mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Solarzellen über 50% Wirkungsgrad?


Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

ich habe neulich gelesen, dass es Möglichkeiten gibt eventuell 
Wirkungsgrade über 50% zu erreichen.

Nun steh ich etwas auf dem Schlauch, denn die maximale Leistung die ich 
einer Quelle entnehmen kann, liegt bei Leistungsanpassung vor (RL = RI).
Das bedeutet aber, dass die Hälfte der Leistung im Innenwiderstand der 
Quelle verbraten wird. Demzufolge kann eine Solarzelle doch gar nicht 
mehr als 50% Wirkungsgrad haben, da bei idealer Anpassung immer die 
Hälfte der elektr. Leistung im Innenwiderstand der Solarzelle verheizt 
wird.

Bitte klärt mich auf, wo liegt mein Denkfehler?

lg
dummi

Autor: Detlev T. (detlevt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dein Fehler ist, dass du dir nicht angeschaut hast, wie in diesem Fall 
"Wirkungsgrad" überhaupt definiert wird.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist in der Tat nicht so trivial. Das 
Sonnenlicht hat ein spektrum von 400-irgendwas Nanometer. Das Integral 
drueber und skaliert als leistung ergibt bei uns etwa 1000W/m^2. Mit 
einem thermisch schwarzen Koerper koennte man in der Tat soviel 
bekommen. Nun haben Halbleiter zur Stromerzeugunhg eine Bandluecke, die 
einer Wellenlaenge entspricht. Das bedeutet das Laengerwellige bringt 
nichts, auf die andere Seite ist die Spannung proportional der Frequenz, 
dh fuer 1200nm(infrarot) bekommt man 1V, fuer 600nm(rot) 2V, fuer 
400nm(blau) 3V, theoretisch. Optimalerweise haette eine Solarzelle 
mehrere Schichten, die das kurzwellige zuerst wandeln, in einer tieferen 
Schicht laegerwelliges, usw. Es gibt solche Ansaetze. Die Realitaet ist 
dass die heutigen Zellen eine Bandluecke im langewelligen haben, und 
daher die zusaetzlich moegliche hoehere Spannunge des kuerzerwelligen 
Lichtes verschenken, dafuer aber einen groesseren Bereich des Spektrums 
nutzen.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und skaliert als leistung ergibt bei uns etwa 1000W/m^2.

Nehmen wir an die Solarzelle wandelt diese 1000W photonische Leistung in 
elektrische Leistung um, dann kann ich davon jedoch nur 500W nutzen, 
wenn ich ideal anpasse.

Das war doch der Punkt der mich irritiert hat. Man kann grundsätzlich 
nur 50% der Sonnenenergie nutzen, ganz gleich wie toll die Solarzelle 
aufgebaut ist.

--------
Dein Fehler ist, dass du dir nicht angeschaut hast, wie in diesem Fall
"Wirkungsgrad" überhaupt definiert wird.
--------

Das Dämmert mir auch so langsam :)

Offensichtlich ist der Wirkungsgrad nicht als Nutzbare Leistung / 
Lichtleistung definiert. Wenn dem so wäre, ginge es nicht über 50%.

richtig?

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So eine Solarzelle ist ein extrem nichtlineares Teil; ich glaube nicht, 
dass du da die einfachen Formeln zur Leistungsanpassung verwenden 
kannst.

Siehe Stichwort Maximum Power Point Tracking.

Autor: Stephan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> denn die maximale Leistung die ich
> einer Quelle entnehmen kann, liegt bei Leistungsanpassung vor (RL = RI).
> Das bedeutet aber, dass die Hälfte der Leistung im Innenwiderstand der
> Quelle verbraten wird.

Quatsch. Schau dir die Kennlinie einer Solarzelle an.
Am MPP ist die Klemmenspannung so bei 80-85% der Leerlaufspannung. In 
deinem einfachen Modell wären es bei Leistungsanpassung genau 50%.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Quatsch. Schau dir die Kennlinie einer Solarzelle an.
Am MPP ist die Klemmenspannung so bei 80-85% der Leerlaufspannung. In
deinem einfachen Modell wären es bei Leistungsanpassung genau 50%.

Der dynamische Widerstand am MPP liegt dann aber bei RL oder nicht?

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> Der dynamische Widerstand am MPP liegt dann aber bei RL oder nicht?

Es gibt keinen RL im klassischen Sinne, weil man da eine intelligente 
Regelung verwendest.

Deine Vorstellungen sind da etwas zu einfach.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ev. hat mir auch die Hitze das Hirn geplättet, aber ich stehe auf dem 
Schlauch. Meines Erachtens spielt es gar keine Rolle ob das Bauteil 
nichtlinear ist oder nicht. Wenn die Solarzelle in einem bestimmten 
Arbeitspunkt betrieben wird, ist der Innenwiderstand der Quelle konstant 
und es gilt auch hier Leistungsanpassung. Wie die Klemmenspannung im 
Leerlauffall ist, interessiert dann überhaupt nicht

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt keinen RL im klassischen Sinne, weil man da eine intelligente
Regelung verwendest.

die Regelung verwendet, weil die Solarzelle keinen konstanten Ri hat. 
Aber das ist doch Nonsens, denn für den Zeitraum delta t ist Ri konstant 
und für diesen Zeitraum muss Leistungsanpassung gelten...

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie gesagt, google mal nach Maximum Power Point Tracking... da wird dir 
vieles klarer.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hehe,

aber das MPP Verfahren macht doch nichts anderes, als den RL so zu 
variieren, als dass Leistungsanpassung vorliegt. Um die 
Leistungsanpassung kommt man nicht herum und somit auch nicht um das 
eingangs erwähnte Problem, dass immer die Hälfte der Leistung am Ri 
verbraten wird ;)

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nein.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
zitat wikipedia:

Dieses iterative Verfahren führt ein Mikroprozessor ständig aus, sodass 
auch bei wechselnden Bestrahlungsverhältnissen (Faktor >10 zwischen 
bewölktem Himmel und Sonne) immer Leistungsanpassung vorliegt.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und wie erreicht man Leistungsanpassung? Eben - durch Variation von 
R_last ;)

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja aber wer sagt, dass bei Leistungsanpassung immer bedeutet, dass die 
Hälfte der Leistung verbraten wird?

