedacht habe.
Nachteilig ist die Stromversorgung solcher Wandler. Die Ausgangsspannung
bei kleiner Leistung ist evtl. zu niedrig für den Wandler, die
Solar-Leerlaufspannung ist auf jeden Fall zu hoch. Ich hatte das Problem
damals nicht weil ein 12V-Akku dranhing, aber wenn das ohne Akku laufen
soll muß man die Steuerung aus der Solarspannung versorgen, und das über
einen Wandler oder im einfachsten Fall Linearregler, der vom
Hauptwandler unabhängig läuft.
Ich denke auch gerade über so etwas nach. Eine Bastellösung könnte aus
meiner Sicht so aussehen:
Erst einmal hat man einen (effizienten, also kein MC34063)
Buck-Converter, der auf die Maximalspannung der Kühlbox eingestellt ist.
So allein würde er allerdings zu viel Leistung aus dem PV Modul ziehen.
Deshalb muss der Chip zusätzlich über einen Soft-Start-Pin verfügen, den
man entsprechend der PV-Spannung so weit herunterregelt, dass man
ungefähr am MPP ist. (x% der Leerlaufspannung) Wahrscheinlich genügt da
ein einfacher Spannungsteiler.
Solange die PV also nicht genug Leistung liefert, bremst die Softstart
Funktion, ist genug Leistung vorhanden, arbeitet die "normale" Regelung.
Ich hoffe, die Beschreibung war verständlich. Sonst noch einmal fragen.
PS: Was machst du auf dem Zeltplatz dann eigentlich nachts - ohne
Pufferbatterie?
Was ich gemacht hatte:
Ich bastel sehr gerne mit dem TL494, also diesen mit 4 oder 5 starken
P-FETs "aufgebohrt" um die Verlustleistung runter zu kriegen, der erste
OPV regelte die Eingangsspannung und der zweite diente zur Begrenzung
der Ausgangsspannung auf 14,4V.
Die µC-Erweiterung konnte die Eingangsspannung dann stufenlos in einem
Bereich von vielleicht 16..19V verschieben und die
Ausgangsspannungsbegrenzung zur Erhaltungsladung auf 13,8V umschalten.
Um Softstart und so'n Quack braucht man sich nicht kümmern, der Wandler
regelt ja seine Eingangsspannung. Das ist eine echte Regelung über den
OPV, keine faulen Tricks. Unter Sollspannung nimmt der Wandler keinen
Strom auf und kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten bzw. die
Ausgangsspannung zu weit herunterziehen.
Edit:
Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler
mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der
Schottky-Diode ein.
Ben B. schrieb:> Der Wandler kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten.
Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein
Kurzschluss kein Problem.
> Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler> mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der> Schottky-Diode ein.
Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut wie keine
Rolle.
Die Notwendigkeit eines MPPT Step-Down Reglers wird oft überschätzt.
Er macht Sinn, wenn die Panelspannung nicht zur Verbraucherspannung
passt.
Bei den üblichen "12V Panels" ist die Modulspannung jedoch sehr gut an
einen 12V Akku angepasst. Beispiel:
http://makeable.de/mlab/makeable/solarbox/images/beleuchtungsstaerke.png
Die MPPT Spannung für alle relevanten Beleuchtungsstärken liegt hierbei
recht gut bei 15V. Abzüglich der Rückstromdiode erhalten wir die
perfekte Ladeendspannung für eine Bleiakku von 14,4V. Ein Regler mit
seinen geschätzten 80...85% Effizienz würde die Bilanz eher
verschlechtern.
Ok, ein wenig Elektronik ist dennoch erforderlich, um den Akku zu
trennen, wenn er voll ist.
Nun zur Frage:
Ich würde das Panel direkt an die Kühlbox anschließen. Die Peltier
Elemente werden vom Solarpanel Strom ziehen und die Spannung passend
einbremsen. Bei sehr hoher Beleuchtungsstärke könnte es allerdings
erforderlich werden, eine Leistungs-Z-Diode mit etwa 14V parallel zum
Panel zu schalten, damit keine Überlastung auftritt.
Okay... ich muß leider feststellen, Du tust doch nicht nur so.
Tut mir echt leid für Dich.
> Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein> Kurzschluss kein Problem.
Gegen-Doof-Getue: Du kannst das Modul rückwärts bestromen oder einen
Mikrowellentrafo anschließen. Schon wird es überlastet.
>> Damit spart [man] die Verlustleistung der Schottky-Diode ein.> Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut> wie keine Rolle.
