Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ratschlag für eine komplizierte Energieversorgung einer autarken Messstation


von Marc (Gast)


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Hallo Leute,

ich habe da einmal eine spezielle Frage.

Ich habe ein Objekt, das wie eine Pyramide aussieht, aber sechs Seiten 
statt vier einer Pyramide besitzt.
Auf jeder Seite sitzen Solarzellen - Jede Seite stellt einen eigenen 
String da. Jeder String hat einen eigenen MPP Tracker mit einer 
Booststufe (aufbauend auf einem µC) - also alles sechs fach vorhanden. 
Die Pyramide ist Stationär und kann nicht zusätzlich zur Sonne 
ausgerichtet werden. Output jedes Strings Mit MPP Bost Stufe ist im MPP 
24Vdc bei ~2A (also knapp unter 50W).
Aktuell sind alle Ausgänge über Dioden "verodert", so das "der höchste 
und kräftigste" Regler gewinnt.
Jetzt würde ich aber gerne, auch die wesentlich weniger Energie des 
Nachbarstrings mit verwenden, bzw im Übergang der Sonne von zwei Strings 
eher die Summe beider Strings haben wollen. Jetzt habe ich unter 
Umständen nur einen Bruchteil von 50W da ein String noch nicht voll 
bestrahlt wird, ein anderer aber zu wenig liefert - was die Energiemenge 
nicht immer ausreichen lässt. - Und das ist leider schlecht :-(

Meine Idee wäre aktuell den Ausgangs der MPP Boost Stufe als so genannte 
"Constant Current Constant Voltage" Ausgang umzudesignen, in der 
Hoffnung, das ich so die Zusätzliche Veroderungsdiode entfernen kann 
(was schon rund 1-2W Eff. pro String ausmacht) und so auch die Energie 
von mehreren (nicht optimal ausgerichteten) Strings nutzen kann.

Ich habe gesehen, das es spezielle Chips von u.A. TI gibt, habe aber die 
Hoffnung, das ich die Funktionalität auch im µC abbilden kann. - alleine 
schon weil diese Chips gar nicht mal einfach für Privatleute 
aufzutreiben sind und genauso viel kosten wie der µC samt 
Leistungsentstufe.

Vielleicht auch noch gut zu wissen ist, das die µCs der MPPs an einem 
seriellen Bus hängen (RS485) und so auch eine Kommunikation möglich 
wäre. Es gibt neben der eigentlich zu versorgenden Last auch ein Akku 
der einen bidirektionalen Lade / Entladeregler hat, so das die 24V auch 
ohne Sonne anstehen könnten. Die Last braucht <10W und per RS485 wird 
dem Lade/Entladeregler gesagt wieviel Energie er sich zum Laden nehmen 
darf so das die Last immer versorgt ist.


Geht das, so wie ich mir das vorstelle?

von tmomas (Gast)


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Warum so kompliziert? Scheint die Sonne bei dir 360°?
Warum nicht so, wie es alle machen, nämlich mit nur einem, dafür aber 
richtig dimensionierten und ausgerichteten Solarpanel (maximal zwei)?

von Marc (Gast)


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Hallo tmomas,

ich sagte zwar stationär, doch damit meinte ich das es keine aktive 
Nachführung / Ausrichting zur Sonne gibt.

Es ist jedoch eine schwimmfähige Plattform, die sich durch Strömung und 
Wind ggf drehen kann.

von Georg (Gast)


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Marc schrieb:
> und so auch die Energie
> von mehreren (nicht optimal ausgerichteten) Strings nutzen kann.

Was du suchst ist im Prinzip eine Netzeinspeisung - aber fertig gibt es 
das wohl nur für 230V-Wechselstromnetze, das dürfte sich bei dir nicht 
lohnen ein lokales Netz einzurichten. Es ist aber nicht gesagt, dass das 
grösser wird als bisher, es gibt Standalone-Module.

Ansonsten ist es eine Regelaufgabe, jeder Ausgang müsste so geregelt 
werden, dass er gerade die verfügbare Leistung in das gemeinsame Netz, 
in dem Fall 24V DC, einspeist. Ich glaube nicht, dass man das extern 
über RS485 steuern kann (zu langsam), dass müsste der Regler selbst 
können. Die Technologie redundanter parallel schaltbarer Netzteile wäre 
das Passende (Load balance), aber damit habe ich mich nur als User 
(Server) beschäftigt.

Verodern über Dioden zieht nicht die verfügbere Leistung ab, 
wahrscheinlich wird immer nur ein Modul benutzt. Diffuses Sonnenlicht 
wird so sehr schlecht ausgenutzt.

Georg

von oszi40 (Gast)


Angehängte Dateien:

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Marc schrieb:
> die sich durch Strömung und Wind ggf drehen kann.