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zitat Wiki:

Unter Leistungsanpassung von elektrischen Geräten versteht man die 
optimale Leistungsübertragung von Signalen oder Energie und das 
bedeutet, dass an den Endverbraucher die maximal mögliche Leistung 
abgegeben wird. Hierzu ist es erforderlich, dass der Innen- und 
Außenwiderstand den gleichen Betrag aufweisen. Der Wirkungsgrad beträgt 
50 %, d. h. nur maximal die Hälfte der erzeugten Leistung wird zum 
Endverbraucher übertragen.

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und wo steht da jetzt etwas von Nichtlinearität?

Autor: GGaasstt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Knackpunkt ist, dass eine Solarzelle sich nicht wie ein ohmscher 
Widerstand verhält, sondenr eine nichtlineare Kennlinie besitzt (sieht 
man ja, wenn man sich die mal anschaut).

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wo steht da was davon, dass selbige überhaupt eine Rolle spielt? ;)

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
eine nichtlineare Kennlinie bedeutet ja nun nicht, dass die Regel der 
Leistungsanpassung ausgehebelt würde.

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nur durch Wikipedia-lesen wird man nicht schlauer. Selbst nachdenken 
hilft.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
100% zustimmung stefan, aber ich habe mir ja gedanken gemacht und stehe 
halt immernoch auf dem Schlauch.

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> eine nichtlineare Kennlinie bedeutet ja nun nicht, dass die Regel der
> Leistungsanpassung ausgehebelt würde.

"Die Regel" der Leistungsanpassung ist ein Spezialfall für ohmsche 
Widerstände.

Nimm eine U-I-Kennlinie einer Solarzelle und lege dir mal die U-I 
Kennlinie eines Widerstandes rein. Wenn du es dann noch nicht verstanden 
hast, können wir dir hier wahrscheinlich auch nicht weiterhelfen.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"Die Regel" der Leistungsanpassung ist ein Spezialfall für ohmsche
Widerstände.

Ist eine Diode etwa kein Ohmscher Widerstand? Auch bei der Diode handelt 
es sich um einen ohmschen Widerstand, weil auch er warm wird, wenn Strom 
fließt ;) Oder fließt da etwas Blindstrom?

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> Ist eine Diode etwa kein Ohmscher Widerstand? Auch bei der Diode handelt
> es sich um einen ohmschen Widerstand, weil auch er warm wird, wenn Strom
> fließt ;) Oder fließt da etwas Blindstrom?

Du hast noch viel zu lernen... Wieso glaubst du, wieso es Dioden gibt... 
genau, weil es eben kein ohmscher Widerstand ist.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
physikalisch gibt es drei arten von Widerstand:

ohmisch, kapazitiv und induktiv

Na welchen der drei hat man wohl bei Gleichspannung?

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So ein Quatsch. Warte mal ab, bis in der Schule Halbleiter drankommen, 
damit dein Weltbild etwas erweitert wird.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
der Widerstand einer Diode ändert sich eben jeh nach Arbeitspunkt, aber 
das ändert nichts, aber auch gar nichts daran, dass er ohmisch ist.

;)

Autor: Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
... Du hast noch viel zu lernen... Wieso glaubst du, wieso es Dioden 
gibt... genau, weil es eben kein ohmscher Widerstand ist ...

Das klingt einfach nur arrogant. Im Sinne Dummis würde ich von einem 
dynamischen Ri sprechen - an dem Rl angepasst wird.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das klingt einfach nur arrogant. Im Sinne Dummis würde ich von einem
dynamischen Ri sprechen - an dem Rl angepasst wird.

Genau das habe ich doch oben schon geschrieben!

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es mag arrogant klingen, es ist aber nur ein gut gemeinter Rat.

Eine Diode ist einfach kein Ohmscher Widerstand mehr. Egal wie man sich 
das als dynamischer Widerstand oder was auch immer veranschaulichen 
möchte.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und es gibt tatsächlich keinen 4 Widerstand mehr. Es gibt nur jene drei 
die ich aufgezählt habe. Das diese drei veränderlich sein können, jeh 
nach Arbeitspunkt ist doch vollkommen egal für den physikalischen 
Vorgang der Leistungsumwandlung!

auch ein Drahtwiderstand ist dynamisch, weil er sich mit der Temperatur 
ändern kann. Er ist dennoch ohmisch. Bei der Diode ist es eben der 
Strom, welcher den ohmschen Widerstand verändert und nicht die 
Temperatur wie bei einem Drahtwiderstand.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eine Diode ist einfach kein Ohmscher Widerstand mehr.

Das stimmt eben nicht! Sie ist ein Ohmscher Widerstand, der sich in 
Abhängigkeit des Stromes verändert. Es gibt aber jede Menge ohmsche 
Widerstände, die sich in Abhängigkeit irgendeiner physikalischen Größe 
verändern. Das tut aber nichts zu Sache

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> jeh
> nach Arbeitspunkt ist doch vollkommen egal für den physikalischen
> Vorgang der Leistungsumwandlung!

Eben nicht!

dummi schrieb:
> Das stimmt eben nicht! Sie ist ein Ohmscher Widerstand, der sich in
> Abhängigkeit des Stromes verändert. Es gibt aber jede Menge ohmsche
> Widerstände, die sich in Abhängigkeit irgendeiner physikalischen Größe
> verändern. Das tut aber nichts zu Sache

Das sind zwei völlig unterschiedliche Dinge.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eben nicht!

Doch! den Elektronen ist das vollkommen wurscht ob sie in einer Diode 
durch Zusammenstöße in Wärme gewandelt werden oder in einem 
Drahtwiderstand.

Beide Vorgänge sind absolut identisch!

Das die Nichtlinearität dazu führt, dass man Leistungsanpassung auf 
aufwändige Weise durchführen muss (beispielsweise durch MPP, weil Ri 
sich dauernd ändert) steht doch auf einem anderen Blatt.

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau dir mal den Aufbau der Sperrschicht einer Diode an und erkläre, 
was das noch mit einem Ohmschen Widerstand zu tun hat.