Auch das ist in dem Zusammenhang leider falsch. Die betroffene
Schottky-Diode eines Step-Down-Wandlers sieht den (gepulsten)
Sekundärstrom, allein der ist für die Erwärmung der Diode
verantwortlich. Die Solarspannung spielt dafür keine Rolle, die bekommt
die Diode in Sperrrichtung (wobei durch sie kein nennenswerter Strom
fließt) und solange sie diese sperren kann, wird sie davon nicht warm.
Folglich könnte ich einen Solar-Laderegler auf dieser Schaltungsbasis
aufbauen, der mit 300V Solarspannung arbeitet und einen 12V-Akku mit
100A lädt. Trotz der hohen Solarspannung würde ich an der Diode eine
Verlustleistung von 40..50W erwarten, entsprechend 0,4..0,5V
Flußspannung.
Edit @Bernd:
Meine Versuche waren damals besser als Deine Darstellung, vor allem wenn
man den Solarstrom auch verbraucht und nicht dauernd 14,4V
Ladeendspannung hält. Ich hatte damals etwa 120W gemessene
Spitzenleistung von den Solarmodulen, die Verwendung des MPP-Trackers
brachte am Akku mindestens 1A mehr Ladestrom. Den genauen Wert weiß ich
nicht mehr, aber es war deutlich mehr als "lohnt sich nicht". Die
MPP-Spannung ist auch nie auf 15V abgesunken, ich habe nur extrem selten
und bei sehr heißem Wetter (und demzufolge heißen Modulen) Werte knapp
unter 17V gesehen, normal waren etwa 17,5V.
raphrav schrieb:> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.>> Gesagt, getan: Ich hab ein 80W-Solarpanel bestellt
Wohin soll die maximale Power denn, wenn die Sonne wirklich mal richtig
scheint ?
In Deutschland zwar kaum, aber man fährt ja in Urlaub zur Sonne hin, da
können schon mal tatsähclih die beworbene 80W aus deinem Panel kommen,
sogar bis 104 W sind theoretisch möglich (ok, nur ohne Staub auf dem
Panel).
Du brauchst keinen MPP, sondern einen bis-zu-32W Vernichter.
Das Solarpanel kann direkt an die Kühlbox, der Lüfter läuft zwar erst
bei höherer Spannung an, aber der Peltier arbeitet schon bei geringere
Spannung, mit aller Leistung die das Panel liefert (und hat bei der
geingen Leistung noch lkeine Lüfterunterstützung nötig).
Also sehr gut angepasst, nur etas zu viel Power.
Huch, das ist ja mal ein Stapel von Antworten - wow!
Werde nun alle durchgehen und hoffe, dass ich alles berücksichtige - der
Reihe nach...
Verlustleistungsphobiker schrieb:> Nicht dass ich voll kompetent wäre, trotzdem meine System- und> Vorgehensüberlegungen hierzu...
Klingt gut, aber eigentlich wollte ich die Kirche im Dorf lassen - eher
so als "nachstellen - gucken, was es macht - repeat..."
Ben B. schrieb:> Wenn die Kühlbox an variabler Betriebsspannung funktioniert,> könnte es> klappen.>> Was Du dazu machen müsstest wäre einen Step-Down-Wandler bauen, der> seine Eingangsspannung (und nicht seine Ausgangsspannung) regelt. Auf> diese Weise habe ich meinen ersten MPP-Tracker gebaut. So eine Schaltung> arbeitet dann bei einer Eingangsspannung, die der MPP-Spannung der> Solarmodule entspricht und die Ausgangsspannung stellt sich entsprechend> der Last ein. Erst wenn nicht genug Leistung abgenommen wird, läuft die> Solarmodulspannung nach oben vom MPP weg, was die Leistung reduziert.>> Sowas kann man auch ohne Controller bauen und es manuell fest auf die> MPP-Spannung des Solarmoduls einstellen. Das kostet minimal Leistung> (weil der MPP stark temperaturabhängig ist und nicht nachgeführt wird),> erreicht aber problemlos Werte, die nahe an echte MPP-Tracker> herankommen.>>
Problematisch ist aber, dass der MPP auch abhängig von der Belichtung
ist - mit festen Einstellungen habe ich ja schon so mittelerfolgreich
experimentiert...
Die Ausgangsspannung ist ja in dem Fall die Stellgröße der
Leistungsaufnahme, die mal höher, mal niedriger ist...
Oder hab ich es falsch verstanden?