Also keine Nordseite. Trotzdem wäre erst mal zu überlegen ob die nötige 
Energiemenge überhaupt mit dieser Fläche und den zugehörigen Akku auch 
für einige trübe Tage reicht.

Marc schrieb:
> 24Vdc bei ~2A (also knapp unter 50W).

Die hohe Leistung aus dem Datenblatt wirst Du nur bei Sonne im richtigen 
Winkel erzielen. Den Rest würde ich erst mal messen! Wegen 3mA lohnt 
sich kein großer Aufwand. Wenn die Leistung jetzt schon knapp ist, 
reicht ein Möwenschiss um Deine Anlage außer Betrieb zu setzen.

von Marc (Gast)


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oszi40 schrieb:
> Die hohe Leistung aus dem Datenblatt wirst Du nur bei Sonne im richtigen
> Winkel erzielen.

Das erzeuge ich auf dem ersten Test des Aufbaus mit einem Pannel und dem 
MPP Tracker.

Hab gerade eben überlegt, das ich aus den sechs Gruppen nur noch drei 
mache.
Die gegenüber liegenden Strings werden vor dem Tracker mit Dioden 
verodert. Denn die gegenüber liegenden Strings werden vermutlich nie zur 
selben Zeit versorgt.

von Alex W. (a20q90)


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Was meinst du immer mit "verodert"? Schaltest Du auf das stärkste Panel 
um?

Wenn die beleuchtete Seite zu wenig Strom liefert, so kommt der 
Reststrom normalerweise von den übrigen Panels zusätzlich. Sie entlasten 
quasi das Hauptpanel.

Zudem solltest du die Panels so verbinden das die gegenüber verbunden 
sind.
Da sich das Ding offenbar dreht wird die Rückseite somit kaum Sonne 
bekommen und somit unbrauchbar.

Aber normalerweise macht man an die Plusleitung jedes "Strings" eine 
fette Diode, und die Dioden-Kathodenseite wird mit den anderen Dioden 
Richtung Verbraucher verbunden, ggf. Pufferakku. Fertig...

von Gerhard (Gast)


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Schalte alle Solarmodule parallel.

von Simpel (Gast)


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Was macht denn die Boje, wenn es mal einige Tage lang Schmuddelwetter 
gibt? Wenn es schon bei Sonnenschein grenzwertige Engpässe gibt, dürfte 
die Reserve gegenüber ausgedehnt eingeschränkter Einstrahlung bei Null 
liegen?
Falls die Boje nur die Sonnenstunden erfassen soll, wäre das ja ok.

Ergo: Da brauchts etwas mehr an Infos von deiner Seite, gerade was den 
Einsatzzweck innerhalb welcher Rahmenbedingungen betrifft...

von MaWin (Gast)


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Marc schrieb:
> Jeder String hat einen eigenen MPP Tracker
> Aktuell sind alle Ausgänge über Dioden "verodert", so das "der höchste
> und kräftigste" Regler gewinnt.

Nein. Wenn es MPP Tracker sind, dann speisen alle 6 Regler ihre maximal 
aktuell aus ihrer Solarzelle rausholbare Leistung an diesem Knotenpunkt 
(an dem hoffentlich ein Akku hängt) ein.

> Meine Idee wäre aktuell den Ausgangs der MPP Boost Stufe als so genannte
> "Constant Current Constant Voltage"

Völlig falsch, wahrscheinlich machen deine angeblichrm MPP Tracker 
derzeit so einen Quatsch wenn es nicht funktioniert.

von Der Andere (Gast)


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Marc schrieb:
> Aktuell sind alle Ausgänge über Dioden "verodert", so das "der höchste
> und kräftigste" Regler gewinnt.

Woher weisst du das? Wenn es MPP Lader sind, die ihre Energie in einen 
Akku speisen, dann werden alle Lader genau die Energie (abzüglich) 
Verlusten in den Akku schieben, die entnehmbar ist. Die Dioden dienen 
nur der Rückstromverhinderung.
Hast du das mal gemessen? Sicher dass nur ein Regler Strom liefert?
Dann sind es keine richtigen MPP Laderegler

Marc schrieb:
> Jeder String hat einen eigenen MPP Tracker mit einer
> Booststufe (aufbauend auf einem µC)

Vieleicht ist da die Crux, manchmal macht es Sinn was funktionierendes 
zu kaufen statt alles selbst bauen zu wollen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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MPP bedeutet maximum power point. Ein MPP wandelt also die solare 
Leistung so, dass die maximale Leistung aus dem Panel gezogen wird. 
Daher kann man MPP parallel haengen. Die jeweils maximale Leistung wird 
an diesem Punkt addiert. Ich wuerd da neben einer Batterie auch einen 
kleinen Kondensator haben wollen.

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