Zweite Übung: Bestimme den Maximum Power Point einer idealen Diode.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bestimme den Maximum Power Point einer idealen Diode.

es gibt keinen MPP einer idealen Diode. Der MPP ist variabel und hängt 
von x Faktoren ab. Zudem muss die Sperrschicht auch noch von Licht 
bestrahlt werden, damit es da überhaupt ne abgegebene Leistung geben 
kann.

Schau dir mal den Aufbau der Sperrschicht einer Diode an und erkläre,
was das noch mit einem Ohmschen Widerstand zu tun hat.

es gibt freie Ladungsträger und Hindernisse, an dem sich die 
Ladungsträger stoßen können --> ohmscher Widerstand.

Wie gesagt: es spielt keine Rolle, dass die Ladungsträgerzahl in der 
Sperrschicht variabel ist. Die grundsätzlichen Physikalischen 
eigenschaften sind ohmscher Natur und führen zum Resultat Wärme.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du kannst ja mal eine Diode nehmen und lässt einen bestimmten Strom 
fließen und misst die dazugehörige Spannung. Dann multiplizierst du 
beides und misst die Wärmeleistung, die von der Diode ausgeht.

Beide Werte sind identisch --> ohmscher Widerstand

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Beide Fragen falsch beantwortet.

Und dein zweiter Post in eine krasse Fehlinterpretation des Ohmschen 
Gesetz.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zur ersten Frage poste ich einfach mal ein zitat aus wiki:

Der Maximum Power Point ist der Punkt des Strom-Spannungs-Diagramms 
einer Solarzelle, an dem die größte Leistung entnommen werden kann, d.h. 
der Punkt, an welchem das Produkt von Strom und Spannung sein Maximum 
hat.

Er ist nicht konstant, sondern hängt von der Bestrahlungsstärke, der 
Temperatur und dem Typ der Solarzellen ab.

--> also vollkommen richtig beantwortet. Der MPP ist nicht konstant.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
was den ohmschen widerstand betrifft:

eine Diode wird nicht umsonst "stromabhängiger Widerstand" genannt. Das 
ändert aber nichts daran, dass er ohmisch ist. Steht auch alles so im 
Physikbuch.

Autor: Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
... Eine Diode ist einfach kein Ohmscher Widerstand mehr. Egal wie man 
sich das als dynamischer Widerstand oder was auch immer veranschaulichen
möchte. ...

Noch einmal: die Darstellung Dummis ist nicht von der Hand zu weisen. 
Dazu ein kleines Experiment:

Du hast einen Zweipol mit den Informationen

- es liegt eine Gleichspannung von 0,65 V über dem Bauteil
- durch das Bauteil fließt ein Strom von 10 mA

Frage: was für ein Bauteil ist dieser Zweipol?

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Martin ist wohl der Zweitname von dummi.

Martin schrieb:
> - es liegt eine Gleichspannung von 0,65 V über dem Bauteil
> - durch das Bauteil fließt ein Strom von 10 mA
>
> Frage: was für ein Bauteil ist dieser Zweipol?

Das kann alles mögliche sein. Ein Widerstand, eine Diode, ein 
entsprechend verschalteter FET oder irgendeine andere beliebige 
Schaltung. Anhand eines Arbeitspunktes kann man das nicht bestimmen.

Schau dir mal die Definition vom Ohmschen Gesetz an. Wenn die nicht 
einmal sitzt, sollte man sich nicht so weit aus dem Fenster lehnen.

Autor: ossi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Man kann auch maal über folgende Frage nachdenken:
Wird ein Kraftwerk mit Leistungsanpassung betrieben ?

Autor: Dr. Pseudorra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan L. schrieb:
> Schau dir mal die Definition vom Ohmschen Gesetz an. Wenn die nicht
> einmal sitzt, sollte man sich nicht so weit aus dem Fenster lehnen.

Stefan, du redest die ganze Zeit am Thema vorbei, es geht hier nicht 
darum dass du mit dem URI Satz deine Spannungen Ströme und Widerstände 
berechnen kannst, dass ist hier allen klar!

Fakt ist aber, dass sich die Art der Leistungsumwandlung an dem Bauteil 
wie ein ohmscher Widerstand verhält.

Insofern ist das Zweipolbeispiel vollkommen zielführend, anhand der 
charakteristik, die dargestellt wurde, kann es sich nur um einen 
Ohmschen Verbraucher handeln, bei induktiver Leistungsumwandlung würde 
der Strom irgendwann steigen, wenn das Feld gesättigt ist, bei 
kapazitativer umwandlung irgendwann gegen Null gehen, weil die maximale 
Ladung aufgenommen wurde.

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jetzt auch noch mit Drittnamen posten?

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
--Man kann auch maal über folgende Frage nachdenken:
Wird ein Kraftwerk mit Leistungsanpassung betrieben ?--

Du musst bedenken, dass ein Kraftwerk regulieren kann wieviel Kohle es 
verbrennt oder auch wieviel Kernmaterial gespalten wird. Bei der 
Solarzelle fällt immer eine unbeeinflussbare Menge an Energie auf die 
Solarzelle, von der ich möglichst viel nutzen will --> Ergo benötige ich 
Leistungsanpassung womit wir bei dem eingangs erwähnten Problem stehen.

--Insofern ist das Zweipolbeispiel vollkommen zielführend, anhand der
charakteristik, die dargestellt wurde, kann es sich nur um einen
Ohmschen Verbraucher handeln, bei induktiver Leistungsumwandlung würde
der Strom irgendwann steigen, wenn das Feld gesättigt ist, bei
kapazitativer umwandlung irgendwann gegen Null gehen, weil die maximale
Ladung aufgenommen wurde.--

Ist es dann korrekt, dass eine Solarzelle niemals mehr als 50% der 
photonischen Energie an den Verbrauer liefern kann? Diese Frage ist 
bislang noch nicht beantwortet worden.

Autor: Dr. Pseudorra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> Ist es dann korrekt, dass eine Solarzelle niemals mehr als 50% der
> photonischen Energie an den Verbrauer liefern kann? Diese Frage ist
> bislang noch nicht beantwortet worden.

Hmm, dass kann ich leider nicht beantworten ...
Die Frage ist dabei für mich ob diese Form der Leistungsanpassung beim 
MPP tatsächlich so ausgeführt wird, würde man dies dann auch so machen, 
wenn man möglichst viel Saft aus einer Batterie ziehen müsste?

