Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Solarzellen Leistungsberechnung für Modellflieger


von Felix (Gast)


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Hallo ich möchte gerne einen kleinen Modellflieger mit Solarzellen 
betreiben und einen Akku als Puffer.Ich habe einen kleinen Antrieb 
ausgewählt der mit 3s 450-600mah Lipos benutzt werden soll.

Habe jetzt Zellen gefunden die 20x20mm haben 0.56V und 0.1A

Wenn ich jetzt immer 20Stk. in reihe schalte habe ich ja 11,2V 0.1A
Dann müßte ich doch nur das ganze 5mal machen und die dann paralle 
Schalten.Dann hab ich doch 11,2V und 0.5A richtig?

Könnte mir das jemand mal bestätigen bin mir nicht sicher ob das so 
klapt

von Kurt (Gast)


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Felix schrieb:
>
> Habe jetzt Zellen gefunden die 20x20mm haben 0.56V und 0.1A
>
> Wenn ich jetzt immer 20Stk. in reihe schalte habe ich ja 11,2V 0.1A
> Dann müßte ich doch nur das ganze 5mal machen und die dann paralle
> Schalten.Dann hab ich doch 11,2V und 0.5A richtig?
>

Die Rechnung stimmt schon.
Aber das mit den 0.56V ist etwas seltsam.
Ausserdem ist Par-schaltung von Zellen probematisch.

Kurt

von Kurt (Gast)


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Kurt schrieb:
> Felix schrieb:
> Die Rechnung stimmt schon.
> Aber das mit den 0.56V ist etwas seltsam.
> Ausserdem ist Par-schaltung von Zellen probematisch.
>
> Kurt

Sorry
Habs falsch gelesen/verstanden, du redest natürlich von den Solarzellen!
Auch da ist parallelschalten nicht unbedingt gut.


Kurt

von egal (Gast)


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Denke aber auch an das Gewicht der Zellen. 20 Stück Solarzellen 
benötigen schon eine gewisse Fläche, was dass Flugzeug größer macht und 
haben natürlich auch ein Eigengewicht, was das Flugverhalten wiederum 
negativ beeinflusst.

Welche Daten (Leistung) hat dein Motor? Der Akku (1,1Ah) in meinem Heli 
ist in ca. 10 Minuten leer, das dürfte bei deinem Modell vermutlich 
ähnlich aussehen. Da bringen die Solarzellen vermutlich nicht viel...

von Felix (Gast)


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Also um es genau zu sagen es soll ein Multiplex Merlin ungebaut 
werden.Als Motor soll ein Torcster Blue A2225/15-1800 rein ich finde 
Leider nichts über die Leistung.Es ist aber ein kleiner 32g Motor der 
kann nicht viel haben.Und es handelt sich ja um einen Segler der eh 
nicht die ganze Zeit auf Toppspeed läuft.Beim Heli ist das ja anders der 
Läuft ja immer auf hohen Touren.Das Gewicht kann ich komplett außer acht 
lassen da eine Zelle 0,2 Gram wiegt also wären 100Stk gerade mal 20 
Gramm okay Plus verlöten noch mal ein bißchen mehr aber völlig 
uninterresant.Das Flugzeug wird ja dadurch ja nicht größer ich muss nur 
sehen wo ich alle Zellen unterbringen kann.Ich habe die Flächen auch 
noch nicht nachgemessen weil ich den Flieger noch nicht gekauft habe.Es 
kann auch sein das es garnicht mit dem geht und ich doch nen Easyglider 
oder ähnliches nehmen muss

Beim Hersteller der Zellen steht:

Monokristalline Solarzellen, die zu experimentiellen Zwecken oder auch 
zum Aufbau von Solarpanelen geeignet sind. Die Zellen können beliebig in 
Reihe oder parallel geschaltet werden.

von Alexander L. (alexander_l)


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Also normalerweise werden Solarzellen immer zu Strängen in reihe, und 
dann die Strnge parrallel geschaltet.

Ich verstehe nicht, warum das problematisch sein soll.

