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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie findet man die Sonne bei bedecktem Himmel (Solarkollektorsteuerung)


Autor: Ökufuzzi (Gast)
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Guten abend am letzten Tag des Jahres an alle.

Ich habe hier von einem Abrisshaus ein Kollektorfeld mit 6 x 1,5 Meter 
Vakuumröhrenkollektor in nahezu neuwergigem Zustand, 2 Getriebemotoren 
mit viel Power und 24 Volt Betriebsspannung, ein paar kleine Solarzellen 
aus Gartenleuchten, ein STK500, Kleinkram zum Motorsteuern und bis Mitte 
Februar Zeit, wegen Kurzarbeit in der Firma, wenn die ARGE nicht 
irgendwelche Weiterbildungsmaßnahmen anberaumt.

Nun aber zur Sache:
Die 6 Röhren habe ich auf ein Gestell gebaut, das mit den 2 Motoren 
nahezu in Halbkugelform geschwenkt werden kann. Die 4 kleinen 
Solarzellen habe ich mit ein paar kleinen OP Schaltungen an die ADC 
Eingänge eines ATmega16 gehängt und jeweils oben, unten, links und 
rechts am Kollektorfeld angebracht.

Solange die Sonne irgendwie sichtbar ist, führt der Mega16 das 
Kollektorfeld auch einigermaßen mit kleinerem Schwingen der Sonne nach.

Nun ist mir aber bei der Solaranlage auf dem Haus aufgefallen, das auch 
bei stärker bedecktem Himmel noch bis zu 30°C für die 
Heizungsunterstützung aus den Flachkollektoren auf dem Dach kommen.

Mein Röhrenfeld steht aber weit abgewand und kommt gar nicht auf die 
Idee, sich in die Sonne auszurichten.

Also habe ich die Grenzwerte für die Spannungsdifferenzen zwischen den 
Solarzellen verkleinert um schneller zu reagieren. Das Feld ist einfach 
nur planlos hin und hergefahren.

Nun die Frage an die Spezies unter euch:
Gibt es für den Privatmann beschaff- und bezahlbare Detektoren, die 
Infrarotstrahlung detektieren und mir so helfen könnten, mein 
Kollektorfeld nach der stärksten Infrarotquelle auszurichten ??

Das ganze ist "nur" Zeitvertreib, damit ich zwischen Bewerbungen 
schreiben, auf einen Anruf aus der Firma warten, das doch noch ein 
größerer Aufrag reingekommen ist und Weiterbildungsangebote anschauen, 
nicht im Kopf einroste.

Wenn es denn dann mal richtig gut klappt, dann kommt die Energie dann 
über den 2. Wärmetauscher unten im Solarspeicher in die Heizungsanlage.
(Bisher ist bei mäßig Sonne bis zu 75°C bei Ausrichtung auf die größte 
Beleuchtungsstärke möglich. Leider muß ich mit dem Experiment bisher die 
15000 Ltr. Wasser in der Regenzisterne heizen, weil ich erst die Technik 
sauber laufen haben will, bevor ich den Kollektor "ans Haus" 
anschließe.)

So, nun her mit den Ideen für die Infrarotausrichtung.

Guten Rutsch und ein Frohes Neues Jahr.

Der Ökofuzzi.

Autor: ... (Gast)
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Röhrenkollektoren haben doch gerade den Vorteil, dass sie aus allen 
Richtungen die Wärmestrahlung aufnehmen können. Was willst du die noch 
nachführen?
Ansonsten würde ich das wie bei Photovoltaikanlagen mit 
Sonnenstandstabellen machen.

Autor: Ökufuzzi (Gast)
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Nicht ganz aus jeder Richtung,

die Kollektoren hier haben in der Röhre so eine schwarze gewellte Platte 
an dem Rohr für das Medium in der Mitte und sind nur ca. 100° weit 
reflektierend beschichtet unten.

Das mit der Sonnenstandstabelle klingt gut, aber dann muß ich ja mit 
Gebern, Uhrzeit und solchen Parametern arbeiten. Soweit bin ich aber 
noch nicht mit dem Programmierwissen.

Der Ökofuzzi

Autor: MaWin (Gast)
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Gerade bei Röhrenkollektoren lohnt eine Nachführung nicht.
Man sucht sich bei der Montage aus, ob man maximalen ertrag im 
Jahresverlauf haben will, oder maximale Leistung im Winter, und baut die 
Kollektoren entsprechend an.

Ansonsten: Die Sonne gehört zu den bemerkenswerten Dingen mit guter 
Zuverlässigkeit - sie geht jeden Morgen auf und wander über den Himmel, 
man kann die Uhr damach stellen....
Also kann man auch per Uhrzeit nachführen.

Aber keine Dreh-Mechanik überlebt die ca. 30 Jahre die so ein 
Kollektorfeld durchhalten sollte. Man baut sich also einen 
Sollbruchstelle mit einzukalkulierendem hohem Reparaturaufwand.

Autor: IRdetector (Gast)
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Ob vielleicht ein Wärmefühler im Brennpunkt eines Parabolspiegels dazu 
ausreicht?

Also beispielsweise ein DS18B20 ("B" - 12bit, ca. 0.1°C Auflösung) im 
vormaligen LNB-Gehäuse, und im Brennpunt der von einer ausedienten 
Sat-Schüssel gesammelten Wärme-Strahlung?

Möglicherweise ist ein zweiter identischer Sensor erforderlich, der die 
Temperatur des LNB-Gehäuses (also die momentane Lufttemperatur misst). 
Zur Positionierung wird dann die Differenz zwischen beiden Sensoren 
ausgewertet.

MfG

Autor: Bernadette (Gast)
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Drehe deine Kollektoren mit einem kleinen Synchronmotor in 12h um 180°, 
entgegengesetzt der Erddrehung, d.h. nach Westen.

Wenn es dunkel ist, drehst du sie mit einem anderen Motor wieder in die 
Ausgangsposition zurück.

Läuft ohne Sensor und sehr genau.

B.

Autor: Ökofuzzi (Gast)
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Hallo Bernadette,

das muß ich mal ausprobieren ... Allerdings habe ich keinen 
Synchronmotor der die ca. 30 kg der Konstruktion bewegen kann. Aber wenn 
ich einen Timer im Mega16 laufen lasse, der alle 60 sek. den 
Getriebemotor für x sec. laufen lässt, sollte das auch klappen ...

Dann noch mit den 4 Zellen feststellen, das nicht nur eine Wolke dunkel 
macht und bei völliger Dunkelheit bis auf Endschalter zurück in 
Ruhestellung.

Ich werde mir die Idee mal durch den Kopf gehen lassen.

Ökofuzzi

Autor: Nitram L. (nitram)
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Ökofuzzi schrieb:
> .... Aber wenn
> ich einen Timer im Mega16 laufen lasse, der alle 60 sek. den
> Getriebemotor für x sec. laufen lässt, sollte das auch klappen ...

Lass deinen Motor lieber jede halbe Stunde für einen Moment laufen, das
verlängert die Laufzeit, und bei deinen Röhren wirst du eh keinen
Unterschied bemerken...

nitraM

Autor: Thilo M. (Gast)
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Erst mal vorab: wir bauen thermische Solaranlagen nebenberuflich.

Was für Kollektoren sind das denn (Hersteller, Typ oder Foto)?
Es gibt viele unterschiedliche Typen und Aufbauten dieser Teile.
Wie hast du die denn angeschlossen, dass die nachführbar sind?
Dir ist schon bewusst, dass die flexiblen Schläuche -30°C bis +230°C und 
10 bar Druck aushalten müssen? Die Anlage fällt unter die 
Dampfkesselverordnung 
http://beck-online.beck.de/default.aspx?vpath=bibd... 
und darf nur von zugelassenem Personal gebaut werden. - nur so zur 
Kenntnisnahme, das Ding kann gefährlich werden -

Normalerweise musst du die Röhren nicht nachführen, aufgeständert auf 
60° und Ausrichtung ca. 10° nach Westen (von Süden aus gesehen) sollte 
den optimalen Ertrag liefern. Zu beachten ist auch die Durchflussmenge 
durch das Kollektorfeld, das hängt natürlich stark vom Typ ab.

