Nachführung einer Solaranlage

#2777768
Lesenswert?

Hallo alle zusammen!

Also als erstes muss ich sagen, dass ich hier komplett neu bin und ich 
hoffe ihr könnt mir meine möglichen Anfängerprobleme verzeihen.

Nun zu meinem Vorhaben:

Mein Ziel ist es mittels zwei normalen Modellbauservos eine 2-achsige 
Steuerung für eine Nachführung anzusteuern.

Ziel der Nachführung ist es, das die Modulfläche immer 90° zur Sonne 
steht.

Ich hab im Net schon einige nette Ansätze gesehen, wo einfach mit Led's 
und einfacher Transistorschaltung ein Motor eingeschaltet wird.

Ich möchte den Ansatz hernehmen und aber mit den Led's einfach ein High 
Signal zu erzeugen (mit Transistoren) und via µC (Atmega16) die 
Servoelektronik mit der PWM Ansteuerung betreiben.

Weiters sollen noch Endschalter montiert werden, was aber für mich kein 
Problem Darstellen sollte.

Also meine Fragen:

Wie und welche Transistoren muss ich dimensionieren bzw. nehmen, wenn 
die Led's glaub ich 1mV liefern (wenn die Sonne draufscheint)?


Wie programmier ich einen Impuls mit 1ms und 20ms Periodendauer?

Info: Ich habe bereits ein fertiges Controller Board mit der ganzen 
Beschaltung, sprich ich brauche nur noch die Hardware von den einzelnen 
Ports weg und Hilfe bei der Software.

Also noch mal sorry wegen meiner vielleicht leichten Fragen, aber wir 
machen so was (noch) nicht in der Schule und ich will mir selbst das 
ganze aneignen, weils einfach so viele "geile" Anwendungen mit dem µC zu 
verwirklichen gibt.

Ich hoffe ich kann euch auch mal helfen.

mfg
Johannes
#2777779
Lesenswert?

Den Sonnenstand berechnet man lieber. Die Sensor-basierten Systeme sind 
nicht so toll. Entweder die fahren wild herum, oder sie bleiben auf 
ungünstigen Positionen stehen und finden das Maximum nicht mehr.

http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstand

Da Du den Sonnenstand nur alle paar Minuten brauchst reicht der 
Mikrocontroller für die Berechnungen locker aus.
#2778406
Lesenswert?

Also danke mal für die raschen Antworten!

wg Christian:
Wir haben bereits einen Tracker mit Astronomischer Nachführung zuhause.
zur Info: 10kWp, Nachführung: "Sonnensystem"

Mein Ziel ist es jedoch, als erstes mal ein Modell zu bauen und es mit 
der Helligkeit zu steuern.

Ich habe schon mit dem Gedanken herumgespielt, eine Zahnscheibe 
einzubauen, um die aktuellen Koordinaten auszulesen. Die Software soll 
auch nur alle 2 Minuten die Sensoren abfragen und dann reagieren. Der 
Controller muss natürlich wissen, dass er sich zur gewissen Uhrzeit nur 
in einem gewissen Bereich befinden darf.

Das mit dem Wind ist natürlich auch zu berücksichtigen, aber das sollte 
nicht das große Problem sein.

Kann mir irgend jemand einen Programmcode erklären, wo ich ein 
Servosignal am Ausgang habe? (bei meinen Versuchen zittert das Servo 
noch hin und her...)

mfg
Gast #2778448
Lesenswert?

> Mein Ziel ist es mittels zwei normalen Modellbauservos eine 2-achsige
> Steuerung für eine Nachführung anzusteuern

Wie lange soll das funktionieren ?

Die Modellbauservos sind nach ein paar Monaten kaputt.

Solarmodule müssen aber 20-30 Jahre halten, um ihre Investitionskosten 
wieder reinzubringen, mit Nachführung 50 Jahre.

Du unterschätzt die Anforderungen an die Mechanik GEWALTIG.

Daß uhrzeitbestimmte Nachführung schlauer ist, wurde schon gesagt.
#2778468
Lesenswert?

Johannes D. schrieb:

> Wir haben sowieso vor mit Linearantriebe das ganze zu realisieren.

Autsch, das treibt die Investitionskosten noch mal in die Höhe und 
verlängert die Amortisationszeit.

Aber seis drum. Des Menschen Wille ist sein Himmelreich.

Wozu dann die Servos? Steuer doch gleich einen Nachführmotor damit an. 
Wenn du von Frankfurt nach Berlin fahren willst, dann ist es ein Umweg, 
erst mal nach Karlsruhe zu fahren.