Auch das gewicht der Zellen ist unbedenklich.
Die sind ohne Rahmen dünner als Papier und wahrscheinlich auch nicht 
schwerer.

Der Segler ist mit Gewicht und Motorleistung wahrscheinlich sehr 
tolerant und wird durch den Umbau nur wenig beinträchtigt.

von Ralph (Gast)


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Diese Zellen sind nicht formbar, also du wirst Probleme bekommen damit 
gewölbte Flächen zu bekleben.

Es gibt mittlerweile auch auch Dünnschichtsolarzellen die für so was 
geeignet sind. Kann dir aber nicht sage wo man die bekommt.

von Alexander L. (alexander_l)


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von Kurt (Gast)


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Alexander L. schrieb:
> Also normalerweise werden Solarzellen immer zu Strängen in reihe, und
> dann die Strnge parrallel geschaltet.
>
> Ich verstehe nicht, warum das problematisch sein soll.
>

Ob bei den Zellen wirklich ein -Problem- auftaucht weiss ich nicht.
Naja, aber wenn einzelne Zellen abgeschattet sind dann werden diese ev. 
invers betrieben.
Zumindest eine Fluss-Diode pro Strang würde ich vorsehen.


Kurt

von Alexander L. (alexander_l)


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Naja, wenn eine Zelle abgeschattet wird wirkt sie wie ein Widerstand.
Aber damit sich das negativ bemerkbar macht, muss man wohl längere Zeit 
ungünstig im Schatten eines anderen Flugzeugs fliegen.

Außerdem lässt eine Solarzelle den Strom nur in eine Richtung durch ;-)

von Kurt (Gast)


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Alexander L. schrieb:
> Naja, wenn eine Zelle abgeschattet wird wirkt sie wie ein Widerstand.
> Aber damit sich das negativ bemerkbar macht, muss man wohl längere Zeit
> ungünstig im Schatten eines anderen Flugzeugs fliegen.
>
Nicht eines anderen Flugzeuges, des eigenen (Steuerflosse usw.).

> Außerdem lässt eine Solarzelle den Strom nur in eine Richtung durch ;-)

Die Inversspannung bei LED beträgt 5V
Stell dir die unbelastete Spannung von 19 Zellen vor und die 20zigste 
ist dunkel.
Und das ganze auf andere, belastete Zellen bezogen (niedrige Senke).
Wenns wirklich unkritisch ist dann ists ja recht, aber warum wird bei 
Modulen eine Flussdiode, ja bei manchen sogar eine pro Zelle, 
eingesetzt?


Kurt

von Pfnott (Gast)


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Schoen die Solarzellen, aber ob der Poster so gut Fliegen kann? Eine 
unsanfte Landung und tschuess...

von Alexander L. (alexander_l)


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Ob er jetz mit oder ohne Solarantrieb crasht.

von Klaus D. (kolisson)


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Kurt schrieb:
> Die Inversspannung bei LED beträgt 5V
> Stell dir die unbelastete Spannung von 19 Zellen vor und die 20zigste
> ist dunkel.

Bei normalen Panels sind deshalb auch Dioden eingebaut.  Ich meine hier
nicht die "Rückflussverhinderer" sondern diese, die den Stromfluss
aufrechterhalten wenn einzelne Zellen abgedunkelt sind.

Bei den kleinen Leistungen hier täten es ja schon die !N4148 oder die
Schottkys BAT48.

Gruss Klaus de Lisson

p.s.
jetzt fällt mir auch ein sinniger Name ein: Es sind Clampdioden für
einzelne Zellen. Sozusagen antiparallel zu den Zellen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die Frage lautet doch schlicht:
Kann man mit allerbilligsten Solarzellen überhaupt das Flugzeug 
dauerhaft in der Luft halten, energiemäßig??

Wurde das recherchiert?


