Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messungen zur Temperaturabhängigkeit von Solarzellen?


von Erwin M. (nobodyy)


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Online findet man ja zu Solarzellen verschiedenste Angaben zur 
Temperaturabhängigkeit, von -2 % bis -20 % bei Erwärmung von 20 auf 55 
bzw. 60°C:

http://www.user.tu-berlin.de/h.gevrek/ordner/ilse/solar/solar5.html

http://www.sfv.de/lokal/mails/wvf/wenn_es_.htm

Allerdings ist mir aufgefallen das die mobilen Solarmodule wohl deutlich 
mehr einbrechen und deshalb ich habe mittags nachgemassen, nach 
Ausrichtung auf die Sonne mit Geodreieck:

Ausgangsspannung vom Siva Solar II nach stundenlang offen in der Sonne 
liegen (ca. 55°C):
  offen          14,6 V
  47,5 Ohm Last:  5,2 ... 8,0 V, um 1 W (schwankend)
Siva Solar II, gekühlt auf 25°C (Nass abwischen und 10 Min. 
Tiefkühlfach):
  offen          16,8 V
  47,5 Ohm Last: 13,4 V, 3,8 W

D. h. die Leistung beim Normalbetrieb bricht um 75 % ein!
Statt der Nennleistung von 4,75 W kann man also nur mit rund einem 
Fünftel rechnen!
Das ist auch der Grund wieso ich aus dem weniger temperaturempfindlichen 
me2solar Aurora Pro 12, 12 W Nennleistung, kaum mehr als die Hälfte der 
Nennleistung bekomme.
Die Datenblätter, die ich bisher finden konnte, schweigen dazu, wohl 
weil die Hersteller nur in gut gekühlten Klimakammern messen und nie 
unter realistischen Bedingungen (outdoor).

Wo findet man denn glaubwürdige Angaben zur Temperaturabhängigkeit und 
tatsächlich erzielbaren Leistungen von mobilen Solarmodulen?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Erwin Meyer schrieb:
> wohl weil die Hersteller nur in gut gekühlten Klimakammern messen und
> nie unter realistischen Bedingungen (outdoor).
Sie werden schon auch unter realistischen Bedingungen messen, diese 
Werte aber nicht an die große Glocke hängen...

Allerdings hast du ja nicht am Punkt der maximalen Leistung gemessen, 
sondern mit dem 47 Ohm Widerstand nur an irgendeinem Punkt auf der KL...

> 47,5 Ohm Last:  5,2 ... 8,0 V, um 1 W (schwankend)
Ist da eine oder mehrere Zellen kaputt (Unterbrechung durch Wärme), dass 
der Wert so stark schwankt?

von abcd (Gast)


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Erwin Meyer schrieb:
> Wo findet man denn glaubwürdige Angaben zur Temperaturabhängigkeit und
> tatsächlich erzielbaren Leistungen von mobilen Solarmodulen?

Nirgends, wilkommen in der Welt der Datenblätter. Wenn du die echten 
Werte wissen willst, musst du selber messen.

von Julian B. (julinho)


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Hallo Erwin,

die Leistungsangaben auf Solarmodulen bezieht auf STC Bedingungen,d.h.
1000W/m² , 25° Modultemperatur und Spektrum AM1,5.

Die Angegebene Leistung ist die Leistung im MPP, also ein ganz 
bestimmter Punkt in der Kennlinie.


Die Leistung des Solarmoduls ist proportional zu Einstrahlung, die 
Nennleistung erreichst Du also nur bei 1000W/m² Einstrahlung.

Der Leistungsabfall ist ca. 3% je 10°C.

Wenn Dein Modul also 75°C hat dann fehlen dir schon 12%.

Dein Problem ist, dass Du mit deiner Messung nicht den MPP misst, 
sondern irgendwas.

Wenn Du die Leistung des Moduls richtig bestimmen willst mußt Du:

1. Die Einstrahlung mit einem Messgerät messen
2. Die Modultemperatur messen
3. den MPP des Moduls finden

Gruß

von Sonnenjustage (Gast)


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Julian Baugatz schrieb:
> sondern irgendwas.
> Wenn Du die Leistung des Moduls richtig bestimmen willst mußt Du:
>
> 1. Die Einstrahlung mit einem Messgerät messen
> 2. Die Modultemperatur messen
> 3. den MPP des Moduls finden
>
Das ist schön. Nun mußt Du nur noch "die Sonne so einstellen", daß die 
Module immer die optimale Leistung liefern, die im Datenblatt 
beschrieben wurde und die der Verkäufer VERsprochen hat.

von Erwin M. (nobodyy)


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Lothar Miller schrieb:
> Erwin Meyer schrieb:
>> 47,5 Ohm Last:  5,2 ... 8,0 V, um 1 W (schwankend)
> Ist da eine oder mehrere Zellen kaputt (Unterbrechung durch Wärme), dass
> der Wert so stark schwankt?

Wenn da eine Unterbrechung wäre, dann wäre der Strom Null, Spannung 
Null.

von Erwin M. (nobodyy)


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Julian Baugatz schrieb:
> Dein Problem ist, dass Du mit deiner Messung nicht den MPP misst,
> sondern irgendwas.

Im Prinzip schon, nur wenn ich ein Solarmodul verwende hängt da etwas 
dran, eine Akku oder ein Spannungswandler und dahinter dann irgendwas.
In diesem Fall war es das einfachstmögliche, ein simpler Widerstand, so 
gewählt das er dem MPP nahe kommt. Und den Widerstand habe ich konstant 
gelassen, um gleiche Messbedingungen zu haben.


> Wenn Du die Leistung des Moduls richtig bestimmen willst mußt Du:
>
> 1. Die Einstrahlung mit einem Messgerät messen
> 2. Die Modultemperatur messen
> 3. den MPP des Moduls finden

Das gilt für die Nennleistung, aber ich will wissen was man 
tyüischerweise herausbekommen kann, z. B. im Schwarzwald oder im 
Basislager vom Aconcagua oder Basislager Mt. Everest.

von oszi40 (Gast)


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Erwin Meyer schrieb:
> Wenn da eine Unterbrechung wäre, dann wäre der Strom Null, Spannung
> Null.

So wie es z.B. leere und volle Akkus gibt, könnten auch gute und 
schlechte Solar-Zellen zu einer Batterie verbaut sein.

Solange alle reichlich liefern fällt die schwächlichere Zelle weniger 
auf. Man müßTE also nicht nur die Gesamtspannung sondern die einzelnen 
Zellen messen können bei den unterschiedlichen Betriebsweisen. Die 
Anschlüsse dahin werden aber kaum erreichbar sein?

von Julian B. (julinho)


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Erwin Meyer schrieb:
> Im Prinzip schon, nur wenn ich ein Solarmodul verwende hängt da etwas
> dran, eine Akku oder ein Spannungswandler und dahinter dann irgendwas.
> In diesem Fall war es das einfachstmögliche, ein simpler Widerstand, so
> gewählt das er dem MPP nahe kommt. Und den Widerstand habe ich konstant
> gelassen, um gleiche Messbedingungen zu haben.

Dann hänge doch einfach einen Akku dran, der zur Spannung passt und 
messe den Strom. Die Leistung ist dann Akkuspannung*Akkustrom.

Ein Widerstand ist Mist.

von Julian B. (julinho)


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oszi40 schrieb:
> Solange alle reichlich liefern fällt die schwächlichere Zelle weniger
> auf. Man müßTE also nicht nur die Gesamtspannung sondern die einzelnen
> Zellen messen können bei den unterschiedlichen Betriebsweisen. Die
> Anschlüsse dahin werden aber kaum erreichbar sein?

Totaler Quatsch, die Zellen sind in der Regel in Reihe geschaltet, wenn 
eine Zelle Schrott ist, dann liefert das ganze Modul keinen Strom.

von Ulrich (Gast)


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Bei der ersten Messung im warmen Zustand liegt die Last deutlich über 
der für den MPP - deshalb der so starke Einbruch der Leitstung. Für den 
kalten Fall ist man da vermutlich schon relativ nahe am MPP. Der 
Einbruch der Last ist Bekannt, aber oft kein so großes Problem - das 
größere Problem ist eher die geringe Leistung wenn die Sonne nicht 
scheint.

Problematisch ist ggf. noch das die Leerlauf-Spannung im warmen Zustand 
so weit absinkt, dass es nicht mehr reicht um einen 12 V Bleiakku voll 
zu bekommen.

Bei der Temperaturempfindlichkeit gibt es noch Unterschiede je nach Art 
der Zellen (Si-amorph, Si- Kristallin, andere Amorphe). Als Extremfall 
steigt bei GaAS Zellen sogar die Leistung mit der Temperatur erst einmal 
an.

von Julian B. (julinho)


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Ulrich schrieb:
> Problematisch ist ggf. noch das die Leerlauf-Spannung im warmen Zustand
> so weit absinkt, dass es nicht mehr reicht um einen 12 V Bleiakku voll
> zu bekommen.

Ein 12V Akku wird bis knapp über 14V geladen, ein passendes kristallines 
Modul hat 36 Zellen und damit ca. 18V Mpp-Spannung. Die Differenz ist 
also 4V und wenn der Laderegler nichts davon verbrät ist das mehr als 
genug Reserve.

von Erwin M. (nobodyy)


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Ulrich schrieb:
> Bei der ersten Messung im warmen Zustand liegt die Last deutlich über
> der für den MPP - deshalb der so starke Einbruch der Leitstung. Für den
> kalten Fall ist man da vermutlich schon relativ nahe am MPP.

Das kann sein, aber solange man keinen Spannungswandler hat, der dem MPP 
tatsächlich nahe kommen kann, sind das doch nur theoretische Spielerein, 
von der Realität Outdoor weit entfernt.
Bisher für den Einsatz am me2solar Aurora Pro 12 und mit einem Li-Akku 
mit 14,8 V Nennspannung geplant habe ich den soliden USW 525:

http://www.elv.de/universal-step-up-step-down-spannungswandler-usw-525-komplettbausatz.html

Solange ich nichts besseres finde muss ich davon ausgehen und nicht vom 
MPP.

von oszi40 (Gast)


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Julian Baugatz schrieb:
> oszi40 schrieb:
> Totaler Quatsch, die Zellen sind in der Regel in Reihe geschaltet, wenn
> eine Zelle Schrott ist, dann liefert das ganze Modul keinen Strom.

Julian, Du hast das Prinzip der Reihenschaltung an der 
Weihnachsbaumbeleuchtung schon gut begriffen :-)

Wenn z.B. ein kleines Blatt auf eine Solarzelle fällt, ist jedoch nicht 
das ganze Modul kaputt, sondern eine Zelle liefert weniger oder sollte 
durch die Schutzdioden überbrückt werden. Dann kommt nur etwas weniger 
Spannung raus.

von Julian B. (julinho)


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oszi40 schrieb:
> Wenn z.B. ein kleines Blatt auf eine Solarzelle fällt, ist jedoch nicht
> das ganze Modul kaputt, sondern eine Zelle liefert weniger oder sollte
> durch die Schutzdioden überbrückt werden. Dann kommt nur etwas weniger
> Spannung raus.

Die Schutzdioden, in der Fachsprache auch Bypass-Dioden genannt, sind 
aber nur blockweise angeschlossen(z.B. alle 12 Zellen), bei 12 
Watt-Modulen gibts es die sowieso nicht.

Die Bypass-Diode schließt dann einen ganzen Block kurz, ein guter 
MPP-Regler erkennt das und reagiert darauf.

Wenn bei Erwins 12 Watt-Modul eine Zelle wenig liefert, dann liefert das 
ganze Modul wenig.

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