Hallo zusammen,
ich möchte mich an euch wenden, um herauszufinden, ob die Berechnung von
mir stimmt und ob das wirtschaftlich ist.
Ich möchte für ein Bienenhäuschen eine kleine Solarzelle + Akku
verwenden, um einen Raspberry Pi zu betreiben. Die "Strecke" zwischen
Solarladeregler und Spannungswandler ist bereits fertig und funktioniert
problemlos.
Welchen Querschnitt sollte ich für die Strecke zwischen Solarzelle und
Solarladeregler verwenden? Benötigte Kabellänge liegt bei ~30 Meter, da
das Häuschen am Waldrand steht. Die Solarzelle kann mit dem Abstand (ca.
15-20 Meter) perfekt nach Süden ausgerichtet werden.
Als Grundlage diente mir diese Formel: (fand ich im Netz bei einem
Online Berechnungstool)
= 1,67 A -> Solarzelle: 12V 20W
= 30m
= 1
Kupfer: 56m/(Ohm * mm^2)
= 2%
= 12V
Damit würde ich auf ~ 8,..mm^2 kommen bzw. ein 10mm^2 Kabel verwenden
(sollten/müssen). Die Frage ist, ob das wirklich nötig ist, weil
letztendlich ist es ja nur so dick, damit der Verlust möglichst gering.
Falls es notwendig ist: Der Akku hat 12V 7,2Ah.
Daniel schrieb:> Damit würde ich auf ~ 8,..mm^2 kommen bzw. ein 10mm^2 Kabel verwenden> (sollten/müssen). Die Frage ist, ob das wirklich nötig ist, weil> letztendlich ist es ja nur so dick, damit der Verlust möglichst gering.
Wenn du mit einem hoeheren Spannungsabfall auf der Leitung leben kannst
wird der Querschnitt auch duenner.
Deine 2% sind ja mal 240mV auf der Leitung. Wenn du mehr zu laesst
sollte der kleiner werden. Rechne das ganze mal mit einer 1.5mm2 Leitung
durch und schau ob du mit dem Spannungsabfall klar kommst.
Danke für deine schnelle Antwort!
Genau da ist mein Problem. Ich hab damit keinerlei Erfahrung und kann
schlecht einschätzen, mit welchem Spannungsverlust im Normalfall
gerechnet wird bzw. was üblich ist. Irgendwo hab ich mal was gelesen,
dass der Spannungsabfall auf der Strecke zwischen Solarzelle(n) und
Laderegler nicht >2% sein sollte..daher bin ich mir jetzt etwas
unsicher. Bei 1,5mm^2 wären das 10%.
P.S.: Entschuldigt, dass das mit der Formel nicht so geklappt hat, wie
ich mir das vorgestellt hab. Hab mich nun angemeldet, dann kann ich die
Beiträge editieren, falls nötig. :)
Dein Laderegler und er Akku gehören räumlich nah beieinander mit kurzen
Kabeln. Die Strecke zwischen Solarmodul und Laderegler ist nicht so
kritisch da dein Solarmodul eine Stromquelle ist. 60m 1,5mm² haben
0.684Ohm. Hier kannst du das berechnen (lassen):
http://shelvin.de/kupfer-leiter-widerstand-berechnen/. Da fallen dann
bei 1,67A max. 1,14V ab. Das dürfte für deine Anwendung keine Rolle
spielen. Jeder Cent mehr für dickeres Kabel ist raus geschmissenes Geld.
Voraussetzung natürlich die Kennlinie des Solarmoduls passt dafür. Wenn
sie so etwa ist wie hier:
http://www.pro-umwelt.de/solarmodul-30wp-12v-p-934.html passt das schon.
Bei den Leistungen wird es ja wohl auch kein mpp-Regler sein. In dem
Fall spielt der Spannungsabfall am Kabel keine Rolle. Die Verlinkte
Zelle hat einen Vmpp von 17.61V da würden selbst bei 0.5mm² und 3.42V
Abfall noch genügend Spannung am Akku ankommen. Ich würde irgendwas
zwischen 1 und 1.5mm² nehmen.
Hast du auch mal überschlagen ob 20Wp für einen Raspie reichen? Wenn ich
mit 5V und 1A rechne sind das 43,8kWh. Ein 20W Panel liefert sehr
optimistisch betrachtet 20kWh im Jahr. Die Verluste durch nicht
vorhandenen Mpp-Regler und in den Wandlern sind noch nicht
berücksichtigt. Ich würde da wohl ehr ein 100Wp nehmen.