Detlev T. schrieb:> Ich denke auch gerade über so etwas nach. Eine Bastellösung könnte> aus> meiner Sicht so aussehen:>> Erst einmal hat man einen (effizienten, also kein MC34063)> Buck-Converter, der auf die Maximalspannung der Kühlbox eingestellt ist.> So allein würde er allerdings zu viel Leistung aus dem PV Modul ziehen.> Deshalb muss der Chip zusätzlich über einen Soft-Start-Pin verfügen, den> man entsprechend der PV-Spannung so weit herunterregelt, dass man> ungefähr am MPP ist. (x% der Leerlaufspannung) Wahrscheinlich genügt da> ein einfacher Spannungsteiler.>> PS: Was machst du auf dem Zeltplatz dann eigentlich nachts - ohne> Pufferbatterie?
Softstart ist ne Idee! Ich guck mal, ob ich einen entsprechenden Chip
finde...
Zu Nachts: Mir ist generell klar, dass ich damit im Sommer kein 5°
kaltes Bier hinbekomme oder frischen Fisch genießbar zu halten, das
schafft die Kiste auch an stabilen, belastbaren 12V nicht.
Es geht schlicht um folgendes: Die Temperaturen sommers tagsüber im Auto
kennt ihr ja, und wenn die Sonne auf ein (gutes) Zelt knallt, geht auch
darin in entsprechende Regionen. Und Essen, das bei normalen
Temperaturen eigentlich hält (Dauerwurst, Käse etc.), kippt dir
innerhalb von Stunden - das will ich damit verhindern (und das klappt
auch, nur halt bisher am Netz...)
Nachts hat es sich bewährt, die Kiste in den Fußraum im Auto zu stellen,
den Deckel aufzulassen und gut ist. Die lief auch bisher nicht, da du
neben dem Lüfter kein Auge zu bekommst...
Ben B. schrieb:> Was ich gemacht hatte:>> Ich bastel sehr gerne mit dem TL494, also diesen mit 4 oder 5 starken> P-FETs "aufgebohrt" um die Verlustleistung runter zu kriegen, der erste> OPV regelte die Eingangsspannung und der zweite diente zur Begrenzung> der Ausgangsspannung auf 14,4V.>> Die µC-Erweiterung konnte die Eingangsspannung dann stufenlos in einem> Bereich von vielleicht 16..19V verschieben und die> Ausgangsspannungsbegrenzung zur Erhaltungsladung auf 13,8V umschalten.>> Um Softstart und so'n Quack braucht man sich nicht kümmern, der Wandler> regelt ja seine Eingangsspannung. Das ist eine echte Regelung über den> OPV, keine faulen Tricks. Unter Sollspannung nimmt der Wandler keinen> Strom auf und kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten bzw. die> Ausgangsspannung zu weit herunterziehen.>> Edit:> Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler> mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der> Schottky-Diode ein.
Klar, wäre sauberer, aber vielleicht auch übers Ziel hinaus... Schau mir
mal den TL49 an :-)
Detlev T. schrieb:> Vielleicht noch interessant als Ideenquelle:>> https://www.analog.com/en/technical-articles/high-efficiency-solar-mppt-battery-charger-using-lt8611-and-ad5245.html
Auch interessant! :-)
Harald W. schrieb:> Ben B. schrieb:>>> Der Wandler kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten.>> Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein> Kurzschluss kein Problem.>>> Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler>> mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der>> Schottky-Diode ein.>> Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut wie keine> Rolle.
Richtig, "überlasten" ist unsauber. Wenn der Strom zu groß wird, bricht
halt die Spannung ein und kommt effektiv halt auch nix raus... Genau das
ist ja mein Problem, zum Glück geht damit wenigstens nichts kaputt...
Bernd K. schrieb:> Die Notwendigkeit eines MPPT Step-Down Reglers wird oft> überschätzt.> Er macht Sinn, wenn die Panelspannung nicht zur Verbraucherspannung> passt.>> Bei den üblichen "12V Panels" ist die Modulspannung jedoch sehr gut an> einen 12V Akku angepasst. Beispiel:>> http://makeable.de/mlab/makeable/solarbox/images/beleuchtungsstaerke.png>> Die MPPT Spannung für alle relevanten Beleuchtungsstärken liegt hierbei> recht gut bei 15V. Abzüglich der Rückstromdiode erhalten wir die> perfekte Ladeendspannung für eine Bleiakku von 14,4V. Ein Regler mit> seinen geschätzten 80...85% Effizienz würde die Bilanz eher> verschlechtern.> Ok, ein wenig Elektronik ist dennoch erforderlich, um den Akku zu> trennen, wenn er voll ist.>> Nun zur Frage:> Ich würde das Panel direkt an die Kühlbox anschließen. Die Peltier> Elemente werden vom Solarpanel Strom ziehen und die Spannung passend> einbremsen. Bei sehr hoher Beleuchtungsstärke könnte es allerdings> erforderlich werden, eine Leistungs-Z-Diode mit etwa 14V parallel zum> Panel zu schalten, damit keine Überlastung auftritt.
