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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Innenwiderstand von Solarzellen


Autor: Thomas (Gast)
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Hi
Ich hab da mal eine frage.
Kann man den Innenwiderstand von Solarzellen im laufenden Betrieb 
ermitteln?
Leider kenn ich mich da nicht so aus.
MFG Thomas

Autor: Peter Diener (Gast)
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Hallo,

eine Solarzelle ist nicht ohmsch, man kann also nicht von einem globalen 
Innenwiderstand sprechen, der immer gilt. Man kann von einem lokalen 
Quellenersatzwiderstand sprechen, das wäre dann der differentielle 
Widerstand.

Dieser ist die Steigung an der IU Kennlinie am aktuellen Arbeitspunkt. 
Um diesen zu messen, musst due die Spannung im Arbeitspunkt leicht 
variieren, so dass sich ein neuer Arbeitspunkt einstellt, der nicht weit 
vom alten weg liegt. Dann berechnest du die Steigung zwischen diesen 
beiden Punkten.

Grüße,

Peter

Autor: Michael S. (e500)
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Hallo Thomas,

schau mal hier:

http://www.vision-ing21.de/downloads/solarzelle.pdf

Grüsse
Michael

Autor: Thomas (Gast)
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Hi
Danke für die kurze Erklärung und den Link. Aber leider bringt mich das 
nicht weiter. Ich suche ne Möglichkeit um zu überprüfen wie viele 
Solarzellen grade zu geschaltet sind. Und ich wollte halt nicht von 
jeder Solarzelle eine extra Leitung ziehen. Dies würde ach gar nicht 
gehen da der bestand ja immer variiert :-)
Deswegen habe ich gedacht es ist irgendwie möglich eine Konstante zu 
finden über die ich dann ermitteln kann wie viele Solarzellen grade 
angeschlossen sind.
Hat jemand ne andere Lösung für mein Problem?

MFG Thomas

Autor: Michael (Gast)
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Also nur aus den Spannung zur Verfügung stellenden Drähten der 
Solarzellen wirst du die Anzahl bestens schätzen können. Wie ist denn 
der derzeitige Aufbau? Wie werden die Zellen zugeschaltet? Vielleicht 
kann man da dann heraus ermitteln wieviele Zellen aktiviert sind.

Autor: Thomas (Gast)
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Die Solarzellen alle parallel geschaltet.
Und jede weitere Zelle wird an jeweils in der nähe liegenden Zelle 
angeschlossen.
Das heißt es kommen nur 2 Adern am Wechselrichter an. Deswegen suche ich 
ja eine Möglichkeit das irgendwie anders zu realisieren als über die 
Adern zahl.
MFG Thomas

Autor: Michael S. (e500)
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Hallo Thomas,

erzähl doch mal, was Du genau machen willst!
Also wenn ich das richtig verstehe interessiert Dich der Innenwiderstand 
gar nicht sondern Du willst wissen, WIEVIEL Zellen parallel hängen - 
richtig?

Wieso interessiert das eigentlich?

Eine Möglichkeit um zu erkennen, dass eine neue Zelle hinzugekommen ist 
wäre m.E. nach wie folgt: Du misst alle paar Sekunden/Minuten den 
Innenwiderstand und merkst Dir den Innenwiderstand bei dieser Spannung. 
Wenn sich der Innenwiderstand drastisch verringert (was ja bei einer 
Parallelschaltung passieren wird) hast Du ein Indiz dafür, dass eine 
Zelle dazugekommen ist.

Grüsse
Michael

Autor: Thomas (Gast)
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Ja genau ich will wissen wenn eine Zelle dazu kommt oder eine wegfällt.
Aber das mit dem Innenwiderstand kann ich doch eigentlich vergessen, da 
die Zellen ja immer einen anderen Innenwiderstand haben, wenn ich das 
richtig verstanden habe. Das heißt ja wenn eine große Wolke kommt gibt 
der mir direkt ne Meldung raus. Das will ich ja auch nicht. Die Meldung 
soll ja nur kommen wenn eine Zelle dazu kommt oder eine wieder wegfällt.
MFG

Autor: Michael (Gast)
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Na da wirst du aber nicht drum rum kommen als noch ne Leitung zu den 
Zellen zu legen. Das ist vergleichbar mit Batterien die man parallel 
schaltet. Woher will man aber wissen wieviele parallel geschaltet sind 
wenn man nur ne + und ne - Ader hat? Bei gleicher Last merkt man ja 
nichts wenn eine Zelle hinzu kommt (Annahme: Die Zellen sind nicht 
überlastet).

Als erstes Beispiel:

Eine Zelle liefere eine Spannung von einem Volt und einen Strom von 
maximal einem Ampere könne entnommen werden.

Als Last sei ein zehn Ohm Widerstand angeschlossen.

Es ist nun völlig wurscht ob eine Zelle oder hundert angeschlossen sind. 
Bei einem Spannungsfall von einem Volt über zehn Ohm wird den Zellen 
immer hundert Milliampere entnommen, das kann ja schon eine einzelne 
liefern.

Zweite Beispiel:

Eine Zelle liefere eine Spannung von einem Volt und einen Strom von 
maximal einem Ampere könne dann entnommen werden.

Als Last sei ein zehn Milliohm Widerstand angeschlossen.

Nun wird bei einem Volt hundert Ampere Strom angefordert.

Eine einzelne Zelle wäre hier überlastet, sie kann ja nur ein Ampere 
liefern. Das Zuschalten einer zweite Zelle würde den Strom, der in den 
Widerstand fließt, direkt verdoppeln. Mit jeder weiteren Zelle würde ein 
Ampere mehr fließen bis hundert Zellen angeschlossen sind. Das ist dann 
der Punkt bei dem die Ausgangssituation bei Beispiel eins erreicht ist, 
d.h. die hundererste und alle weiteren Zellen können so nicht erfasst 
werden.

Daraus folgt nun der logische Schluss, dass du nur über die beiden Adern 
nicht herausfinden kannst wieviele Zellen angeschlossen sind solange die 
Zellen nicht überlastet sind, du musst also ein Hilfskonstruck aufbauen, 
wie auch immer das aussehen mag.

Autor: Thomas (Gast)
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Mhh das ist Mist.
Schönen dank für die anschaulichen Beispiele.
Ich werd dann mal schauen wie ich es anders lösen kann.
Nochmals Danke für die Hilfe
MFG

Autor: Michael (Gast)
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Mir fällt da noch eine Idee ein, weiß aber nicht ob das klug ist.

Man könnte ja, sofern alle Zellen gleich sind, den Widerstand zunächst 
gezielt gegen Null gehen lassen und schaun wann die Spannung einbricht. 
Der Strom, der dann fließt durch den Strom den eine Zelle liefern kann, 
dividieren müsste dann in etwa die Anzahl der Zellen geben. Das Blöde 
daran ist halt nur, dass der Knick, bei dem die Spannung einbricht, 
nicht scharf sein wird sondern fließend. Hinzu kommt noch, dass so eine 
Solarzelle sehr von der Sonneneinstrahlung abhängig ist und somit auch 
den Strom den sie liefern kann wie auch ihre Spannung...ach, ich weiß 
auch nicht...denke die Idee wird nicht gar so gut sein aber wer weiß, 
vielleicht gibts den richtigen Schubser in die richtige Richtung ;)

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

sind das wirklich Zellen oder Module, die Du beobachten willst?
Was soll das denn werden, vielleicht bist Du ja gänzlich auf dem Holzweg 
mit Deinem Ansatz?

Wenn das reale PV an der Sonne ist: Da brauchst Du nur auf Transienten 
zu achten, denn die Einstrahlung ändert sich nicht innerhalb einer 
Sekunde um mehr als ganz wenige %.

Wenn man die Module kennt, die da zu- oder weggeschaltet werden, kann 
man ev. erkennen was genau gerade dran hängt. Mit der Einstrahlung 
ändern sich Strom, Spannung und Leistung im Mpp unterschiedlich. Das ist 
aber böse temperaturabhängig.
Anderer Ansatz: Zellen frei schalten und höhere Spannung als VOC drauf 
geben. Der rückwärtige Leckstrom könnte Aufschluss geben, wieviele da 
parallel dran sind.

Vermutlich gibt es aber einen viel einfacheren Weg Dein Problem zu 
lösen, welches Du aber ja nicht beschreibst.

Gruß,
Norbert

Autor: Gast (Gast)
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Also ich verstehe dein Problem nicht ganz.
Warum musst du denn unbedingt über die zwei Leitungen ermitteln wann 
eine Zelle dazu kommt und wann eine wegfällt? Beim Wegfall könnte man 
dein Vorhaben als Ausfalldetektor auslegen, aber beim Zuschalten... Wenn 
ein Techniker eine neue Zelle installiert, wird das doch auch über nicht 
elektronischem weg bekannt, oder nicht?
Was genau hat denn das ganze für eine Aufgabe?

Autor: Thomas (Gast)
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Zwischen der Versuchstrecke und den Solarzellen liegen knapp 50Meter und 
da dann der Verdrahtungsaufwand ziemlich groß wird wollte ich das ganze 
über die beiden vorhandenen Leitungen realisieren.

@ Gast
Wie ist das Gemeint mit Ausfalldetektor? Das würde mich ja schon einen 
stück näher ans Ziel bringen

MFG Thomas

Autor: Thomas (Gast)
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@Norbert
Sorry habe deinen Beitrag übersehen
Das soll sowohl für Zellen aus auch für Module sein. Aber auf keinen 
fall gemischt. Das mit der Einstrahlung hab ich auch schon mal überlegt. 
Aber was mache ich dann in späten Abend stunden wenn keine 
Sonneneinstrahlung mehr vorhanden ist?
MFG

Autor: Michael S. (e500)
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Hallo Thomas,

sag doch einfach mal WOZU Du das brauchst.
Das hört sich schon ein bischen dubios an muss ich gestehen.
Gut, beim "Wegnehmen" könnte man noch von Diebstahlschutz ausgehen (da 
würde sich aber auch mehr Aufwand lohnen) aber beim Anbringen? Ich nehme 
einfach mal an es geht nicht um Minidinger, da ist doch nicht einfach 
mal so jeden Tag eine neue Zelle drangemacht!?

Einziger Ansatz der mir noch immer gangbar erscheint: Innenwiderstand 
messen innerhalb kurzer Zeit hintereinander mit Kurzschlussmethode. ABER 
das wird bestimmt auch nicht so einfach gehen weil da wird ja auch Last 
dran sein und die mag es vermutlich nicht wenn die Spannung immer mal 
schön zu Messzwecken runtergezogen wird.

Grüsse
Michael

Autor: Thomas (Gast)
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Das ganze wird ein Versuchsaufbau. Die Zellen werden nicht Tag täglich 
gewechselt aber alle paar Tage kann das schon passieren und zu 
überprüfen wann ein Modul entfernt worden ist oder wieder angeklemmt 
worden ist wollte ich halt eine kleine Schaltung dafür aufbauen.
Es sind schon etwas größere Modelle aber welche stehen noch nicht fest.
Das mit dem Innenwiderstand hat sich ja eh erledigt, wie du ja schon 
erkannt hast kann ich nicht immer die Spannung runter ziehen.
MFG

Autor: Peter Roth (gelb)
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Wenn die Zellen alle gleich beleuchtet sind, bei einer "Referenzzelle" 
den Strom messen und aus Gesamtstrom/Referenzstrom die Anzahl Zellen 
berechnen.
Die Referenzzelle kann immer die selbe sein und sie muss auch gleich 
beleutet sein wie die anderen.

Nachts geht nix.

Aber parallelschalten ist nicht üblich, je höher die Spannung, um so 
leichter die weitere Verarbeitung... (gilt natürlich nicht bis 1MV)

Grüße, Peter

Autor: Mikrofun R. (mikrofun)
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Hallo Thomas,

es wäre gut, wenn Du mehr erklären würdest, wie das ganze aufgebaut ist. 
Solarzellen kommen normalerweise nicht von alleine irgendwo dazu, 
sondern werden (meist von einem Menschen) dazugebaut. D. h. dann wäre 
die Information leichter zu beschaffen als durch eine Messung. Ich nehme 
an, dass Du mit "Dazuschalten" nicht "Beleuchten" meinst.

Eine typische billige mc-Si-Solarzelle mit 156 mm Durchmesser erzeugt am 
Punkt maximaler Leistung übrigens so um die 7 Ampere. Wenn von 
derartigen Zellen viele parallel schaltest, brauchst Du schon SEHR dicke 
Kabel, um nicht über 50 m einen Großteil der Leistung wieder zu 
verlieren.

Eine Solarzelle hat zwei wichtige Widerstände:

1) Den Serienwiderstand, welcher ganz ganz grob der Kennliniensteigung 
bei der Leerlaufspannung entspricht.

2) Den Parallelwiderstand (Shunt), welcher recht genau der 
Kennliniensteigung im Kurzschlussfall entspricht. Dieser kann bei obiger 
Zellgröße im Bereich von wenigen Ohm (schlecht) bis zu einigen 100 Ohm 
liegen. Im Allgemeinen ist er bei jeder Zelle anders.

Ups: Während ich das hier schrieb, sind noch einige Postings 
dazugekommen....

Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

Ich glaube ich habe eine geniale Lösung:
Wenn jemand etwas dazu schaltet oder abklemmt, teilt er es Dir mit!
Über 50m Entfernung sollte das noch mit lautem Rufen funktionieren.
Wenn das nicht gehen sollte, erkläre bitte genau, warum nicht.

Gruß,
Norbert

Autor: Hmmmm (Gast)
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Um eine Frage zu beantworten : Eine Solarzelle ist eine Stromquelle, der 
Strom proportional zur Einstrahlung.

Autor: Thomas (Gast)
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Naja das mit dem rufen könnte funktionieren wenn ich da wäre :-)
Aber das ist nicht der fall.
Und über die Sonneneinstrahlung kann ich ja auch nicht gehen, denn in 
der Dunkelheit (abends) wird kein Spannung mehr erzeugt.
Und Information ob eine Zelle an oder ab ist soll mittels NGW100 auf 
einer Webseite zur Verfügung stehen damit ich von überall sehen kann wie 
viele Zellen dran sind und wann eine angeklemmt oder abgeklemmt worden 
ist.
Und damit man das über die gesamte Laufzeit auch Dokumentieren kann.
MFG

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