Daniel S. schrieb:> Irgendwo hab ich mal was gelesen,> dass der Spannungsabfall auf der Strecke zwischen Solarzelle(n) und> Laderegler nicht >2% sein sollte..daher bin ich mir jetzt etwas> unsicher. Bei 1,5mm^2 wären das 10%.
Das ist doch nur eine Festlegung bei grossen Anlagen um die Verluste zu
begrenzen. Was du da hast ist doch eher eine Solaranlage fuer ein
Puppenhaus.
Wenn deine Geraete mit 10% weniger Spannung zufrieden sind dann ist das
doch in Ordnung. Eventuell noch eine weitere Zelle in Reihe schalten um
die Verluste zu kompensieren. Ich wuerde da jetzt keine 20m 10mm2
verlegen, allein schon wegen der Kosten. Eine weitere Zelle ist da
billiger. Tja, so ist das halt mit niederigen Betriebsspannungen.
Danke für eure Antworten, das hilft mir schon sehr viel weiter. Ja, also
Akku und Laderegler bzw. die gesamte Elektronik ist im Bienenhaus und
lediglich die Solarzelle muss etwas entfernt platziert werden (wg.
Bäumen). Solarzelle, Laderegler und Akku sind 12V und der Raspberry Pi
Zero W läuft ja mit 5V.
temp schrieb:> Hast du auch mal überschlagen ob 20Wp für einen Raspie reichen?
Ja, hab ich :) Genutzt wird ein Raspberry Pi Zero W (WLAN & BT
deaktiviert, aber UMTS-Stick), welcher über den Tag verteilt insgesamt
ca. 2 Std. laufen wird. Seine Aufgabe ist: booten, Gewicht bestimmen,
übertragen, runterfahren.
Helmut L. schrieb:> Das ist doch nur eine Festlegung bei grossen Anlagen um die Verluste zu> begrenzen.
Ah okay, dann hab ich das zwar richtig verstanden, kann's aber
vernachlässigen. Danke! Die Kostenfrage war auch der Grund für diesen
Thread, weil ich etwas "irritiert" war von einem so dicken Kabel und
einer kleinen Solaranlage.
Danke an euch beiden, dass hilft mir schon sehr viel weiter. Der
Probeaufbau funktionierte schon super, da jetzt aber keine Sonne mehr da
ist, werd ich wohl noch etwas Geduld haben müssen.
EDIT: Wie kann ich das Solarkabel vernünftig absichern?
Daniel S. schrieb:> EDIT: Wie kann ich das Solarkabel vernünftig absichern?
Das sollte der Laderegler machen auf der Seite zum Akku. Die Solarzelle
kannst du kurzschließen da passiert nichts da Stromquelle.
Die ganzen angebrachten Argumente sind gut und richtig, für eine
autarke Solaranlage jedoch nicht so wichtig.
Das einzige Auslegungskriterium ist: das Kabel muss den Kurzschlussstrom
bei maximaler Sonne (Peakleistung) aushalten. Alles andere ist
nachrangig.
Jetzt die Begründung warum du die Verlustleistungsberechnung nicht
brauchst:
Es ist sehr selten, dass der maximale Strom fließt und so maximale
Verlustleistung im Kabel verloren geht: nämlich nur an Hochsommertagen
zur Mittagszeit. Das sind nun wirklich Situationen, wo es nicht mehr auf
jedes Milliwatt ankommt.
Zu allen anderen Zeitpunkten wird das Kabel nicht voll belastet und die
Verlustleistung im Kabel sinkt, und zwar quadratisch!
Daher ist die einfache Berechung der Verlustleistung nicht sinnvoll.
Selbst wenn im Maximalfall 10% im Kabel verlorengehen sollten macht das
im Jahresmittel kaum einen Unterschied.
temp schrieb:> Die Solarzelle kannst du kurzschließen da passiert nichts da> Stromquelle.
Ah okay, einleuchtend :)
Tilo R. schrieb:> Zu allen anderen Zeitpunkten wird das Kabel nicht voll belastet und die> Verlustleistung im Kabel sinkt, und zwar quadratisch!
Oh okay, danke! Ja dann macht es wenig sinn, sich über sowas gedanken zu
machen.
Danke für eure Antworten und auch für die guten Erklärungen!
EDIT: Da ich das Thema als Gast gestartet habe, kann,ich es nicht als
gelöst markieren. Vielleicht erbarmt sich ein Admin dazu ;)
Falls nicht: Thema ist gelöst! :)
In meinen Augen ist das Konzept übertrieben.
Ein paar Sekunden einmal am Tag...
Ein Schrauber-Akku versorgt das eine halbe Ewigkeit.
Oder SMS über altes Handy mit AT-Befehlssatz. Da reicht ein kleiner
Atmel.