Die Zellen haben eine parallele Diode intrinsic dabei. Bei externer 
Anschaltung einer Schottkydiode kommt man aber energetisch besser weg. 
Geringere Uf.

von Klaus D. (kolisson)


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Hi Abdul,
schön dich zu hören.
Die Frage, ob das was nützt Solarzellen in das Flugzeug einzubauen
konnte ich ja nicht beantworten. Ich ging nur darauf ein, das eben 
behauptet wurde die Zellen würden kaputt gehen wenn etwas abgeschattet 
ist.
bei meinen käuflichen 12V Panels ist je 6V Einheit innerhalb eines Panel
halt nochmal eine antiparallel externe Diode eingebaut.


*******
wegen der anderen sache reden wir bald mal wieder
*******



Gruss Klaus de Lisson

von Felix (Gast)


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Also ich danke erstmal für die tolle diskusion.Dioden hin oder her wo 
ist das Problem welche einzubauen damit der Strom weiter fließt.Dann 
möchte ich noch was zu dem biegen sagen es sind 0,2mm dicke Zellen die 
biegsam sind.Warum sollte ich abstürzen?Ich fliege jetzt seit 7 Jahren 
Fläche und Heli und bin erst einmal abgestürzt weil meine Tragfläche 
beim Flug abhanden gekommen ist.Die wichtigste Frage ist für mich ob es 
sich lohnt mit 100 Zellen das Flugzeug auszurüsten oder nicht.Die Uni 
Padderborn hat sowas auch schonmal gemacht aber mit einem großen Segler 
und die hatten 300 Zellen.Sie sind mit leeren Pufferakku losgeflogen und 
bei der Landung war er voll.Längste flugzeit bei denen war 4 Stunden

von Pfnott (Gast)


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Eine Uni hat ein ganz anderes Budget als du. Die koennen als Lernphase 
auch mal 3 Flieger schrotten.

von Alexander L. (alexander_l)


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Rechne doch mal die maximale Leistung aus, die die Zellen bei deiner 
Fläche bringen können.
Je nach Überschuss siehst du ja ob es sich lohnt.

von Kurt (Gast)


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Felix schrieb:
> Also ich danke erstmal für die tolle diskusion.Dioden hin oder her wo
>
> ist das Problem welche einzubauen damit der Strom weiter fließt.


Das ist ev. nicht notwendig, dann nicht wenn sie schon drin sind.
Mir ging es darum das aufzuzeigen/aufmerksam zu machen, und den Stand 
der Technik zu kennen.

Wenn pro Zelle eine Diode drin ist dann kann auf die -Rückflussdiode- 
verzeichtet werden.

Andere Frage: gibt es eine (fertige) Schaltung oder Methode die den 
besten Wirkungsgrad der Platten ermittelt und eine entsprechende 
Aufbereitung vornimmt.
In etwa so:

12V Accu (13,6V),
Solarzelle irgendwo bei 5..25V

Die Schaltung soll so funzen dass sich die 13,6 V ergeben und immer der 
höchstmögliche Ladestron fliesst.

Hintergrund: auch bei abgeschattetem Modul und geringer Ernteleistung 
soll Ladestrom fliessen, auch wenn dieser gering ist.

"lieber ein bisserl einer als garkeiner weil die Solarspannung noch zu 
gering ist".


Kurt

von MaWin (Gast)


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> Torcster Blue A2225/15-1800

Na ja, 12V / 11A.
Und wenn du weniger als dessen Maximalleistung brauchst,
kannst du ja einen kleineren Motor nehmen.

> Habe jetzt Zellen gefunden die 20x20mm haben 0.56V und 0.1A

Also 2357 Zellen.
Da braucht man schon einen grossen Motor um die anzuheben.

von Christoph (Gast)