Autor: portside (Gast)
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Die Richtung (Azimut) und Höhe der Sonne errechnet sich aus dem 
geographischen Ort. Die Genauigkeit die man zur Kollektorsteuerung 
braucht erreichte man in der Schifffahrt schon vor 200 Jahren.

Autor: ... (Gast)
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Thilo M. schrieb:
> und darf nur von zugelassenem Personal gebaut werden.

Ja, wenn du als Firma sie baust. Wenn er das für sich selbst baut, ist 
er selbst dafür verantwortlich. Da greift deine Dampfkesselverordnung 
nicht.

> dass die flexiblen Schläuche -30°C bis +230°C und 10 bar Druck aushalten
> müssen?

Das allerdings sollte ihm bewusst sein.

> Normalerweise musst du die Röhren nicht nachführen, aufgeständert auf
> 60° und Ausrichtung ca. 10° nach Westen (von Süden aus gesehen) sollte
> den optimalen Ertrag liefern.

Mein reden von Anfang an.

Autor: Ulrich (Gast)
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Ein Nachführen wird sich für die Normalen Kollektoren nicht lohnen. Da 
nimmt man lieber einen mehr, ggf. auch einen nach Südosten, und einen 
nach Südwesten.

Sinnvoll wäre es höchstens wenn man wirklich Focussierende Kollektoren 
hat, also so einen Art Parabolrinne. Nachführen muß man da aber nur mit 
der Jahreszeit, und das nur recht wenig. Sonst gilt vermutlich auch da, 
lieber etwas mehr Fläche als die Drehmechanik.

Ab einer gewissen Größe wird die Dampfkesselverordnung auch dann 
greifen, wenn man das privat aufbaut, denn gefärdet sich und ggf. auch 
Passanten.

Autor: I. E. (anfaenger69)
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Sollte das mit dem Motor ein paar Sekunden laufen lassen zu ungenau 
werden, dann verpass der Achse einen Potentiometer oder 
Incrementalgeber. Dann weisst Du immer genau, an welcher Position Du 
gerade bist.

Wenn Du es noch genauer haben willst, dann passt Du Dich der 
Sommer/Winterzeit an, indem Du an einem sonnigen Tag die ermittelte 
Position halbstündlich abspeicherst und sie an einem bewölkten Tag 
einfach blind wiederherstellst.   :c)

Autor: Papa Q. (papa_q)
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Schaffen das die Bienen nicht auch, indem sie mit nem Polfilter und 
sichtbarem Licht arbeiten ?

Autor: Nick Müller (muellernick)
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Diffuse Strahlung hat keine Richtung, also gibts auch nichts 
nachzuführen.


Gruß,
Nick

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Gerd B. schrieb:
> Schaffen das die Bienen nicht auch, indem sie mit nem Polfilter und
> sichtbarem Licht arbeiten ?

Aber die leben nur ein paar Wochen, wer soll die dauernd austauschen? 
:-)

Autor: Thilo M. (Gast)
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Also wenn's um die Nachführung mit berechnetem Sonnenstand geht:
Beitrag "Sonnenstandberechnung mit Atmega 8"

Trotzdem würde ich thermische Kollektoren nicht nachführen.

Autor: Peter (Gast)
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Die Sonnenposition kann man sich ausrechnen:
http://rredc.nrel.gov/solar/codesandalgorithms/spa/

Dass es bei diffuser Strahlung nichts nachzuführen gibt, unterschreib 
ich - allerdings ist die von Wolken gestreute Strahlung selten ideal 
diffus, hat immer noch eine starke Richtungskomponente.

Ausserdem kann man mit einer Nachführung die projizierte Kollektorfläche 
konstant halten.

Für eine thermische Solaranlage gilt aber nach wie vor: KISS-Prinzip 
beachten(http://de.wikipedia.org/wiki/KISS-Prinzip)! Das Ding soll ja 
nicht nur einmal funktionieren, freuen und fertig, sondern eigentlich 
willst Du dass das Ding Jahrzehnte mit minimalem Aufwand funktioniert 
und liefert.

Ein statischer Aufbau mit dafür besserer Isolation kann besser 
funktionieren als ein bewegter Aufbau!