Wenn du schon ein Modell baust, dann baus gleich so, dass es wenigstens 
ungefähr dem entspricht, was du nachher bauen willst.
Gast #2778470
Lesenswert?

Wahrscheinlich frisst euere Nachführung den ganzen Strom der 
Solarzellen. Wie schon mehrfach gesagt: Wenn es denn mit Nachführung 
sein soll dann berechnet man sich den Sonnenstand (die Formeln dafür 
sind seit geraumer Zeit bekannt) und führt die Solarzellen vielleicht 
alle 15 Minuten nach. Du solltest auch darauf achten, dass deine 
Mechanik KEINEN Strom braucht um ihre aktuelle Position zu halten.
#2778488
Lesenswert?

Ich möchte trotzdem das ganze mal mit servos betreiben, weil sie günstig 
sind, ein getriebe haben, ein poti zum einstellen der geschwindigkeit 
haben, ich modellbauer bin, ich einige zuhause haben, und für andere 
projekte will ich auch wissen wie's geht.

Weiters kann ich nicht die ganzen teile am schreibtisch liegen haben, wo 
ich sowieso zu wenig platz hat ;-)

Es ist ganz klar, das die Servos dauernd Strom brauchen, aber ich helfe 
mir so ab indem ich sie als Getriebemotoren benutze.

Die Linearantriebe benötigen natürlich auch keinen Strom.

Zur Info: unser PV Tracker bringt laut eigenen Berechnungen rund 33% 
mehr Strom als eine fixe Anlage auf ein Jahr gerechnet.
Persönliche Seite #2778502
Lesenswert?

Christian Berger schrieb:
> Den Sonnenstand berechnet man lieber. Die Sensor-basierten Systeme sind
> nicht so toll. Entweder die fahren wild herum, oder sie bleiben auf
> ungünstigen Positionen stehen und finden das Maximum nicht mehr.

Hallo Christian,

das ist so nicht richtig.

Bei Flachkollektoren ist es bei fehlender Sonne sogar ggf. besser auf 
eine helle Stelle auszurichten, die NICHT in Sonnenrichtung liegt und 
ich habe ein 2kW-Stirling-System mit Konzentrator der also recht genau 
ausgerichtet werden muss und prima mit einem Sensorsystem funktioniert.


Gruss

Michael
Gast #2778547
Lesenswert?

>Zur Info: unser PV Tracker bringt laut eigenen Berechnungen rund 33%
>mehr Strom als eine fixe Anlage auf ein Jahr gerechnet.

Eine Recherche in  http://www.sonnenertrag.eu  sagt was anderes:

Dort sind (leider nur) 4 Anlagen gelistet, die Nachführung 1-achsig 
haben.
Die beste davon sagt sie hat die Effizienz von 1531,73 kWh/kWp Ertrag im 
Gesamtjahr 2011, die zweitbeste 1469,66 . (Die Ertragszahl ist bezogen 
auf "peak" installierter Leistung, also wieviel kWh jährlich bringt die 
Anlage pro 1 kWp).
Beides Anlagen in Bayern, Region (Regierungsbezirk) Oberpfalz.

Ruft man in der Datenbank dann Fixanlagen für die Oberpfalz auf, so 
liegen deren Ertragswerte zu dutzenden über 1100, etliche über 1200.

Somit ist der zu erwartende Mehrertrag in PRAXIS NACHGEWIESEN bei 25%.

Der Betriebsstrom der Nachführung ist davon wohl noch nicht abgezogen.
Der ganze Mechanikaufwand und Kosten rechnet sich nicht (niemals), wie 
andere Leute schon schrieben.
Und bewegliche Teile sind auch niemals wartungsfrei.
Da wird immer was klemmen, ob täglich oder wöchentlich, probier's aus !

Gruss
#2778566
Lesenswert?

wg Erich:

weis nicht was ich noch alles aufzählen soll aber ich weiß das es geht, 
unsere Anlage ist 2-achsig mit Qualitätsmodulen bestückt und läuft seit 
gut 1,5 Jahren einwandfrei! und mit über 10.000 Euro Mehrertrag in den 
nächsten 10 Jahren kann man auch einmal in die Mechanik investieren, 
welche normalerweise nichts haben soll.

wg Karl:

nimmst du das Poti raus und baust es wieder zusammen, kannst du übers 
Poti die Geschwindigkeit gewisser massen einstellen, das geht, weil das 
Servo den Wert, welches du mit dem Poti einstellst, erreichen will und 
du somit die Geschwindigkeit einstellst...
#2778572
Lesenswert?

Johannes D. schrieb:

> wg Karl:
>
> nimmst du das Poti raus und baust es wieder zusammen, kannst du übers
> Poti die Geschwindigkeit gewisser massen einstellen, das geht, weil das
> Servo den Wert, welches du mit dem Poti einstellst, erreichen will und
> du somit die Geschwindigkeit einstellst...