Wenn ich das direkt drangeklopft hab, war auch Spannungseinbruch, sobald
das Panel nicht perfekt bestrahlt wurde...
Ben B. schrieb:> Okay... ich muß leider feststellen, Du tust doch nicht nur so.> Tut mir echt leid für Dich.>>> Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein>> Kurzschluss kein Problem.> Gegen-Doof-Getue: Du kannst das Modul rückwärts bestromen oder einen> Mikrowellentrafo anschließen. Schon wird es überlastet.>>>> Damit spart [man] die Verlustleistung der Schottky-Diode ein.>> Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut>> wie keine Rolle.> Auch das ist in dem Zusammenhang leider falsch. Die betroffene> Schottky-Diode eines Step-Down-Wandlers sieht den (gepulsten)> Sekundärstrom, allein der ist für die Erwärmung der Diode> verantwortlich. Die Solarspannung spielt dafür keine Rolle, die bekommt> die Diode in Sperrrichtung (wobei durch sie kein nennenswerter Strom> fließt) und solange sie diese sperren kann, wird sie davon nicht warm.>> Folglich könnte ich einen Solar-Laderegler auf dieser Schaltungsbasis> aufbauen, der mit 300V Solarspannung arbeitet und einen 12V-Akku mit> 100A lädt. Trotz der hohen Solarspannung würde ich an der Diode eine> Verlustleistung von 40..50W erwarten, entsprechend 0,4..0,5V> Flußspannung.>> Edit @Bernd:> Meine Versuche waren damals besser als Deine Darstellung, vor allem wenn> man den Solarstrom auch verbraucht und nicht dauernd 14,4V> Ladeendspannung hält. Ich hatte damals etwa 120W gemessene> Spitzenleistung von den Solarmodulen, die Verwendung des MPP-Trackers> brachte am Akku mindestens 1A mehr Ladestrom. Den genauen Wert weiß ich> nicht mehr, aber es war deutlich mehr als "lohnt sich nicht". Die> MPP-Spannung ist auch nie auf 15V abgesunken, ich habe nur extrem selten> und bei sehr heißem Wetter (und demzufolge heißen Modulen) Werte knapp> unter 17V gesehen, normal waren etwa 17,5V.
Exakt, ich möchte eigentlich meistens den kompletten Strom (bei nicht
perfekter Bestrahlung) direkt verbrauchen, und wenn wirklich mal 80W
rauskommen könnten, den halt verfallen lassen - nicht speichern...
Michael B. schrieb:> raphrav schrieb:>> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.>>>> Gesagt, getan: Ich hab ein 80W-Solarpanel bestellt>> Wohin soll die maximale Power denn, wenn die Sonne wirklich mal richtig> scheint ?>> In Deutschland zwar kaum, aber man fährt ja in Urlaub zur Sonne hin, da> können schon mal tatsähclih die beworbene 80W aus deinem Panel kommen,> sogar bis 104 W sind theoretisch möglich (ok, nur ohne Staub auf dem> Panel).>> Du brauchst keinen MPP, sondern einen bis-zu-32W Vernichter.>> Das Solarpanel kann direkt an die Kühlbox, der Lüfter läuft zwar erst> bei höherer Spannung an, aber der Peltier arbeitet schon bei geringere> Spannung, mit aller Leistung die das Panel liefert (und hat bei der> geingen Leistung noch lkeine Lüfterunterstützung nötig).>> Also sehr gut angepasst, nur etas zu viel Power.
Hä? Und aus einer Steckdose kommen auch immer 3680W, weil die 230V mit
16A abgesichert sind? Selbst wenn nur ein 5W-USB-Charger dranhängt?