Da käme man definitiv nicht hin, weil man sicher beim entladen eines 
Akkus nicht die hälfte der Leistung am Innenwiderstand verbrät und bei 
der Solarzelle müsste auch eine recht hohe Wärmeentwicklung stattfinden, 
würde dies tatsächlich so sein

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
--Hmm, dass kann ich leider nicht beantworten ...
Die Frage ist dabei für mich ob diese Form der Leistungsanpassung beim
MPP tatsächlich so ausgeführt wird, würde man dies dann auch so machen,
wenn man möglichst viel Saft aus einer Batterie ziehen müsste?

Da käme man definitiv nicht hin, weil man sicher beim entladen eines
Akkus nicht die hälfte der Leistung am Innenwiderstand verbrät und bei
der Solarzelle müsste auch eine recht hohe Wärmeentwicklung stattfinden,
würde dies tatsächlich so sein--

Man kann das nicht miteinander vergleichen, weil ich mir bei einer 
Batterie aussuchen kann in welchem Zeitraum ich die Energie aus der 
Batterie sauge (idealerweise mache ich das mit einem möglichst großen 
Lastwiderstand, da dann weniger Leistung am Ri verbraten wird). Bei der 
Solarzelle steht mir eine bestimmte photonische Leistung zur Verfügung 
und ich muss zusehen, dass ich auch die maximale Leistung an meinem 
Verbraucher habe, denn ansonsten verschenke ich photonische Energie --> 
also Leistungsanpassung

Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Könnt ihr mal bitte vernünftig zitieren? Sonst muss man immer raten, 
welche Sätze nun von euch stammen, und welche irgendwo schonmal im 
Thread geschrieben wurden!

Autor: Dr. Pseudorra (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> Man kann das nicht miteinander vergleichen, weil ich mir bei einer
> Batterie aussuchen kann in welchem Zeitraum ich die Energie aus der
> Batterie sauge (idealerweise mache ich das mit einem möglichst großen
> Lastwiderstand, da dann weniger Leistung am Ri verbraten wird). Bei der
> Solarzelle steht mir eine bestimmte photonische Leistung zur Verfügung
> und ich muss zusehen, dass ich auch die maximale Leistung an meinem
> Verbraucher habe, denn ansonsten verschenke ich photonische Energie -->
> also Leistungsanpassung

Aber wenn die Leistungsanpassung so funktioniert würde dieses Problem 
bei jedem Fall der Leistungsanpassung auftreten. Und wenn ich zu einem 
beliebigen Zeitpunkt die maximale Leistung aus dem Akku rausholen wollen 
würde, wäre das doch der selbe Fall, wie bei der Solarzelle ...

Ich denke die Modellbauer, die Hunderte Ampere aus ihren LiPos in 5min 
Flugzeit ziehen, sind da nicht so weit von entfernt, aber dann müssten 
dien Akkus ziemlich schnell in die Luft gehen ...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand

----
Ein ohmscher Widerstand ist ein elektrischer Widerstand, dessen 
Widerstandswert im Idealfall unabhängig von der Spannung, der 
Stromstärke und der Frequenz ist. An einem solchen ohmschen Widerstand 
gilt das ohmsche Gesetz für beliebige Spannungen, Ströme und Frequenzen.
----

Wo genau ist das jetzt bei der Diode der Fall? Folglich ist eine Diode 
kein ohmscher Widerstand.

dummi schrieb:
> ohmisch

Es heißt OHMSCH.

Autor: Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
... Schau dir mal die Definition vom Ohmschen Gesetz an. Wenn die nicht
einmal sitzt, sollte man sich nicht so weit aus dem Fenster lehnen. ...


Ich geb' es auf; du hast einfach einen zu eingeschränkten Horizont. 
Allein dein schiefer Vergleich (siehe oben) zeigt schon, dass du nicht 
einmal im Ansatz die Argumention von Dummi & mir verstehst.

EOT

http://av8n.com/physics/resistance.htm#eq-ohmic

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Folglich ist eine Diode
> kein ohmscher Widerstand.

Wir können uns ja darauf einigen, dass die Diode ein ohmscher Widerstand 
ist, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit des Stromes ändert. 
Wären wir dann im Konsens?

Für die Ausgangsfrage spielt das aber letztlich gar keine Rolle, denn 
zum Zeitpunkt x ist die Solarzelle eine Spannungsquelle mit einem 
bestimmten Innenwiderstand Ri (an dem Leistung verbraten wird) und einem 
Lastwiderstand RL an dem im Idealfall bei einer Leistungsanpassung genau 
die Hälfte der Leistung abfällt, welche am Ri abfällt.

Das ist ja das worauf ich hinauswollte und die Frage die ich in den Raum 
warf.

lg
dummi

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich korrigiere:

...Lastwiderstand RL an dem im Idealfall bei einer Leistungsanpassung 
genau
die Leistung abfällt, welche am Ri abfällt.

Autor: Johannes (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Innenwiderstand der Solarzelle ist nicht direkt ein ohmscher 
Widerstand, der Leistung in der Solarzelle umsetzt, sondern hängt auch 
mit der Lichtquelle zusammen. Man muss hier also den gesamten 
Energiefluss von der Quelle (also der Sonne) bis zur Last betrachten.

Das ist ähnlich bei einer (Empfangs-)Antenne für elektromagnetische 
Wellen, die hat zum Beispiel eine Impedanz von 50 Ohm. Wenn man die 
Antenne mit 50 Ohm belastet, so dass Leistungsanpassung vorliegt, wird 
nicht die gleiche Verlustleitung in der Antenne entstehen wie im 
Abschlusswiderstand.

Die Energiequelle mit dem "ohmschen" Widerstand ist nämlich außerhalb 
der Antenne, die Antenne wandelt einfach nur die elektromagnetischen 
Wellen in einen Strom und eine Spannung um, die über ein Kabel abgegeben 
wird.


Bei Solarzellen ist das so ähnlich, eine ideale Solarzelle, die auf den 
absoluten Nullpunkt abgekühlt wird, könnte theoretisch das Sonnenlicht 
komplett ohne eigene Verluste in elektrische Leistung umwandeln und hatt 
dann trotzdem noch einen Innenwiderstand, der von außen wie ein ohmscher 
Widerstand aussieht.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Johannes,

Danke für die Erklärung!