Dann redest du von irgendwas anderem, aber nicht mehr von einem Servo, 
das als Servo benutzt wird.
Bei einem Servo ist das Poti die Positionsrückmeldung an die Elektronik, 
in welcher Position der Abtriebshebel gerade steht. Und die Elektronik 
steuert den Motor so an, das diese Position mit der Vorgabe aus den 
Pulsen übereinstimmt.

So funktioniert ein normales Servo.

Wenn du das Poti mechanisch vom Getriebe entkoppelst, dann ist das nett. 
Nur nenn das ganze dann nicht mehr Servo, denn das ist dann keines mehr. 
Das ist dann einfach nur ein Motor mit einem Motortreiber. Mit dem was 
ein Servo ausmacht, hat das nichts mehr zu tun.
#2778593
Lesenswert?

http://www.photovoltaik-web.de/dacheignung/solar-tracker-nachfuehrung-nachfuehrsysteme.html

"Es gibt Bilder von großen Anlagen im Internet, bei denen jeder Tracker 
in eine andere Richtung schaut. Das hat dann schon groteske Züge und 
sieht nur noch chaotisch aus. Lustig für den Betrachter, weniger 
erfreulich für den Anlagenbetreiber."


Peter
#2778603
Lesenswert?

Vor zwei Jahren waren die Solarmodul auch fast noch doppelt so teuer.
Mitlerweile kostet das Watt 70 Euro-Cent, d.h. die Kosten für die 
Nachführung müßten sich auch halbieren - genau da Gegenteil ist aber der 
Fall, Rohstoffkosten für Stahl etc. steigen.

Ein anderes Problem ist, daß man "Mover" weit auseinanderstellen muß, 
damit sie sich nicht gegenseitig verschatten, d.h. der Flächenertrag ist 
viel geringer als bei fest installierten Anlagen.

Komischerweise sieht man auch fast keine Mover rumstehen.
#2778605
Lesenswert?

@  Peter Dannegger (peda)

>http://www.photovoltaik-web.de/dacheignung/solar-t...

>"Es gibt Bilder von großen Anlagen im Internet, bei denen jeder Tracker
>in eine andere Richtung schaut. Das hat dann schon groteske Züge und
>sieht nur noch chaotisch aus. Lustig für den Betrachter, weniger
>erfreulich für den Anlagenbetreiber."

Aber die Seite will den Leuten die Sensorlösung aufschwatzen.

"Die Module können dann durchaus fast den ganzen Tag in dieser Stellung 
ausharren. Eine sensorgesteuerte PV-Anlage kann an extremen Tagen, also 
Tagen mit stark wechselnder Bewölkung bis zu 70% Mehrertrag einfahren 
als eine stationäre Anlage. "

Klar, 70% mehr von fast Null ist schon relevant . . .
#2778621
Lesenswert?

Ich will ja auch keine Riesen Fabrik aufbauen und 100te aufstellen ;-)

Meiner soll max. 2kWp haben....

zur Info: ich wohne auf einem Bauernhof und ihr glaubt gar nicht wie 
viel Platz da unnötig frei ist also wäre das Problem mal gelöst ;-)

Weiters bauen ich und mein Vater eh so weit es geht alles selber und zu 
dem kommt, das mein Vater in der Branche tätig ist und er das 
Schienenzeug sehr günstig in der Hand hat und die Module sind auch schon 
fast zuhause ;-)

es soll ja auch nur eine Versuchsanlage werden...

wir benötigen schließlich die 2kwp gerade in der Früh, wenn meine Mutter 
den Brotbackofen startet ;-)
#2962970
Lesenswert?

So alle:)

Also in der Zwischenzeit hat sich wieder einiges getan!

Also ich haben jetzt mein Projekt ein wenig konzentriert auf 1kWp max. 
Leistung. Mein Modell ist mittlerweile auch schon im entstehen und die 
Geschichte mid dem Servos hab ich auch schon über die Häuser 
geschmissen.

Jetzt habe ich mich für 12V Getriebemotoren entschieden, welche eine 
Drehzahl von 10U/min haben, also ideal. Und falls es immer noch zu 
schnell ist, kann ich es via PWM.

Als Sensoren will ich LDR´s nehmen, welche auf einer Pyramide montiert 
werden.

Ich habe vor, das ich zwei idente Pyramiden baue, und diese dann 
gegenseitig abgleiche.