Wenn es deine Steckenpferd-Bastel-Anlage ist, und du unbedingt von 
ausgetrampelten Pfaden abweichen willst:
es gibt im dt. Osten eine Gruppe Anlagen, die ohne Frostschutz im 
Wasser, dafür mit höherem Wirkungsgrad arbeiten. Der Kollektorteil ist 
ohne Wassertaschen und mit minimalem Flüssigkeitsinhalt ausgeführt. Bei 
Frostgefahr wird der Dachkollektor von der Anlage abgetrennt und das 
Wasser in die Dachrinne geblasen. Frostgefahr gebannt - Wirkungsgrad 
hoch. Wenn Du das jetzt noch betriebssicher ohne Pressluft hinbekommst, 
bist du König (Druckluft ist im Betrieb so ungefähr die teuerste 
Energieform, die es gibt...).

Dann gab es mal folgende Website:
http://www.websitewiki.de/Passivhaus-aktiv.de. Deren Solaranlage lief im 
Winter besser als die anderen, weil er mit warmen Wasser aus seinem 
Speicher vormittags (bei klarem Wetter!) per Knopfdruck die 
Schneeschicht von den Kollektoren tauen konnte, und nachmittags schon 
wieder mehr Energie im Speicher hatte als andere, weil deren Kollektoren 
immer noch betaut waren.

Insgesamt mach es bei thermischen Anlagen meist mehr Sinn, diese auf 
optimalen Betrieb in der kältesten jahreszeit Jan/Feb auszurichten, als 
auf optimalen Betrieb im Juli/August, wenn Du eh nicht weisst, wohin mit 
der Wärme. (Obwohl auch hier wieder, 8 km von hier, der mittlerweile 
verstorbene Windrad/Solaranlagen/Wärmepumpen-Experte Heinz Schulz die 
überschüssige Wärme im Sommer "einfach" in den Lehmstock unter seinem 
Haus eingespeist hat, damit er des Winters die Wärme wieder herausholen 
konnte => http://www.baukosten.com/oeko004.htm)

Du siehst, es geht noch eine Menge zu optimieren, aber das hängt vom 
Umfeld und den baulichen/geologischen Gegebenheiten bei Dir ab.

Bei einer Solaranlage kann man sagen, daß diese einfacher und stabiler 
ausfällt, wenn man vorher ausführlich gerechnet hat - und umgekehrt.

Aus dem Bauch raus würde ich sagen, daß man sich das mehr als einmal 
überlegen sollte, diese bewegbar zu machen, und zu welchen Zweck (max. 
Ertrag, Stillegen bei Erreichen der Stillstandstemperatur, 
Unwetterschutz, Reinigung)

Die Solarpositionsberechnung ganz oben kannst Dir trotzdem merken - für 
Heliostaten,etc ist diese ziemlich brauchbar.

Autor: Richard B. (richard7)
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Hallo

Was spricht dagegen die diffuse Strahlung einfach zu blockieren und nur 
gerichtet an die solarzellen zu lassen?
Ich würde die Solarzellen gegen Fotodioden austauschen und diese 
wiederum in kleine Pappröhrchen (Innen geschwärzt) einbauen.
Dadurch erhälst du eine sehr gerichtete punktuelle Lichtquelle. 
Ausrichtung is dann relativ einfach da du eine schwächer beleuchtete 
Seite erhältst. Wenn alle Sensoren den gleichen Wert haben ist die 
Anlage optimal auf die Sonne ausgerichtet.

mfg

Richard

noch ein frohes Neues

Achja noch eine Frage an die Solarthermiebesitzer - Was macht ihr im 
Sommer mit der überschüssigen Wärme wenn der Puffer voll ist? Ich dachte 
an einen Paraffinspeicher aber 6,5 k€ für 4000l sind mir etwas zuviel 
...
Kennt ihr kostengünstigere Methoden oder Materialien ?

Autor: Thilo M. (Gast)
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Wärmepumpe (Wasser-Wasser) und Wärmetauscherkörbe (1.5 .. 4m vergraben, 
Abstände zueinander 2m), da kann der Überschuss im Sommer unter die Erde 
verfrachtet und im Winter wieder geholt werden.