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
so ganz einleuchten tut mir das aber immer noch nicht. Nun muss ich aber 
erstmal pausieren, denn bei dem Hupenlärm kann ich eh nicht nachdenken 
:)

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Das ist ähnlich bei einer (Empfangs-)Antenne für elektromagnetische
> Wellen, die hat zum Beispiel eine Impedanz von 50 Ohm. Wenn man die
> Antenne mit 50 Ohm belastet, so dass Leistungsanpassung vorliegt, wird
> nicht die gleiche Verlustleitung in der Antenne entstehen wie im
> Abschlusswiderstand.

Noch ne Anmerkung

Allerdings handelt es sich dort um den Wellenwiderstand. Ich glaube 
nicht, dass eine Solarzelle einen Wellenwiderstand aufweist und man so 
argumentieren kann, wenn reiner Gleichstrom vorliegt. ;) Ich glaube das 
sind zwei paar Schuhe.

Autor: Fisch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Versuchs mal so rum:

Eine Reihenschaltung aus idealer Solarzelle, ihrem Widerstand Ri und dem 
Verbraucher Rl.

U von der idealen Quelle sei 11V, Ri sei 1Ohm und Rl sei 10Ohm.

Somit fließt somit ein Strom von 1A.

P(Ri) = 1W
P(Rl) = 10W

Angenommen die ideale Solarzelle hat einen Wirkungsgrad von 90%. Sie 
gibt an das System aus Ri und Rl eine Leistung von 11W ab. Somit fallen 
12,22W auf die Solarzelle als reine Lichtleistung ein. Nur 90% gelangen 
als Strom in den Stromkreis, darin wird noch mals 1W als Verlust 
verbraten (nochmals 8,18% Verlust in der Zelle). Somit gelangen von den 
100% Lichtleistung (12,22W) noch 81,82% zum Verbraucher.

Autor: wirres zeug (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ihr vermuscht da auch etwas. ohmscher verbraucher heißt nicht 
automatisch, dass dieser über das ohmsche-gesetz 
definierbar/beschreibbar wäre. ohmsch heißt lediglich, dass es eben 
keine Blindströme/phasenverschiebungen gibt (respektive 
einschwingvorgänge und dergleichen bei gleichströmen).

und die r=u/i-geschichte ist lediglich eine mathematische beschreibung 
für die kennlinie eines speziellen ohmschen verbraucher, nämlich eines 
einfachen widerstands. und das auch nur in erster näherung. wenn man es 
genau betrachtet gibt es da auch parasitäre komponenten..

und das mit der leistunganpassung und nur 50% wirkungsgrad gilt genauso 
bei allen anderen kraftwerksanlagen (außer kraft-wärme-kopplung). ich 
vermute mal die angestrebten >50% wirkungsgrad gelten für den 
zusammenhang eingestrahltes licht und in freie elektronen umgesetzte 
energie...

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Fisch,

Du gehst hier aber einfach davon aus, dass die Quelle in der Lage ist 
mit einem Wirkungsgrad von 90% ihre Leistung an diese Reihenschaltung 
abzugeben. Aber genau hier stellt sich doch sofort wieder die Frage von 
oben, nur das aus meinem obigen RL nun eine Reiheinschaltung aus deinem 
Ri+RL geworden ist.

:(

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ wirres zeug,

genauso ist auch meine Vermutung, aber ich wollts nun halt mal ganz 
genau wissen, weil ich mir jedes mal blöd vorkomme wenn ich diesen 
gedanken habe und mich kaum traue ihn auszusprechen ;)

Autor: Tom (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Warum sind zur Zeit eigentlich so viele Trottel unterwegs, die vorherige 
Posts nicht sinnvoll zitieren können?

Autor: Fisch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@dummi:

Das ist aber genau das was bei der ganzen Leistunganpassungsgeschichte 
auch gemacht wird: Man sieht die gesamte Quelle als eine Reihenschaltung 
aus idealer Quelle und einem Widerstand der ihrer Verluste darstellt.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Diskussion kommt irgendwie nicht vom Fleck. Eine Solarzelle ist eine 
Stromquelle. Die maximale Leistung zieht man bei der maximalen Spannung, 
bevor der Strom einsackt, im MPP.

Autor: Johannes (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Allerdings handelt es sich dort um den Wellenwiderstand. Ich glaube
> nicht, dass eine Solarzelle einen Wellenwiderstand aufweist und man so
> argumentieren kann, wenn reiner Gleichstrom vorliegt. ;) Ich glaube das
> sind zwei paar Schuhe.

Ich denke du machst den Denkfehler, dass du davon ausgehst, das Licht 
kommt ohne einen Innenwiderstand zur Solarzelle. Wenn das so währe, 
könnte die Solarzelle unendlich viel Leistung von der Sonne ziehen und 
die Leistung am Ausgang der Solarzelle ist nur durch den Innenwiderstand 
der Solarzelle begrenzt.

Es ist aber so, dass da Licht, was von der Sonne auf die Solarzelle 
einfällt, eine bestimmte Leistungsdichte hat und wenn die Solarzelle gar 
keine eigenen Verluste macht, also keinen ohmschen Innenwiderstand hat, 
wird trotzdem die Spannung absinken, wenn der Laststrom ansteigt.

Man sieht also aus Sicht der Last einen Innenwiderstand, der aber nicht 
von der Solarzelle kommt, sondern von der Lichtquelle.

In der Realität hat die Solarzelle noch zusätzlich einen 
Innenwiderstand, so dass man in der Zelle natürlich trotzdem noch 
Verluste hat.

Autor: Mike (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung kann die Solarzelle aufgrund von 
Verlusten (Reflektion, Erwärmung etc.) nur einen Teil der gesamten an 
ihrer Oberfläche ankommenden Bestrahlungsleistung in elektrische 
Leistung umwandeln. Das ist der publizierte Wirkungsgrad, der evtl. bald 
50% überschreiten soll.

Dass dananch nur mit der optimalen Anpassung die maximale elektrische 
Leistung aussen wirksam wird liegt an weiteren Faktoren:

Es gibt tatsächlich einen Innenwiderstand der Zelle, wie schon erwähnt 
an den man sich anpassen muss.

Schwerer wiegt aber die Beeinflussung der oben genannten Verluste (das 
etc. sozusagen) durch die Belastung der Zelle.