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Ich habe in den 90ern mit dem Modellfliegen angefangen, weil ich im TV 
einen Bericht gesehen hatte über einen Solarsegler. Ich hatte einen 
Solar-Uhu mit 20 Zellen und 6-NC-Zellen Akku.
Meine Begeisterung für das Solarfliegen war schnell verflogen.
Die Zellen waren nackte Polykristalline, und sehr empfindlich.
Wegen einem marokkanischem Sender auf Kanal 68 ist mir der Flieger 
abgestürzt,nicht dolle, aber die Zellen waren so empfindlich, dass 5 
Stück gebrochen waren. Sehr teurer Spass.
Ich hatte mir dann flexible Zellen angeschaut, aber die hatten damals 
nur einen Bruchteil der poly-Zellen-Leistung.
Aber auch mit Poly-Zellen war das Ergebnis extrem mager.
Wegen dem Mehrgewicht stieg das Modell mit vollem Akku wesentlich 
schlechter als mein konventionelles 1,5m-800gr 8-Zellen Modell. Ich hab 
den Motor 3 mal länger laufen lassen müssen für dieselbe Höhe bei 
entsprechendem Verbrauch.Trotz Solarzellen waren nur 2 Steigflüge drin, 
statt 4-5 beim anderen Modell. Maximale Flugzeit 40 Min statt 90 beim 
anderen Modell.

 Er flog auch sonst schlechter, die Montage auf den Flügeln hat sicher 
Turbulenzen erzeugt, die fehlende Wölbung trug sicher auch nicht zum 
Wirkungsgrad des Profils bei.
Ich denke, auch mit dem heutigen Stand der Technik muss das komplette 
Design  von Flügeln, Motor, Akku und Solarzellen auf maximale Effizienz 
aufeinander abgestimmt sein mit mpp, damit das überhaupt etwas bringt.
Ich hab das Thema für mich abgehakt, zumal man mit lipos mittlerweile eh 
länger fliegen kann, als ich Lust habe.
Gruss
Christoph

von Mikrofun R. (mikrofun)


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Die Idee eines solchen Flugzeugs finde ich schon nicht schlecht. So 
etwas gibt es ja auch in groß (Solar Impulse). Allerdings wird es nicht 
einfach.

Was die Solarzellen angeht: Ich würde die leistungsstärksten nehmen, die 
Du bekommen kannst. Multikristalline Zellen kann man mit 16 % 
Wirkungsgrad bekommen, monokristallinie Zellen bringen etwas mehr. 
Flexible Solarmodule liegen wohl weit darunter (eher bei der Hälfte). 
Die Leistung pro Fläche (z. B. 16% * 1000 W/m2) wird nur bei optimaler 
Ausrichtung zur Sonne und 25 Grad Celsius Zellentemperatur erreicht. 
Gewisse Verluste treten auch in den Kabeln und durch zusätzliche 
Verkapselung auf. Somit kommt man im Realfall auf weniger Leistung.

Wichtig: Die kristallinen Zellen sind annähernd so brüchig wie 
Eierschale, d. h. sie müssen irgendwie verkapselt werden. In der 
Industrie wird EVA (eine Art Schmelzkleber) verwendet.

Schau Dir mal die Kennlinien der Solarzellen an. Es ist wichtig, dass 
Deine Motorkennlinie die Solarzellkennlinie in der Nähe des Punktes 
maximaler Leistung kreuzt. Oder es ist eine Regel-Elektronik notwendig, 
die diese Anpassung vornimmt.

Reihenschaltung von Solarzellen ist üblich. Die Ströme, die die Zellen 
erzeugen, sollten dabei möglichst ähnlich sein. Der Gesamtstrom wird 
hier durch die schlechteste Zelle (die mit dem kleinsten Strom) 
begrenzt. Verschattung einer Zelle führt zum Ausfall der ganzen Reihe. 
Bei der nachfolgenden Parallelschaltung sollten die Spannungen möglichst 
ähnlich sein.

von UR-Schmitt (Gast)


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Christoph schrieb:
> Er flog auch sonst schlechter, die Montage auf den Flügeln hat sicher
> Turbulenzen erzeugt, die fehlende Wölbung trug sicher auch nicht zum
> Wirkungsgrad des Profils bei.

Das wird wohl bei starren Zellen der springende Punkt sein. Wenn man die 
aerodynamische Effizienz des Flugzeugs (speziell der Tragflächen) massiv 
verschlechtert wird man wenig Spass an der Sache haben.

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