Nein, und das ist hoffentlich allen sonst klar:
Wenn wirklich mal 80W oder gar 104W theoretisch im Rohr wären, beißen
die sich an der dann steigenden Eingangsimpedanz des Konverters (sofern
er eine begrenzte oder sogar feste Ausgangsspannung hat) die Zähne aus,
der Strom wird schlicht begrenzt. Da muss gar keine elektrische Leistung
vernichtet werden, weil die dann schlicht gar nicht entsteht (sondern
die Sonne statt Elektronen zu schubsen halt das Panel ein bisschen
erwärmt)
Die Beleuchtung verändert den MPP nach meinen Erfahrungen gar nicht so
massiv, die verändert nur den Strom, den das Modul erzeugt, weniger die
Spannung. Die Spannung ändert sich recht stark mit der Erwärmung und
Abkühlung der Module. Es sind halt elektrisch einige in Reihe
geschaltete Si-Dioden und man sieht am Ausgang die Summe ihrer
Flußspannung sowie die genauso aufsummierte Veränderung.
Also wenn Du ein Solarmodul an einem bewölkten Tag ins Licht packst,
hast Du auch die volle Leerlaufspannung, aber so gut wie keinen Strom.
Heißt, bei Belastung bricht sofort die Spannung ein.
Bei voller Sonneneinstrahlung bricht die Spannung bei Belastung erstmal
nur sehr langsam ein und ab einem bestimmten Punkt immer schneller,
während der entnommene Strom kaum noch steigt. Der MPP liegt knapp nach
dem Punkt, an dem die Spannungskurve recht schnell zu fallen beginnt. Am
MPP hat das Modul fast seinen vollen Strom erreicht (der Kurzschlußstrom
liegt nicht weit darüber) und die Spannung ist noch nicht so weit
eingebrochen, daß die Leistung (=U*I) wieder absinkt.
raphrav schrieb:> Hä? Und aus einer Steckdose kommen auch immer 3680W, weil die 230V mit> 16A abgesichert sind? Selbst wenn nur ein 5W-USB-Charger dranhängt?> Nein, und das ist hoffentlich allen sonst klar:> Wenn wirklich mal 80W oder gar 104W theoretisch im Rohr wären, beißen> die sich an der dann steigenden Eingangsimpedanz des Konverters (sofern> er eine begrenzte oder sogar feste Ausgangsspannung hat) die Zähne aus,
Es gibt keinen Konverter, wenn man Peltier-Kühlbox direkt an das Panel
anschliesst.
> der Strom wird schlicht begrenzt. Da muss gar keine elektrische Leistung> vernichtet werden, weil die dann schlicht gar nicht entsteht (sondern> die Sonne statt Elektronen zu schubsen halt das Panel ein bisschen> erwärmt)
Die Sonne mit ihren Photonen setzt IMMER ein Elektron im Panel frei. Die
einzige Entscheidung, die du hast ist, ob du das Elektron über die
elektrschen Anschlüsse abnimmst, oder ob du es im Panel über die in
Leitrichung befindlichen PN-Übergänge der PhotoDioden abfliessen lässt.
Letztes passiert aber nur dann, wenn die Spannung am Ausgang steigen
kann, im Extremfall bis hin zur Leerlaufspannung des Panels.
Wenn es ohne Akku sein soll:
- ein 60-Zellenmodul mit ca. 180W oder mehr,
- einen StepDown-Regler auf 12V mit "Weitbereichseingang" von ca. 20V
bis ca. 50V und mindestens 50W Abgabeleistung.
Wenn die Sonne scheint, das Modul immer schön ausrichten.
Blackbird
Campingkühlschrank kaufen, der mit Gas betrieben wird.
Diese komischen Autokühlboxen haben einen unterirdischen Wirkungsgrad.
Da dauert es doch Tage bis man mehrere kg Getränke und Essen
runtergekühlt hat.
Heya,
Stimmt, der MPP wandert nicht... Aber dennoch muss ich in genau dem Fall
mit dem Tastverhältnis des Konverters runter, dass die Spannung an der
Kühlbox und damit ihre Leistungsaufnahme runter geht, sodass die
Spannung eben nicht einbricht.
Und auch richtig, würde ich die Kühlbox direkt anschließen, müsste ich
mir die Gedanken mit "Leistung wohin" machen bzw. einfach mal testen,
was diese dauerhaft bei einer höheren Eingangsspannung macht, die ihre
Leistungsaufnahme auf die 80W oder mehr einstellt (vermutlich gar nichts
außer stärker kühlen). War aber nie meine Intention und hatte ich auch
nur kurz testhalber so, will ich auf Dauer auch nicht. Warum auch, wenn
ich einen 15A-Konverter mit >90% Wirkungsgrad heutzutage nachgeschmissen
bekomme?