Es gibt also einen optimalen Belastungspunkt, bei dem der oben genannte 
Wirkungsgrad sein ungefähres Maximum erreicht. Die Leistungsanpassung an 
den Innenwiderstand ist davon nur ein kleiner Anteil.

Autor: Mike (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich lehne mich mal ganz weit aus dem Fenster und gehe davon aus dass 
jemand noch mehr dazu sagen kann:

Die ankommenden Photonen erzeugen leichter einen Elektronenüberschuss 
und somit Strom wenn die Spannungsverhältnisse ihnen nicht 
entgegenwirken. Ergo würde man gerner jedes freigeschlagene Elektron so 
schnell wie möglich abmarschieren lassen - maximale Stromentnahme also. 
Da jedoch auch ein Innenwiderstand existiert, ist die entstehende Kurve 
für die entnehmbare Leistung die Kombination der beiden Effekte, die 
irgendwo zwischen 0V und der Leerlaufspannung der Zelle liegt (viel 
näher an der Leerlaufspannung als an 0V).

Autor: Fisch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also ich glaube, das ihr hier etwas grundlegendes vergesst. Der 
Wirkungsgrad der Solarzelle ist nicht konstant, er hängt von der 
Belastung ab. Je mehr Strom fließt, desto mehr Verlustleistung entsteht 
im Innenwiderstand der Zelle (dieser macht jedoch nicht die gesamten 
Verluste aus).

Das Gedankenspiel funktioniert auch, wenn man die ganzen komplizierten 
Zusammenhänge weglässt, wie ich oben vorgerechnet habe.

Also kann ich mir aussuchen, ob ich Leistungsanpassung habe (ich bekomme 
den größtmöglichen Teil der elektrischen Leistung aus der Zelle, der 
Wirkungsgrad ist aber nicht so optimal, da die Verluste am 
Innenwiderstand ebenfalls hoch sind).

Oder ich verzichte auf die Leistunganpassung und gehe in Richtung 
Spannungsanpassung. Ich bekomme einen geringeren Prozentsatz der 
elektrischen Leistung. Allerdings ist der Gesamtwirkungsgrad jetzt 
besser, da weniger Strom fließt und somit weniger Verluste am 
Innenwiderstand entstehen. Somit bekomme ich im Endeffekt mehr 
elektrische Leistung aus der gleichen Zelle.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
>> Folglich ist eine Diode
>> kein ohmscher Widerstand.
>
> Wir können uns ja darauf einigen, dass die Diode ein ohmscher Widerstand
> ist, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit des Stromes ändert.
> Wären wir dann im Konsens?
Nein, weil dann obige Gleichung nicht mehr stimmt.
Diese besagt, dass der Strom durch einem Widerstand sich 
umgekehrt-proportional mit dem Widerstandswert verhält. Also R = U * 
1/I.
Wenn R aber wiederum wieder von I abhängt, muss dieser Zusammenhang 
nicht unbedingt mehr gelten (zB wenn R = I² * [Ohm/A]).

Das was du meinst wird "differentieller Widerstand" genannt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Diode#Differentieller...

Und dessen Definition ist etwas anders als die vom ohmschen Widerstand.

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich habe neulich gelesen, dass es Möglichkeiten gibt eventuell
> Wirkungsgrade über 50% zu erreichen.
>
> Nun steh ich etwas auf dem Schlauch, denn die maximale Leistung die ich
> einer Quelle entnehmen kann, liegt bei Leistungsanpassung vor (RL = RI).
> Das bedeutet aber, dass die Hälfte der Leistung im Innenwiderstand der
> Quelle verbraten wird. Demzufolge kann eine Solarzelle doch gar nicht
> mehr als 50% Wirkungsgrad haben, da bei idealer Anpassung immer die
> Hälfte der elektr. Leistung im Innenwiderstand der Solarzelle verheizt
> wird.
>
> Bitte klärt mich auf, wo liegt mein Denkfehler?

Hallo dummi, hallo alle anderen!

Das ist eine interessante Frage/Diskussion. Wie nun schon mehrmals 
geschrieben wurde, ist eine Solarzelle alles andere als linear, mit 
Abhängigkeiten von Umwelteinflüssen, Belastung, usw.
Vielleicht wird das Problem klarer, wenn mit etwas "Greifbarerem" 
gerechnet wird: Ein Windrad mit einem Gleichstromgenerator dran.
Angenommen, der Wind erzeugt im Windrad eine mechanische Leistung von 
10W. Der Generator verhalte sich dabei wie eine Spannungsquelle mit 
Uq=10V und einem Innenwiderstand von 0.1R. Jetzt kommst du und sagst: 
Wir ziehen maximale Leistung, nehmen also einen Lastwiderstand von 
ebenfalls 0.1R. Der Stromkreis umfasst nun also 0.2R, was bei 10V in 
einem Strom von 50A resultiert. Die gesamte Leistung des Generators 
müsste dann also bei satten 500W liegen. Was wird bei dieser Last also 
passieren? Die Klemmenspannung am Motor wird sich reduzieren (Im 
Idealfall auf U=sqrt(P*Rg)=sqrt(10W*0.2R)=1.4V). Das passiert aber nicht 
durch den Innenwiderstand (U_Ri=U/2=0.7V), sondern weil schlicht und 
einfach die Drehzahl und damit die Generatorspannung absäuft.
Um effektiv den besten Wirkungsgrad zu erreichen, sollte der 
Lastwiderstand also so gewählt werden, dass die gesamte verfügbare 
Leistung verwendet wird. Das wären hier 10W, bei 10V Ausgangsspannung 
müsste Also ein Strom von 1A fliessen. Macht ein Lastwiderstand von 10R 
(Ok, eigentlich 9.9R). Der Innenwiderstand nimmt für sich dann gerademal 
noch 1% der abgegebenen Leistung, der Generator hätte also einen 
Wirkungsgrad von 99%.

Dein Denkfehler liegt also ganz einfach darin, dass du vor deinem 
Innenwiderstand keine ideale Quelle hast, sondern eine Quelle mit einer 
definierten Maximalleistung. Im Solarzellenbeispiel wären das dann also 
die 1000W/m^2.

