Forum: Haus & Smart Home Solarkabel: notweniger Querschnitt?


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von Daniel (Gast)


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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.

von Helmut L. (helmi1)


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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.

von Daniel S. (Gast)


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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. :)

von temp (Gast)


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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.

von Helmut L. (helmi1)


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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.

von Daniel S. (Gast)


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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?

von temp (Gast)


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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.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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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.

von Daniel S. (Gast)


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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! :)

von eProfi (Gast)


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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.

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