Und ja, das war ja auch meine Idee mit der "Überdimensionierung" des
Panels - deswegen ja auch ein 80W-Exemplar und keins mit 50W...
Scheinbar zu wenig, aber 180W wären mir dann doch ein bisschen
groß/schwer/teuer. Bin ja schon erschrocken, als das Paket mit dem
80W-Teil kam...
Und nein, es wird auch kein Gaskühlschrank. Noch einmal: Die Box macht
bisher ihren Job (der eben nicht "ruckzuck alles auf 5°", sondern
"möglichst kosten- und gewichtseffizient die 40°-Spitzen abfangen"
heißt) hervorragend. Diese steht nicht zur Debatte.
Und auch die Solarzelle steht nicht (mehr) zur Debatte, da sie
prinzipiell zufriedenstellend funktioniert, zumindest mit 6V bei wenig
Sonne/Hitze/Licht und mit 12V bei vollem Feuer. Ich brauche nur noch die
"Automatik".
Grüße,
Raph
Mein erster größerer Versuch wird nun:
- Den Konverter reverse engineeren, sodass ich genau weiß, wie er auf
das regelnde Poti reagiert.
- Die Spannung bricht bei Überlast auf gut 3V ein und wird im
Maximalfall auf 12V gestellt - also sollte ein 3V3-ProMini durchgehend
laufen, wenn er damit über RAW versorgt wird.
- Konverter standardmäßig/minimal auf 6V stellen (weniger macht keinen
Sinn, weil dann die Sonne hinreichend wenig scheint, sodass auf Kühlung
verzichtet werden kann)
- Der ProMini grätscht zyklisch in das Regelpoti und stellt damit die
Spannung des Konverters hoch oder runter (wie, wird sich zeigen), um die
Spannung per ADC auf Einbrüche zu überprüfen und entsprechend
nachzustellen (repeat)
Was haltet ihr davon?
Wenn das nicht klappt, werde ich über einen Tracker wie weiter oben
beschrieben nachdenken.
> Die Temperaturen sommers tagsüber im Auto> kennt ihr ja, und wenn die Sonne auf ein (gutes) Zelt knallt,
Tipp aus meiner Festival-Zeit: Der Campingplatz ist doch vermutlich
Gras, und das Auto parkt neben dem Zelt? Dann das Bier unter das Auto
ins feuchte Gras.
Selbst wenn das Gras eher trocken ist bleibt das Bier dort wesentlich
kühler als an allen anderen Plätzen.
Wenn deine Peltier-Kühlbox nicht zu groß ist oder ihr ein
geländegängiges Auto habt, dann unter das Auto mit dem Teil.
raphrav schrieb:> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.
Da stell sich die Frage ob die Lüfterleistung bei z.B. 8V halbwegs zur
Wärmeabgabe des Peltierelement bei 8V passt..
Heya,
ohne weiter gekommen zu sein (Zeit...) bleibe ich hier auf dem
Laufenden:
asd schrieb:>> Die Temperaturen sommers tagsüber im Auto>> kennt ihr ja, und wenn die Sonne auf ein (gutes) Zelt knallt,>> Tipp aus meiner Festival-Zeit: Der Campingplatz ist doch vermutlich> Gras, und das Auto parkt neben dem Zelt? Dann das Bier unter das Auto> ins feuchte Gras.> Selbst wenn das Gras eher trocken ist bleibt das Bier dort wesentlich> kühler als an allen anderen Plätzen.> Wenn deine Peltier-Kühlbox nicht zu groß ist oder ihr ein> geländegängiges Auto habt, dann unter das Auto mit dem Teil.
Auto ist tatsächlich eingeschränkt geländefähig. Aber das reicht leider
nie, dass eine 30l-Box drunter geht (23cm Bodenfreiheit vs. kürzeste
Kante der Box 29cm)
Nebenbei ist Gras nur einer von möglichen Untergründen - haben auch mal
Sand, mal Kies, in den Bergen muss die Karre manchmal auf Fels, um das
bisschen Grasfläche dem Zelt zu lassen und im Mittelmeerraum hast du oft
nur eine traurig-trockene Erinnerung an Gras.
Nebenbei ist das eine Lösung für paar Stunden, aber nicht für mehrere
Übernachtungen.