Ich hoffe, die Beschreibung passt so und ist nachvollziehbar :)

Viele Grüsse,
Philipp


EDIT: Noch was zur Diskussion um den "ohmschen Widerstand". Ich kann 
zwar nachvollziehen, auf was die verschiedenen Poster rauswollen, doch 
ich finde die Bezeichnung etwas unglücklich gewählt. Für mich is ein 
"ohmscher Widerstand" eben ein Widerstand, der sich gemäss den Regeln 
des ohmschen Gesetzes verhält. Das ist sowohl beim differentiellen 
Widerstand eine Solarzelle, wie auch bei Spulen/Kondensatoren der Fall. 
In letzterem Fall aber natürlich nur bei komplexer Rechnung. dummi (und 
einige andere) wollte(n) hier wahrscheinlich eher darauf hinaus, dass 
der Widerstand eben Wirkleistung umwandelt. Und das macht ein 
"normaler" Widerstand genau so wie eine Solarzelle, nicht jedoch eine 
Induktivität/Kapazität. Ich würde dafür daher die Bezeichnung 
"Wirkwiderstand" oder von mir aus "realer Widerstand" (da nicht komplex) 
vorziehen.

Autor: Mike (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In der Tat ist das Windrad auch ein gutes Beispiel:

Die Aufnahmefähigkeit für die Energie des Windes variert mit der 
Drehzahl.

Sie Propellerformel.

Dieses völlig nichtlineare Gebilde hat an irgendeiner Stelle eben ein 
Leistungsentnahmemaximum, in welches per Formel nur zum Teil die 
Anpassung an einen (übrigens ebenfalls dynamischen) Innenwiederstand 
eingeht.

Autor: Etrick (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn Du die 230V Steckdose mit dem Innenwiderstand des Netzes belastet, 
übertrags Du die maximale Leistung - mit 50% Verlust.

Weicht der Innenwiderstand von deinem Lastwiderstand ab, kriegst Du 
nicht die maximal mögliche Leistung für dein RL(aber fast...), mit 
weniger Verlust.

(Wobei ich funktionierende Solarzellen, die einen besseren Wirkungsgrad 
als Blattpflanzen haben sollen, für unrealistisch halte).

Autor: Michael_ (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich halte 50% für unrealistisch. Hier wird von viel weniger gesprochen.
http://www.solarserver.de/lexikon/wirkungsgrad.html
Die Vertreter, welche Solaranlgen verkaufen wollen, werden ihren Kunden 
natürlich den höchsten Wert einreden.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>(Wobei ich funktionierende Solarzellen, die einen besseren Wirkungsgrad
als Blattpflanzen haben sollen, für unrealistisch halte).

Ich nicht. Eine Solarzelle besteht nicht aus rezyklierbarem Biomaterial 
und muss auch nicht innerhalb ein paar Monaten ein Vielfaches der 
eingesetzen Energie produzieren. Bei gleichen Bedingungen wird es 
schwierig. Aber,
durch diese geaenderten Anforderungen sollte es moeglich sein etwas 
Besseres zu finden.

Autor: ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ohne eine Konzentration des Lichtes, oder wenigstens eine spezielle 
Richtungsabhängigkeit gibt es schon aus Gründen der Thermodynamik eine 
Grenze von rund 50% für Solarzellen. Real wird man das aber nicht 
erreichen. Nicht umsonst werden die besten Werte nur für Konzentriertes 
Licht erreicht.

Besser als eine Blattpfanze sollte kein Problem sein. So gut sind die 
Pflanzen nicht, nur halt billig im Vergleich zu einer Solarzelle.


Zum Problem mit der Leistungsanpassung:
Für die Leistungsanpassung ist der differentielle Widerstand am MPP 
wesentlich. Dieser Differentiell Widerstand ist aber bei der 
nichtlinearen Kennline keine realer Ohmscher Widerstand als Teil der 
Solarzelle, sondern einfach nur eine Rechengröße. Es entstehlt also 
keine Verlustleistung in der Solarzelle entsprechend des differentiellen 
Widerstandes.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wobei ich funktionierende Solarzellen, die einen besseren Wirkungsgrad
> als Blattpflanzen haben sollen, für unrealistisch halte

Also der photochemische Wirkungrad, bei dem ein Photon eingefangen wird 
und ein Molekül in einer Verbindung daraufhin umgebaut wird, liegt bei 
98%.

Da sind Solarzellen weit von entfernt.

Der restliche Wirkungsgrad der Biomasse ist aber mieserabel, so 0.01%


Es muss uns also gelingen, die photochemische Umsetzung direkt zu nutzen 
in möglichst kostengünstiger Apparatur. Ein Beispiel sind Algen, die 
Zucklerwasser zu Benzin verwandeln in dem einfach ein grosser See unter 
der Sonne liegt und am Rand das leichtere Benzin abgeschöpft wird.


So wäre Solarenergie sinnvoll.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich verstehe das Problem nicht.

Hier wird davon ausgegangen das eine Solarzelle bei gegeben 
Umweltbdeingen aus einer idealen Spannungsquelle und einen 
Reihenwiderstand dargestellt werden kann. Das ist aber nicht Richtig. 
Der Widerstand ist auch abhängig vom Strom der fliest. R = f(I) oder 
überlicherweise U = f(I). Typische Strom-Spannungsverläufe sehen so aus:

U
|---------\
|          \
|          |
___________|I

Bei dieser leicht idealiserten Kennlinie hast du zu beginn keinen 
Innenwiderstand. Ab einen Bestimmten Strom wird der Widerstand schnell 
größer und geht dann gegen unendlich. Die Kennline gilt so bei einer 
spezellen Umweltgedingung! Der differenzelle Widerstand ist auch vom 
entnommen Strom abhängig.

Mfg Michael

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

Vielen Dank für die super Erläuterungen! Nun habe ich noch eine Frage: 
Wie sähe die Kennlinie einer Solarzelle aus, welche 100% Wirkungsgrad 
hat und wo läge dort der MPP?

Diese Frage ist mir noch wichtig, weil der MPP ja keinesfalls dort 
liegen darf, wo Uklemme/I genau dem RL entspräche, welchen ich anklemmen 
muss um am MPP zu operieren. Denn dann wäre der MPP "zufällig" genau 
dort, wo RL = Ri ist.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nachtrag: mit 100% Wirkungsgrad meine ich das Verhältnis aus 
photonischer Energie zu insgesamt freigesetzter elektrischer Energie 
(also auch der Energie im Innenwiderstand).

