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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DIY Laderegler für Solarmodul


Autor: Müller-Lüdenscheid (Gast)
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Hallo zusammen,

ich bin gerade an der Konzeption einer Solarmodul-Steuerbox.
Am Rande, es sind folgende Funktionen geplant:
- Ausrichtung des Panels nach der Sonne
- Abdrehen des Panels falls keine Energie mehr benötigt wird
- MPPT - Regelung
- Ladestation für bis zu 10 Blei(-Gel)-Akkumulatoren

Nun habe ich 2 grundlegende Fragen die mir meine Internetrecherchen 
nicht definitiv beantworten wollen. Hoffentlich könnt ihr mir helfen.

1. Die meisten am Markt gehandelten Laderegler sind scheinbar so 
genannte Shunt-Regler, welche das Solar-Panel im Falle eines geladenen 
Akkus Kurzschließen. Dadurch soll (nahezu) keine Abwärme entstehen da P 
= U*I = 0*I
Andere Regler hingegen trennen das Solarmodul einfach ab, sodass an 
diesem ein Leerlauf hängt, also kein Strom.
Nun was ist denn nun für das Solarmodul besser?
Ich könnte mir ja vorstellen (weiß aber leider nix), dass es am bessten 
ist, das Modul an eine Minimallast zu hängen und so vielleicht 1W 
einfach zu verbraten, dadurch kann die Spannung nicht ins unermessliche 
steigen und das Modul wird vor der Selbstzerstörung durch Überspannung 
bewahrt. Andererseits fließt nicht der volle KS-Strom und das Modul wird 
meines Erachtens nach nicht so belastet. => längere Lebensdauer
Die meinungen im Imternet sind ja recht uneinig.
Was wisst ihr diesbezüglich?

2. So ein Maximum-Power-Point-Tracker (MPPT) sucht ja immer das 
Strom/Spannungs-Verhältnis, in dem das Panel gerade am meisten Leistung 
liefert, doch wie wird dieser Punkt bei wchselnder Beleuchtungsstärke, 
Temperatur, etc. bestimmt? doch nicht etwa durch Theorie und nen haufen 
Sensoren?


Ich bedanke mich schonmal für all das hier gepostete Wissen, Hinweise 
und Erfahrungen.

MfG
Müller-Lüdenscheid

Autor: MaWin (Gast)
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> Nun was ist denn nun für das Solarmodul besser?

Die zweite Variante benötigt einen spannungsfesteren Aufbau.
Allerdings sollte jeder Aufbau das Abfallen eines Kabels überleben.

> Ausrichtung des Panels nach der Sonne

Ein Panel soll 30 Jahre halten (LOL, gestern erst eins geseehn welches 
keine 5 auf dem Buckel hatte und schon vollkommen verrott 
(teidurchsichtig)).

Wie oft willst du die Drehmechanik in der Zeit reparieren und ersetzen ?

Wenn sie genau so lange halten soll, macht sie über 10000 
Bewegungszyklen. Wer das mit einem Motor und 1:100 Getriebe aufbaut, 
redet von 1 Millionen Umdrehungen. Da ist solider Maschinenbau angesagt, 
kein Hobbygebastel.

Ich bin fest davon überzeugt, daß weder MPP noch Nachführung sich 
finanziell lohnt.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hier mal ein konkretes Beispiel einer Nachführung:

http://www.sunways.eu/de/referenzen/grossanlagen/waldshut/

Kai Klaas

Autor: Christoph (Gast)
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Bist du hier schon weiter gekommen?
Ich bastel grade an einem Solarbrunnen und hab schon einiges 
recherchiert.

Ich will mit einem 20-40W Modul arbeiten und dieses auch einachsig 
nachführen. Die Nachführung ist dabei ganz simpel, ohne Logik: Ich nutze 
2 Solarzellen von Conrad

http://www.conrad.de/ce/de/product/191321/SOLARZEL...

Diese montiere ich an die Seite des Solarpanels, sodass sie 90° zur 
Modulfläche stehen. Beide Zellen schließe ich über Dioden jeweils anders 
gepolt an einen passenden 5V-Getriebemotor von Faulhaber
Ebay-Artikel Nr. 280550494028
Dieser dreht dann über ein Zahnrad das Solarpanel.

Sobald das Panel nicht mehr zur Sonne steht scheint die Sonne auf eine 
der Solarzellen und lässt dem Motor in die passende Richtung drehen, bis 
keine Sonne mehr auf die Solarzelle scheint und damit das Modul wieder 
genau zur Sonne zeigt.

Hier ein Video einer 2-Achs-Nachführung mit dem Prinzip:
Youtube-Video "solar tracker selfmade"
Was sich dabei als echt nervig herausgestellt hat ist die Suche nach 
passenden Zahnrädern. Ich hab leider keine aus Metall gefunden, nur aus 
Acetalharz. Aber das sollte halten. Das grosse Rad muss sich ja nur 
10.000 mal drehen in 30 Jahren.
Die Bedenken zur Mechanik von MaWin teile ich nicht.
1 Millionen Umdrehungen hört sich viel an, aber im Modellflug-Bereich 
arbeiten Getriebemotoren auch mit 15000-30000 Umdrehungen - pro Minute. 
Damit hat so ein Modellbau-Motor die 1 Millionen Umdrehungen in in grade 
mal 30 Minuten geschafft. Peanuts.

Zum MPPT hab ich eine tolle Seite hier im Forum gefunden:
http://www.timnolan.com/index.php?page=arduino-ppt...
Die realen Vergleichsmesswerte mit und ohne MPPT sind beeindruckend.
Statt 30W durch MPPT 38W rausholen - also ich finde, das lohnt sich.

Den MPPT-Teil will ich übernehmen, aber die Seite ist von einem 
Amerikaner, viele der Bauteile finde ich einfach in D nicht. Den 
Shunt-Monitor ersetze ich durch dne INA138 , aber auch diesen 
Motortreiber IR2104 zur Steuerung der IRFIZ44 für die DC-DC-Wandlung(?) 
finde ich nicht. Leider verstehe ich auch nicht, wie dieser Teil der 
Steuerung funktioniert.
http://www.timnolan.com/uploads/Arduino%20Solar/Ar...

Daher habe ich natürlich Probleme, den Baustein durch einen zu ersetzen, 
den man in Deutschland kaufen kann. Die IRFIZ44 habe ich auch nicht 
gefunden.
Kann mir diesen Teil der Schaltung erklären?

Danke im Voraus
Christoph

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das MPP lohnt sich nur schon wegen der Temperatur. Das Panel bringt im 
Winter naemlich mehr Spannung. Und schwiering isses ja nicht da man man 
ja eh schon einen Schaltregler hat.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Christoph schrieb:

> Kann mir diesen Teil der Schaltung erklären?

das ist ein diskret aufgebauter DCDC-Buck-Wandler, macht hohe Spannung 
zu niedriger Spannung. Der MOSFET Q3 gegen Masse ersetzt die Diode 
(geringerer Spannungsabfall).

Was ich mich bei dieser Schaltung frage:
Wie ist der Ladestrom begrenzt?
Wenn der Akku auch 5A nehmen würde, bricht dann nicht alles zusammen, 
weil das Solarpanel diese Leistung nicht liefern kann?

Autor: Stephan (Gast)
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X- Rocka schrieb:
> Was ich mich bei dieser Schaltung frage:
> Wie ist der Ladestrom begrenzt?

In der Software des Controllers.
Da wird das Tastverhältnis solange verstellt bis die Eingangsleistung 
maximal ist. Oder die maximale Ausgangsspannung erreicht ist.
Wenn der Akku leer ist ist dieser Punkt dann halt bei einer 
Ausgangsspannung von nur 12V erreicht.

Hab aber auch ne Frage: Wofür ist Q1 in der Schaltung gut?

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Stephan schrieb:
> X- Rocka schrieb:
>> Was ich mich bei dieser Schaltung frage:
>> Wie ist der Ladestrom begrenzt?
>
> In der Software des Controllers.
> Da wird das Tastverhältnis solange verstellt bis die Eingangsleistung
> maximal ist. Oder die maximale Ausgangsspannung erreicht ist.
> Wenn der Akku leer ist ist dieser Punkt dann halt bei einer
> Ausgangsspannung von nur 12V erreicht.

Ja eben. oder. Die leere Batterie will doch evtl. mehr Strom, und wenn 
der nicht kommt, gehen die 12V runter ...(?)


> Hab aber auch ne Frage: Wofür ist Q1 in der Schaltung gut?
Wegen der MOSFET internen Dioden. Q1 und Q2 -Dioden heben sich dann auf. 
Die Solarzelle soll ja nicht von der Batterie gespeist werden...

Autor: Stephan (Gast)
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X- Rocka schrieb:
> Ja eben. oder. Die leere Batterie will doch evtl. mehr Strom, und wenn
> der nicht kommt, gehen die 12V runter ...(?)

Ab 13,8V wird die Ausgangsspannung geregelt. Bis dahin wird die Leistung 
maximiert. Die Ausgangsspannung ergibt sich dann letztenendes aus 
Ladezustand und Momentanleistung.

>> Hab aber auch ne Frage: Wofür ist Q1 in der Schaltung gut?
> Wegen der MOSFET internen Dioden. Q1 und Q2 -Dioden heben sich dann auf.
> Die Solarzelle soll ja nicht von der Batterie gespeist werden...

Ah, klar. Der schaltet auch nicht jedes mal mit, wird ja nur mit 470k 
entladen.

Autor: Christoph (Gast)
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Ehy, vielen Dank für die Antworten.
Wenn mann Begriffe wie Buck hat kann man direkt viel besser Googeln.
Gruß
Christoph

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Christoph schrieb:
> Wenn mann Begriffe wie Buck hat kann man direkt viel besser Googeln.

Detlev?
;)

Autor: Max S. :`D (Gast)
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Hi, Ich hab mal zwei andere Fragen, wollte dafür kein extra Forum 
aufmachen =)

1: Ich möchte an meinem Solarpanel entweder einen 6 Volt (4x 
Mignon-Zellen) oder einen 7.2 Volt-Akku (für Modellauto) laden können, 
wo ich einfach mit nem Schalter umschalten kann. Kann mir irgendjemand 
sagen was ich beachten muss? Und kann ich die auch an die gleiche 
Ladeautomatik hängen, wo einfach mit dem Schalter zwischen den strom- 
und spannungsbegrenzenden Bauteilen gewechselt wird?

2: Muss ich mir für draußen spezielle Paneele holen? Oder reicht es wenn 
ich Inoor-Paneele "laminire"

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen ;D

PS: @ Christoph: Ich würde diese Nachführung gerne auch nachhbauen. Wäre 
nett wenn du mir nen Link mit einer genauen Anleitung schicken könntest, 
Ich kann mir nämlich nicht richtig vorstellen wie ganau das gehen soll 
:(....

Autor: Christoph (Gast)
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@Max
Zu deinen Fragen:

>1: Ich möchte an meinem Solarpanel entweder einen 6 Volt (4x
Mignon-Zellen) oder einen 7.2 Volt-Akku (für Modellauto) laden können,
wo ich einfach mit nem Schalter umschalten kann. Kann mir irgendjemand
sagen was ich beachten muss? Und kann ich die auch an die gleiche
Ladeautomatik hängen, wo einfach mit dem Schalter zwischen den strom-
und spannungsbegrenzenden Bauteilen gewechselt wird?

An was hängt denn dieser Lader normalerweise dran? Autobatterie?
Ist das ein delta-Peak Lader, der automatisch Schluss macht, wenn die 
Spannung abfällt? Dann wirds schwierig mit dem direkten Dranhängen der 
Module denke ich. Was zieht dieser Lader an Strom?

>2: Muss ich mir für draußen spezielle Paneele holen? Oder reicht es wenn
ich Inoor-Paneele "laminire"

Hängt von den Umständen ab, unter denen du Zellen betreiben willst. 
Willst du einen mobilen Solar-Lader haben, den du irgendwo auf der 
Modellautopiste aufstellen willst, oder sollen die Solarzellen Permanent 
draussen bleiben, bei jedem Wind und Wetter? Dann sollten es schon 
entsprechende "Wetter- und hagelfeste Module sein.

> Ich würde diese Nachführung gerne auch nachhbauen. Wäre
nett wenn du mir nen Link mit einer genauen Anleitung schicken könntest,
Ich kann mir nämlich nicht richtig vorstellen wie ganau das gehen soll
:(....
Meine Nachführung ist so konzipiert, dass ich sie auf einen Mast aus 
Holz setze. Ist noch im CAD ;-) Ich überlege, ob ich das nicht doch 
zweiachsig mache, denn hier in unseren Breiten liegt der höchste 
Sonnenstand im Winter bei 15 und im Sommer bei 60°. Muss ich nochmal 
durchrechnen, was das ausmacht.
Die Funktionsweise ist simpel, wie in diesem Video: 
Youtube-Video "Simple DIY Solar Tracker"

Autor: Max S. :`D (Gast)
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Ja, also der Lader ist ein mitgelieferter Steckdosenlader...Er hat eine 
Delta Peak Abschaltung, bringt 900 mAh Ladestrom und 100 mAh 
Erhaltungsladung, meine Solarzellen bringen 700-800 mA. Ich denke das 
sollte mit denen funktionieren...

Was meinst du mit:

> Dann wirds schwierig mit dem direkten Dranhängen der
> Module denke ich.

Ich wollte mir dafür schon eine Solarlade-Automatik bauen...

Danke für das Video...wärst du so nett und schreibst mir wenn es bei der 
Nachführung was Neues gibt, weil von sowas hab ich (noch) ÜBERHAUPT 
keine Ahnung.

Ich hoffe ich "belästige" dich nich zu sehr damit ;)

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