Bierkühlers DN250 schrieb:> raphrav schrieb:>> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.>> Da stell sich die Frage ob die Lüfterleistung bei z.B. 8V halbwegs zur> Wärmeabgabe des Peltierelement bei 8V passt..
Guter Punkt... Werde die warme Seite besonders im Auge behalten, danke
für den Tipp!
Heya,
Lothar J. schrieb:> Dein Modul ist zu klein! Fehlkauf.>> Da hilft alles "Anpassen" nicht.>> Beim nächsten Mal, vorher rechnen oder fragen.>> Blackbird
Wie bitte? In dem Fall nochmal zusammengefasst:
- Bei voller Einstrahlung klappt's - also nicht zu klein
- Bei reduzierter Einstrahlung klappt's auch, wenn ich mit der
KB-Leistung/Spannung runter gehe - also auch nicht zu klein.
Das einzige, das fehlt, ist die automatische Anpassung an die
Bedingungen und dann ist alles tutti :-)
Auch wenn du dich wiederholst...
80W gibts bei STC (Standard Test Condition): Einstrahlung 1.000 W/m²,
Modultemperatur 25 °C , in DE schaffst du sehr selten 1.000 W/m²
https://de.wikipedia.org/wiki/Globalstrahlung . Geht man nun von den max
900 W/m² aus, dann sinds schon 10% weniger. Dann den
Temperaturkoeffizienten ist bei den neusten Modulen bei Pmpp [%/°C]
-0,36. Das Modul wird mehr wie 60 C warm also 35 mal 0,36 % weniger .
Dann dein Book DC/DC der hat auch nicht mehr wie 95% Wirkungsgrad.
80W *0,9 (900W/m2) = 72W
72W *0,874 (35mal 0,36% sind 12,6% weniger) = 62,928 W
62,928 W + 0,95 = 59,78W
Du hast also unter den Besten Bedingungen ca 60W. Das aber nur wenn
alles supi ist, eher weniger da 60 C und 900 W/m² und 95% des DC/DC die
Beste Annahme ist.
Ich habs früher so gelernt Verbraucher W mal 2 als min W des Moduls
(ohne Puffer) ausgelegt bei z.b Wasserpumpen, haben wir das meist mal 3,
wegen "Anlaufstrom" und offt im Sommer bissl diesigem Himmel.
Heya,
folgende Gedanken: Faktor 2 schaffe ich nicht ganz, aber immerhin
80W/48W=1.67.
Für Faktor 2 müsste ich die KB halt auf 40W laufen lassen, sollte auch
kein Thema sein - wie gesagt: Wenn die nicht voll läuft, ist das auch
kein Thema! Nur generell laufen sollte sie halt...
Anlaufstrom hab ich bei einem Peltierelement (ja, plus Lüfter) auch
kaum/keinen.
Heya,
also, in Vergessenheit ist das ganze nicht, hat halt nur nicht Prio 1a.
Aber heute hab ich da mal weiter geforscht...
Der Konverter ist seziert, er enthält den XL4016, Beschaltung richtet
sich im Wesentlichen nach dem Datenblatt.
Kurzfassung seiner Regelung: Der hat eine 1,25V-Spannungsreferenz, der
Ausgang einen Teiler und dann wird verglichen... Richtig, kennen wir
woher nochmal? Klassiker, LM317...
Also muss das doch zu knacken sein, mit einem Arduino, der als
Eingangsgrößen Uin und Uout des Konverters hat und irgendwie da rum
stellt.
Erste Idee: Der gibt einfach seine eigenen 1,25V aus, die auf den FB-Pin
des XL4016 gehen. Soll die Ausgangsspannung rauf, halt ein bisschen
weniger, soll sie runter, ein bisschen mehr. Aber angesichts der
eklatanten Geschwindigkeitsunterschiede von Arduino-Schleife
(ms-Bereich) und Regelung im XL4016 (wohl eher so µs) eine ziemlich
schlechte Idee, denk ich mal.
Nächste Idee, und jetzt wird's interessant:
Statt eines Teilers hängt ein Differenzverstärker mit In+ an Uout, der
Uout so runterverstärkt, dass irgendwo um Uout=8V 1,25V rauskommen, die
dann an den FB gehen, sodass der XL4016 auf 8V regelt. Der Arduino hängt
am In- und wenn er aufgrund seiner Eingangswerte (wieder Uin und Uout
des Konverters) meint, dass da mehr als 8V gehen, zieht er etwas von den
1,25V ab, sodass der Konverter mehr Stoff gibt.
Geht dann Uin runter, lupft der Arduino wieder das Pedal usw usf.