Nun meine Frage: Hat schon jemand Erfahrung mid LDR's bezüglich 
Empfindlichkeit bzw. Toleranzen bei extremer Helligkeit? Kann es sein 
das es bei totaler Einstrahlung nicht mehr möglich ist ein "klares" 
Ergebnis zu erziehlen?

mfg
Johannes
Gast #2963882
Lesenswert?

Ich habe vor Jahrzehnten schon eine Anlage gebaut, die zwar keine
Solarmodule auf die Sonne ausrichtet, aber die auf einen Masten
als Gruppe montierten Yagi-Antennen.

Ich verwandte dazu eine Schaltung mit Operationsverstärkern und als
Stellglied das Getriebe eine Grills. Dieses Biest machte an der 
Abtriebs-
welle eine Umdrehung/Minute und war genügend "feinfühlig" dafür.

Am Getriebe hatte ich als Istwert-Geber ein Wendelpotentiometer und
unten als Sollwertgeber auch Eines auf einer Karte mit Azimutal-
darstellung meines Standortes.

Das müßte so auch für Dich gehen, wenn Du statt des Sollwert-gebers den
Fotowiderstand nimmst.

Du brauchst dann keinen Kontroller und die Schaltung war nicht so sehr
aufwändig.

MfG Paul
#2963915
Lesenswert?

WG Paul:
Danke für denn Vorschlag klingt echt cool so schnell mal vom Griller;) 
Spaß bei Seite aber ich mach das als Abschlussprojekt in meiner Schule 
und da darfs bzw. muss es ein bisschen aufwändiger sein... Also ich mach 
noch ein Display dazu wo ich so einiges anzeigen werde und Motortreiber 
welche auch Leistung schalten können und und und:)

WG Alex:
Und der Antrieb sieht schon mal cool aus jedoch ist das bei meinem 
Projekt nicht ganz das richtige. Um zu zeigen warum stell ich mal 
schnell ein Bild vom momentanen Stand des Modells rein: (Ist noch 
komplett im Rohbau!) sorry für die schlechte Quali...
Angehängte Dateien:
#2995861
Lesenswert?

So also in denn letzten Tagen ist jetzt einiges passiert;)

- Getriebemotoren sind jetzt endlich gekommen,
  Halterung gebaut und getestet

- da die Hardware so weit fertig ist, stürzte ich mich übers Lackieren
 (5 Schichten;)

- nebenbei ist das Gehäuse gekommen für die Elektronik

- als MCU hab ich mich jetzt für das Arduino Board entschieden
  (entweder Uno oder Mega, je nach dem) leigt auch schon zuhause;)

ja und ich freu mich schon auf die ersten Testläufe ;)

lg Johannes
#3119139
Lesenswert?

So alle Miteinander!

Jetzt habe ich lange nichts mehr von mir hören lassen.

Natürlich hab ich in der Zwischenzeit weitergearbeitet.

Was bisher geschah:

-Modell zu 90% fertiggestellt
-Schaltpläne erstellt
-Platinen erstellt, bestellt, bestückt und auch schon getestet
-Erste Testläufe am Modell mit Steuerung durchgeführt

so eines noch:

Mittlerweile habe ich mir eine eigene Homepage eingerichtet, wo ich 
laufend mit dokumentiere. Ihr findet sie unter:

dj-tinker.webnode.at

Ich würde mich über Besuche freuen!

also dann,

lg
Johannes
Gast #3595818
Lesenswert?

Wow! Also ich muss sagen da sieht man wieder das man in einer Schule 
auch Sinnvolle Projekte verwirklichen kann. Auch wenn das Thema jetzt 
nicht mehr so aktuell ist und in Österreich das Fördermodell eher nicht 
so bescheiden aussieht wie bei uns in Deutschland bin ich sehr dafür das 
trotzdem aus Eigeninteresse weitergemacht wird und sich nicht 
unterkriegen lässt von den Politikern. Aber zu deinem Projekt nochmal: 
Ich finde es einfach Spitzte und vielleicht baust du es ja wirklich mal 
in Groß!? Mach weiter so!

Grüße aus Bayern
Gast #3872219
Lesenswert?

Jensilein, wenn er das in 2 Jahren nicht fertigbekommen hat, bekommt er 
es nie fertig, und auch und schon gar nicht mit deiner unsinnigen 
Schaltung die zum ständigen hin- und herwackeln führt wenn bloss Wolken 
vorbeiziehen. Die Sonne hält sich bei ihrem Lauf sauber an dei Uhrzeit, 
da muss man keine Sensoren benutzen, die (partiell) verdrecken, und 
keien Servos, die nach 1 Woche kaputt sind, denn Modellbauspielzeug ist 
nicht für die Lebensdauer einer Solaranlage, z.B. 20 Jahre, ausgelegt.

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren