Hallo,
mal eine Frage bzgl. einer Solar-Lade-Station.
Ich möchte Solarzellen zu Modulen verschalten, mit denen ich einen
Bleiakku laden möchte.
Was ist günstiger:
1.
Die Solarmodule auf eine niedrige Spannung auszulegen und mittels eines
Boost-Konverters auf 13,7V hoch zu pumpen, womit ich dann auf die
Bleiakkus gehe und diese lade, oder wäre es besser...
2.
die Solarzellen zu Modulen mit ca. 14V bis 16V Leerlaufspannung
zusammenzubauen und diese etwas überhöhte Spannung sodann mittels eines
Step-Down-Wandlers auf 13,7V zu begrenzen, und damit dann auf die Akkus
zu gehen?
Und nun habe ich noch eine dritte Frage:
3.
Wie muss ein Solarmodul neben einem Akku ausgelegt sein, damit es
parallel zu diesem optimal arbeitet, d.h. im Falle von Sonnenschein und
geladenem Akku eine möglichst maximale Arbeitsentnahme aus dem
Solarmodul und nur minimal Unterstützung durch den Akku?
Solarlader schrieb:> Was ist günstiger:
Überhaupt kein Wandler.
Man nimmt Solarzellen, die bei halbwegs vollem Akku ihren maximum power
Point haben, das sind Solarzellen mit 18 bis 19V Leerlaufspannung.
Denn ein Schaltregler kann an einer Soalrzelle nicht funktionieren: Er
versucht, so bald die Solarzelle irgendwelche Spannung erzeigt, sofort
den Akku mit voller Kraft zu laden und würgt damit die Solarzelle ab so
daß sie nie auf ihre Nennleistung kommen kann.
Die einzigen Schaltregler, die an Solarzellen funktionieren, sind MPP
Regler wie SM3320, LT3652 (zieht bis 2.5mA aus dem Akku
bevor SHDN verlassen wird), LTM8062, BQ25504, SPV1040.
Aber die sind so teuer und aufwändig, daß sich ihr Einsatz nicht lohnt:
Eine ein paar Prozent grössere Solarzelle kostet weniger und bringt
statistisch mehr.
Wenn ein Akku voll ist, interessiert die Soalrzelle nicht, man kann sie
kurzschliessen.
...aber:
1.
...bringt doch den Vorteil, dass bei wenig Licht bereits Leistung durch
die Solarmodule bereit gestellt wird.
wohingegen
2.
...den Vorteil bringt, dass ggf. nur eine geringere Spannungsdifferenz
"vernichtet" werden muss.
Gibt es auch eine klare Antwort, wenn ich für Option 1 eine Spannung von
10,7V und für Option 2 eine Spannung von 16,7V - jeweils auf eine
Nenn-Spannung von 13,7V bezogen generiere?
hm ok,
also die Nennspannung der Akkus von "oben" annähern.
Nur die Idee, die Zellen bei geladenem Akku kurz zu schließen, ist
meiner Meinung nach sehr kontraproduktiv, wenn ich bei Sonnenschein z.B.
primär aus dem Solarmodul gespeist Rasen mähen möchte und nur so wenig
wie möglich aus dem Akku entnehmen möchte, dann funktioniert das doch
nicht...
Ich müsste schon meine beiden Quellen so auslegen, dass das Solarmodul
soweit belastet wird, dass es bei Absinken der Spannung auf die
Akku-Spannung noch nahe an seinem MPP-liegt...
Solarlader schrieb:> Nur die Idee, die Zellen bei geladenem Akku kurz zu schließen, ist> meiner Meinung nach sehr kontraproduktiv, wenn ich bei Sonnenschein z.B.> primär aus dem Solarmodul gespeist Rasen mähen möchte und nur so wenig> wie möglich aus dem Akku entnehmen möchte, dann funktioniert das doch> nicht...
Das täuscht. Wenn Du den Rasenmäher parallel zum Akku verschaltest,
sinkt dessen Spannung nur leicht (Vielleicht 0,1V) ab. Dann schalten
sich (bei richtig ausgelegtem Regler) sofort die Solarzellen dazu
und die meiste Energie wird von denen geliefert.
Gruss
Harald
Also zur Auslegung:
1. Solarmodul --> Spannung auf ca. 14V bis 15V
2. Step-Down-Wandler auf 13,7V
Wenn Batterie voll und keine Last:
3. trenne die Solarzellen vom Akku ab.
Die Akkuspannung sollte dann im Leerlauf bei ca. 12,5V bis 12,9V liegen.
Wenn Last klein (z.B. Radio):
4. Schalte die Solarzellen dazu
Bei niedriger Last sollte nun die Solarzelle 100% der Leistung
bereitstellen, da diese auf 13,7V geregelt ist und somit oberhalb der
Akkuspannung liegt. Es würde also der Verbraucher aus dem Solarmodul
gespeist und zugleich der Akku geladen werden können.
Wenn Last groß (z.B. Rasenmäher):
5. Schalte Solarzellen dazu:
Bei hoher Last sinkt die Spannung des Reglers und der Solarmodule soweit
ab, dass diese in den Bereich kommen, in welchem sie von den Akkus
gestützt werden. Die Spannung stellt sich dann auf Bereiche 12,xV ein.
Wenn Last zu groß (z.B. 2 Rasenmäher) oder Akku leer.
Spannung sinkt unter 12V.
Schalte alles ab.
Ich würde es so angehen:
Die Leistung (Strombegrenzung) der Solarzellen begrenzt den Ladestrom.
Die Leerlaufspannung sollte etwas höher sein, als die
Ladeschlussspannung der Batterie. Ein Relais (gesteuert durch einen
TL431) unterbricht den Ladestrom, sobald die Ladeschlusspannung erreicht
ist.
Bei geringen Leistungen könnte man die überschüssige Energie auch
einfach in einem Transistor oder einer Z-Diode verheizen.
stefanus schrieb:> Bei geringen Leistungen könnte man die überschüssige Energie auch> einfach in einem Transistor oder einer Z-Diode verheizen.
Wozu? Die Lösung mit Kurzschluss ist wesentlich einfacher.
Hmmm...,
Stefanus, du sprichst da etwas an, das mir auch gerade durch den Kopf
geht.
Ist es empfehlenswert, die Akkus "spannungsgesteuert" zu laden, d.h.
einfach im Ladefall die 13,7V anzulegen und dann nach dem Motto fliesse
was wolle zu laden, oder sollte in jedem Fall noch eine
Kosntantsstromquelle eingebaut werden, damit der Ladestrom möglichst bei
I/10 bleibt?
stefanus schrieb:> Ein Relais (gesteuert durch einen> TL431) unterbricht den Ladestrom, sobald die Ladeschlusspannung erreicht> ist.
Hui, das gibt aber ein schönes Klickern!
Man kann die Solarzele ja so auslegen, dass der Ladestrom niemals zu
hoch werden kann.
Andererseits kann man auch größere Solarpanels nehmen, damit die
Batterie auch bei wenig Licht zügig geladen wird.
Ich würde also sagen, dass es sehr auf den Anwendungsfall ankommt. Wenn
der Sinn der Übung bloss ist, den Rasenmäher jederzeit startbereit zu
haben, sind die Anforderungen entsprechend gering.
> Hui, das gibt aber ein schönes Klickern!
Ich meinte natürlich, dass das Relais dann dauerhaft abschaltet, bis man
es manuell wieder einschaltet.
Hab noch eine weitere Frage:
Wie erkenne ich denn eigentlich die Ladeschlussspannung?
Wenn ich einfach nur statisch 13,7V an die Pole anlege, dann habe ich ja
keine Chance hier irgendetwas zu erkennen.
Möglichkeit 1:
Ich lege konstant 13,7V an und messe den Strom der in die Zelle
hineinfließt. Sobald dieser einen bestimmten Wert unterschreitet wäre
ein Indiz, dass der Akku voll sein könnte.
Möglichkeit 2:
So wie Möglichkeit 1 nur mit zusätzlicher Temperaturüberwachung. Sobald
der eifließende Strom sinkt und die Temperatur ansteigt ist der Akku
vermutlich voll.
Möglichkeit 3:
Mit konstanter Spannung auf 13,7V laden und alle paar Sekunden kurze
Zeit die Ladung unterbrechen und die Leerlaufspannung des Akkus
ermitteln.