Die billigere Variante wäre eine Zisterne, in die der Überschuss 
gefahren werden kann, mittels Wärmetauscher kan die Wärme der Wärmepumpe 
zugeführt werden.

Das Alles macht natürlich nur Sinn, wenn die gesamte Heizung erneuert 
werden muss und sowieso Investitionen anstehen. ;)

Autor: Ökofuzzi (Gast)
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Wow, da sind ja mächtig viele Antworten zusammengekommen ...

Keine Ahnung, welcher Hersteller oder welche spezifische Ausführung.
Es sind Glasrohre mit 100 mm Außendurchmesser, Innen sind die ca. 100° 
breit reflektierend beschichtet und innen ist ein 10er Röhrchen mit 
breiten, mattschwarzen, gewellten Flügeln. Es sind 6 Röhren, 1,5 Meter 
lang.

Oben und unten sind die mit Überwürfen an ein Edelstahl Sammelrohr 
angeschlossen. Die mit Edelstahlgeflecht ummantelten Schläche haben 3/4" 
Innendurchmesser und im Moment Pumpe ich da mit wenig Druck und sehr 
wenig Durchfluß Wasser durch. Wenn ich gerade nicht mit den Kollektor 
"spiele", steht der hochkannt, ist leer und abgedeckt.

Die Drehmechanik ist noch nicht so weit, das man die auf einen 
Betonsockel hinter das Haus (Ein Bauernhaus aus 1937 mit fast 2000 qm 
Wiese dahinter, Eigentum) stellen kann. bisher ist die Anlage erst so 
ca. 4 bis 5 Stunden der Sonne ausgesetzt gewesen und hat das Wasser in 
der Regenzisterne dabei von 10°C auf 16°C geheizt. (Es ist ein 15000 Ltr 
Becken unter der Garage, ca. halb gefüllt.)

Für das Haus zu heizen habe ich eine Solaranlage mit 20,8 qm 
Kollektorfläche auf dem Dach, die hat eine Firma ausgelegt und 
aufgebaut.

Ich werde mich aber mal mit den nötigen Schutzmechanismen 
auseinandersetzen. Auch die erwähnten Sonnenstandstabellen werde ich mal 
näher durchlesen.

Vor allem muß ich sowieso mal mit meinem Heizungsbauer reden, wie die 
bestehende Anlage darauf reagieren wird, wenn ich da noch so "einen 
Brocken" zum Energieeintrag mit dranbastel.

Ich weiß bisher nur, das die Röhrenkollektoren bei dem momentanen Wetter 
beim Spielen wesentlich mehr bringen, als die 20,8 qm Flachkollektor auf 
dem Dach.

Der Ökufuzzi

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Suche hier im Forum nach dem Thread:


Sonne scheint oder Wolken ermitteln




Da hat schon einer sowas gebaut


Axel

Autor: link (Gast)
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Axel Düsendieb schrieb:
> Suche hier im Forum nach dem Thread:
>
> Sonne scheint oder Wolken ermitteln
>
> Da hat schon einer sowas gebaut
>
> Axel

Beitrag "Sonne scheint oder Wolken ermitteln"

Autor: ... (Gast)
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Ökofuzzi schrieb:
> im Moment Pumpe ich da mit wenig Druck und sehr
> wenig Durchfluß Wasser durch.

Dann werden sie wohl beim nächsten Frost kaputt sein. Da gehört 
Wärmeträger-Flüssigkeit rein. Ähnlich wie beim Auto, nur nicht auf 
Glykol-Basis.

Autor: Blafasel (Gast)
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Held vom Erdbeerfeld!

Autor: Thilo M. (Gast)
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... schrieb:
> Ähnlich wie beim Auto, nur nicht auf
> Glykol-Basis.

Doch, das Zeug ist schon auf Glykol-Basis. Nur lebensmittelecht (wegen 
Wärmetauschern in Trinkwasserspeichern). Darum kostet es ein paar 
Euronen mehr. Die Frostschutzgrenze sollte auf max. -20°C eingestellt 
werden (mit Glykomat nachmessen).

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