Meint ihr, das wird regelungsmäßig stabil? Zum einen ist die schnellste
OP-Schaltung langsamer als ein Teiler, zum Anderen wird der Offset
(zwischen den 8V und meinetwegen 12V) ja nicht konverterschnell, sondern
nur arduinoschnell geregelt...
Das einfachste wäre, Du wuerdest irgendeine kleine Solarzelle, die kann
auch aus einer alten Gartensolarleuchte stammen kann, mit an das Panel
montieren. Von dieser Zelle mißt Du den Kurzschlussstrom und in
Abhängigkeit davon wird die Ausgangsspannung des DCDC-Wandlers
gesteuert. Und dafür reicht Dir dann ein simpler Operationsverstärker.
raphrav schrieb:> Und ja, das war ja auch meine Idee mit der "Überdimensionierung" des> Panels - deswegen ja auch ein 80W-Exemplar und keins mit 50W...> Scheinbar zu wenig, aber 180W wären mir dann doch ein bisschen> groß/schwer/teuer. Bin ja schon erschrocken, als das Paket mit dem> 80W-Teil kam...
Es gibt 300w Panels schon für um die 130€.
Die Idee von Dieter mit der zusätzlichen kleinen Solarzelle hat mich
auch auf eine andere Lösung gebracht, d.h was dahinter kommt.
Da die Kühlbox nahezu einen ohmschen Verbraucher darstellt ersetzt man
den Step-Down Regler, man braucht nur noch die Induktivität und den
MOS-FET Schalter. Diese wird dann mit dem Taktverhältnis angesteuert,
das sich aus der Höhe des Kurzschlußstroms der kleinen Solarzelle
einstellt.
Das Tastverhältnis sollte zu Beginn auch etwas niedriger ausfallen und
wird erhöht wenn die Eingangsspannung von der Haupt-Solarzelle noch
genug Reserve hat.
Ebenfalls wird die anstehende Spannung am Verbraucher gemessen. Ist
diese zu hoch, wird das Tastverhältnis runtergefahren. Folglich steigt
zwar die Spannung am Solarmodul, aber der Verbraucher wird so geschützt.
Das Ganze wird denn per Mikrocontroller bzw. Arduino ständig überwacht
und gesteuert.
Heya,
mhmm, so cool diese Idee ist - weiß nicht, ob das als Gesamtpaket am
einfachsten wäre: Dann müsste ich ja sicherstellen, dass die beiden
Solarzellen identisch ausgerichtet sind, ich müsste Messreihen
(Kurzschlussstrom der kleinen Zelle gegenüber Verhalten der Großen)
erstellen und im Arduino hinterlegen, Teilabschattung könnte ich auch
nicht berücksichtigen usw - ich glaube, da ist es einfacher, wenn ich
den Arduino sowohl Solarzellenspannung als auch die der Kühlbox messen
lasse und er dann den Konverter so regelt, dass die Kühlboxspannung
etwas kleiner ist als die Zellenspannung sowie bei Zellenspannung unter,
meinetwegen, 9V die Kiste runterfährt.
Die hauptsächliche Frage, die ich mir im Moment stelle, ist ja auch die
der Stabilität: Ist es überhaupt realistisch, dass der oben beschriebene
Eingriff mittels Subtrahierer stabil läuft und am Schluss die Chose
nicht einfach wild zwischen Umin und Umax schwingt (saubere
Programmierung im Arduino vorausgesetzt)?
raphrav schrieb:> die beiden Solarzellen identisch ausgerichtet sind,
Wenn Du da fünf bis 10 Grad daneben liegst, ist egal da der Fehler dann
meist noch unter 5% wäre.
> Teilabschattung
Betrifft nur die kurzen Übergangszeiten. Läßt sich daher meist
vernachlässigen.
> nicht einfach wild zwischen Umin und Umax schwingt
Eine MPP Regelung pendelt eigentich immer.
Die Kühlboxlast stellt eine Mischung aus Zehnerdiode (Gegenquelle) und
Widerstand dar.
Die einfachste Regelung wäre die Solarzellenspannung nicht unter einen
bestimmten Level fallen zu lassen und den DCDC-Wandler entsprechend zu
steuern. Dafür braucht man nur einen Operationsverstärker. Mit einer ZD
und Transistor ginge es sogar auch ausreichend.
Es fehlen übrigens die Angabe zu der Solarzelle, wie Leerlaufspannung,
Nennspannung und Kurschlussstrom.