Ich würde aus dem Bauch heraus annehmen, dass bei der gegebenen
Ladespannung eine Ladeschlussspannung (im Leerlauf) von etwas weniger
als 13,7V zu ermitteln sein müsste... also ca. 13,6V.
Gibt es noch weitere/bessere Möglichkeiten?
Solarlader schrieb:> Wenn ich einfach nur statisch 13,7V an die Pole anlege, dann habe ich ja> keine Chance hier irgendetwas zu erkennen.
Da Deine Quelle keine 0 Ohm Innenwiderstand hat, hat der Akku auch erst
13.7V, wenn er voll ist. Es sei denn, er ist alt oder kaputt.
Möglichkeit 3 ist eine gute Lösung, wenn Deine Schaltung das hergibt.
Solarlader schrieb:> sollte in jedem Fall noch eine Kosntantsstromquelle eingebaut werden,
Eine Solarzelle ist eine Konstantstromquelle. Der Strom ist allerdings
helligkeitsabhängig. Solange Du den Abstand zur Sonne nicht verringerst,
ist der mögliche Höchstwert aber ziemlich genau definiert.
Gruss
Harald
Solarlader schrieb:> Gibt es auch eine klare Antwort
Gibt es
Solarlader schrieb:> ...aber:>> 1.> ...bringt doch den Vorteil, dass bei wenig Licht bereits Leistung durch> die Solarmodule bereit gestellt wird.
funktioniert nicht, die Solarzelle wird abgewürgt, wenn man das nicht
mit MPP Regelung macht.
> wohingegen>> 2.> ...den Vorteil bringt, dass ggf. nur eine geringere Spannungsdifferenz> "vernichtet" werden muss.
funktioniert nicht, die Solarzelle wird abgewürgt, so lange man das
nicht mit MPP regelung macht.
hab ich das nicht schon geschrieben ?
Solarlader schrieb:> Hab noch eine weitere Frage:
Was fehlt dir an Kenntnissen zum Bleiakkuladen ?
Es wird so lange Strom reingeschickt, bis die Klemmenspannung bei 13.8V
liegt (genauerdings 13.8V+Innenwiderstand*Strom) (oder im Auto 14.4).
Du KANNST an einem Akku, der 12V hat, nicht 13.8V anlegen. Es würde
nahezu unendlich viel Strom fliessen. So viel bringen siene Solarzellen
nicht. Wenn der Akku 12V hat und man schliesst Solarzelle an, liefern
die Solarzellen 12V (plus den eventuellen Spannungsabfall einer
Rückstromdioe) und nicht weniger und nicht mehr.
Solarlader schrieb:> wenn ich bei Sonnenschein z.B.> primär aus dem Solarmodul gespeist Rasen mähen möchte und nur so wenig> wie möglich aus dem Akku entnehmen möchte, dann funktioniert das doch> nicht...
Der Verbraucher hängt IMMER am Akku. Wenn der voll war, sinkt ruck-zuck
seine Spannung und er ist nicht mehr voll, die Solarzelle wird
dazugeschaltet. Liefert die weniger Strom als der Mäher braucht, wird
deer Akku trotz voller Power der Solarzelle leerer. Liefert sie mehr,
wird deer Akku wieder voll dun die Solarzelle wird wieder
kurzgeschlossen damit der Akku nciht überladen wird. Einfach und
praktikabel.
> Ich müsste schon meine beiden Quellen so auslegen, dass das Solarmodul> soweit belastet wird, dass es bei Absinken der Spannung auf die> Akku-Spannung noch nahe an seinem MPP-liegt...
Tun sie ja, die ca. 13.8V sind für 18-19V Leerlauf-Solarpaneln beim MPP.
hm ok, also der Ratschlag weder Step-Up, noch Step-Down... sondern nur
ein MPP-Tracker.
Was mir dabei Kopfschmerzen bereitet:
Ich weiß doch am Ende garnicht, auf welchen Wert sich der MPPT gerade
einschießt...
Ist nicht die Wahrscheinlichkeit hoch, dass dabei Werte rauskommen, die
oberhalb von 14,5V liegen und somit den Akku stark schädigen können?