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
korrektur:

...insgesamt freigesetzter elektrischer Energie zu photonischer 
Energie...

Autor: Mine Fields (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dummi schrieb:
> Diese Frage ist mir noch wichtig, weil der MPP ja keinesfalls dort
> liegen darf, wo Uklemme/I genau dem RL entspräche, welchen ich anklemmen
> muss um am MPP zu operieren. Denn dann wäre der MPP "zufällig" genau
> dort, wo RL = Ri ist.

Da bestand fast Hoffnung, dass du es verstanden hast, und jetzt so 
etwas...

Einen hochintelligenten DC-DC-Wandler zu einem Widerstand zu degradieren 
ist einfach Quark.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Diagramm ist fast das gleiche MMP beim Kreuz

U
|--------X
|        |
|        |
_________|__I

Ri ist dort noch 0 (in Realität nicht möglich) aber der Strom maximal.

Mfg Michael

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
korrektur2: :D:D

Diese Frage ist mir noch wichtig, weil der MPP ja keinesfalls dort
liegen "darf", wo RL genau Ri entspricht.

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Michael,

Super! Danke.

@ Stefan,

Danke für die Geduld! :))

Autor: dummi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nachtrag: Danke für Zeit und Mühe die ihr euch genommen habt! Nun ist 
vieles klarer. :))

Autor: lukas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Noch ein kleiner Nachtrag wie moderne Solarzellen (in der Forschung) 
höhere Wirkungsgrade (bei elektrooptischen Bauelementen oft das 
Verhältnis aus Anzahl von Photonen / Anzahl erzeugter Elektronen) 
erreichen: Wie bereits oben erwähnt haben herkömmliche Solarzellen mit 
einem PN-Übergang, dass sie nur Photonen mit dem Bandgap entsprechender 
Energie wandeln können. Somit wird nur ein minimaler Teil des Spektrums 
wirklich gewandelt. Besser sind Zellen mit meheren PN-Übergängen mit 
verschiedenem Bandgap. Diese sind noch recht teuer herzustellen und das 
Licht müsste idealerweise beim Durchgang durch die erste Schicht am 
besten keine Absoprtion erfahren, nicht reflektiert werden usw. Dadurch 
lässt sich der Wirkungsgrad wieder erhöhen. Der aktuelle Trick ist der 
Einsatz von Bandgap-Engineering mit Quantum-Wells. Hier können sehr 
effiziente Zellen hergestellt werden, welche einen großen Teil des 
Spektrum wandeln. Jedoch sind diese Strukturen noch sehr in der 
Forschung und weit weg von fertigen Produkten.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
lukas schrieb:
> Wie bereits oben erwähnt haben herkömmliche Solarzellen mit
> einem PN-Übergang, dass sie nur Photonen mit dem Bandgap entsprechender
> Energie wandeln können.

Nein. Es können auch Photonen mit höherer Energie (bis zu einer gewissen 
Obergrenze) gewandelt werden, da es sich nicht um diskrete 
Energieniveaus handelt, sondern um (wie der Name schon sagt) Bänder. Ein 
Elektron vom unteren Ende des Valenzbandes zum oberen Ende des 
Leitungsbandes zu heben braucht eine erheblich höhere Energie als die 
Bandlücke, deshalb können auch höherenergetische Photonen genutzt 
werden.

lukas schrieb:
> Besser sind Zellen mit meheren PN-Übergängen mit
> verschiedenem Bandgap.

Das hat einen anderen Hintergrund: die gewonnene elektrische Energie 
pro angeregtem Elektron entspricht exakt der Bandlücke, selbst dann, 
wenn das anregende Photon eine höhere Energie hatte, die 
Überschussenergie wird in kürzester Zeit in Wärme umgewandelt. Deshalb 
kann man mit kleiner Bandlücke auch längerwellige Photonen nutzen (ergo 
viele Elektronen), verschenkt aber bei kurzwelligeren dann einen Teil 
der Energie. Eine breite Bandlücke produziert weniger Elektronen (da 
weniger Photonen ausreichend Energie haben), aber die nutzbare Energie 
pro Elektron ist höher.

Deshalb die mehrschichtigen Zellen, da ist die oberste Schicht dann mit 
breiter Bandlücke und kann so nur kurzwelliges Licht absorbieren, dieses 
aber dann besser ausnutzen. Die folgenden Schichten haben dann immer 
kleinere Bandlücken, so dass immer größere Wellenlängen absorbiert 
werden können.

Andreas

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wie sähe die Kennlinie einer Solarzelle aus, welche 100%
> Wirkungsgrad hat

Genau dort, wo das Ergebnis der Division durch 0 ist.

Es gibt einen Wirkungsgrad von 100% aus genau dem Grund nicht,
weil er zu unmöglichen Betriebszuständen führen würde.

Sicher ist der Innenwiderstand eine effektiven Solarzelle möglichst 
niedrig.

Autor: High Performer (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@dummi:

Leistungsanpassung wird in solchen Fällen (Energieversorgung jeglicher 
Art) natürlich nicht angewandt und angestrebt! Das wäre völlig 
sinnlose Energieverschwendung! Auch z.B. in Leistungsverstärkern für die 
Audio-Technik wird selbstverständlich keinerlei Leistungsanpassung 
betrieben, auch wenn das immer wieder behauptet wird.

In all diesen Fällen ist der Innenwiderstand der Quelle viel kleiner als 
der Widerstand der Verbraucher, und das ist gut so.

Autor: High Performer (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach ja, und das mit den verschiedenen "Arten elektrischer Widerstände" 
ist auch nicht ganz korrekt.

Es gibt in der Elektrotechnik einen Widerstand, und der besitzt die 
Einheit "Ohm". Bei elektrotechnischen Berechnungen wirst Du niemals 
einen anderen Widerstand entdecken können als das gute alte Ohm. Und 
selbstverständlich ist auch der (differenzielle) Widerstand einer Diode 
ein ohmscher Widerstand.
Was sonst? Wärmewiderstand, akustischer Widerstand, Luftwirderstand 
kommen wohl kaum in Frage.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.