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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PV-Modul direkt an ein Blei-Akku anschließen


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Autor: Anton K. (Firma: University) (friedelino)
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Hallo schickes Forum, liebe Mitglieder

Also es geht mir um das Verständnis eines theoretischen Beispiels:

Gegeben sei ein 15 Watt, 15 Volt Solarpanel, dass direkt an eine 12 Volt 
Blei-Akku angeschlossen wird.


Mein Fragen:

1. Wieviel Strom fließt ?

Ganz entladen ist der Akku bei 10,5 Volt:
Ladestrom = 15 Watt/ 10,5 V = 1,43 A

Ganz aufgeladen ist der Akku bei 13,8 V:
Ladestrom = 15 Watt/ 13,8 V = 1,087 A          Richtig????


2. Wie groß muss mindestens die Kapazität des Akkus sein, damit der 
Ladestrom durch das PV-Modul auch nach Vollladung dem Akku nicht 
schadet?

Nach meinem Wissen ist die Erhaltungsladung bei Bleiakkus 1/20 der 
Kapazität.

Ich rechne mit dem Strom bei Vollladung, also:

20 x 1,087 = 21,74 Ah                         Richtig?????


3. Steigt die Spannung nach Volladung noch weiter, also in einen für den 
Akku schädlichen Bereich, über 13,8V bis 15V?


Das wär echt Klasse, wenn man meine Lücken mal beseitigen könnte. eieiei
Viel Dank im Vorraus

Autor: hinz (Gast)
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Anton K. schrieb:
> 15 Watt, 15 Volt Solarpanel

Schau dir die Kennlinie an!


Anton K. schrieb:
> Nach meinem Wissen ist die Erhaltungsladung bei Bleiakkus 1/20 der
> Kapazität.

Es gibt da keinen Dauerladestrom!

Lies dir durch wie Bleiakkus zu laden sind.



Ohne Laderegler ist das einfach nur Murks.

Autor: Der Andere (Gast)
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Anton K. schrieb:
> Nach meinem Wissen ist die Erhaltungsladung bei Bleiakkus 1/20 der
> Kapazität.

Das ist Modellabhängig. Von quasi 0 bis xx% ist alles drin.
Alte Bleiakkus in Autos mit Gleichstromlichtmaschine und Relaisregler 
haben halt überladen. Die überschüssige Energie ist als Wasserstoff und 
Sauerstoff ausgegast und man musste halt regelmäßig destilliertes Wasser 
nachfüllen.
Modere geschlossene Bleiakkus haben meist einen Katalysator der für eine 
Rekombination von H2 und O2 sorgt, wie stark die Überladung sein darf 
sagt dir dann (hoffentlich) das Datenblatt, sofern man eines 
findet(bekommt).

hinz schrieb:
> Ohne Laderegler ist das einfach nur Murks.

Mit modernen Akkus auf jeden Fall und ein Regler ist die bessere Lösung

Autor: MaWin (Gast)
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Anton K. schrieb:
> Wieviel Strom fließt ?

1A.

> Wie groß muss mindestens die Kapazität des Akkus sein, damit der
> Ladestrom durch das PV-Modul auch nach Vollladung dem Akku nicht
> schadet?

Unendlich (der Selbszentladestrom müsste grösser sein als der 
Ladestrom).

Jeder volle Bleiakku wird geschädigt wenn weiterhin Ladestrom fliesst.

Zum Verständnis: Licht produziert in der Solarzelle Strom und wenn den 
niemand abnimmt "Leerlauf" steigt die Spannung BIS der Strom fliesst, 
das ist spätestens bei 0.7V pro Diode der Fall, denn eine Solarzelle 
besteht aus Dioden und produziert Strom in deren Leitrichtung.

Will man Strom von der Solarzelle abzweigen, muss man eine Last 
anschliessen die eine GERINGERE Spannung hat, z.B. dein 12V Akku bei 15V 
Nennspannung (und vermutlich 19V Leerlaufspannung) deiner Solarzelle.

Ist die Spannung ganz gering "Kurzschluss" fliesst der 
Kurzschlusssstrom, knapp über 1A, aber auch nicht mehr, die Leistung ist 
0V x 1A = 0 Watt.

Damit man bei 1A 15W Leistung rausbekommt, muss man 15V erlauben, das 
ist die Spannung eines vollen Akkus im Zyklenbetrieb 14.4V + der 
Spannungsabfall der Diode die verhindert dass sich nachts der Akku in 
die Solarzelle entlädt, oder eines 15 Ohm Widerstandes wenn man die 
Leistung bloss verheizen will.

Hat der Akku 14.4V erreicht, muss man in der folgenden Zeit die Spannung 
auf 13.8V begrenzen, das geht am besten in dem man die Solarzelle dann 
kurzschliesst (0 Watt, siehe oben).

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

Anton K. schrieb:
> Nach meinem Wissen ist die Erhaltungsladung bei Bleiakkus 1/20 der
> Kapazität.

Man kann Aussagen die man zu einem Akkutypen (NiCd,NiMH) mal gehört hat 
nicht auf andere (Blei,Lithium) übertragen.

Autor: Anton K. (Firma: University) (friedelino)
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Der Andere schrieb:
>
> Das ist Modellabhängig. Von quasi 0 bis xx% ist alles drin.
> Alte Bleiakkus in Autos mit Gleichstromlichtmaschine und Relaisregler
> haben halt überladen. Die überschüssige Energie ist als Wasserstoff und
> Sauerstoff ausgegast und man musste halt regelmäßig destilliertes Wasser
> nachfüllen.
> Modere geschlossene Bleiakkus haben meist einen Katalysator der für eine
> Rekombination von H2 und O2 sorgt, wie stark die Überladung sein darf
> sagt dir dann (hoffentlich) das Datenblatt, sofern man eines
> findet(bekommt).

0 bis xx% von was

ok..."haben halt überladen" mh

Was hat das ganze mit meinem Beispiel zu tun?

Autor: Anton K. (Firma: University) (friedelino)
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>> Wie groß muss mindestens die Kapazität des Akkus sein, damit der
>> Ladestrom durch das PV-Modul auch nach Vollladung dem Akku nicht
>> schadet?
>
> Unendlich (der Selbszentladestrom müsste grösser sein als der
> Ladestrom).
>
> Jeder volle Bleiakku wird geschädigt wenn weiterhin Ladestrom fliesst.

Ok, dich dachte bei Blei-Akkus kann man auch mit Ladeerhaltungsstrom 
arbeiten. Sry mein Unwissen.

> Zum Verständnis: Licht produziert in der Solarzelle Strom und wenn den
> niemand abnimmt "Leerlauf" steigt die Spannung BIS der Strom fliesst,
> das ist spätestens bei 0.7V pro Diode der Fall, denn eine Solarzelle
> besteht aus Dioden und produziert Strom in deren Leitrichtung.
>
> Will man Strom von der Solarzelle abzweigen, muss man eine Last
> anschliessen die eine GERINGERE Spannung hat, z.B. dein 12V Akku bei
> 15V Nennspannung (und vermutlich 19V Leerlaufspannung) deiner
> Solarzelle.

Bis hierhin habe ich es verstanden. Joa 19 Volt Leerlaufspannung ist 
realistisch.

> Ist die Spannung ganz gering "Kurzschluss" fliesst der
> Kurzschlusssstrom, knapp über 1A, aber auch nicht mehr, die Leistung >ist
> 0V x 1A = 0 Watt.
>

Welche Spannung meinst du ?

> Damit man bei 1A 15W Leistung rausbekommt, muss man 15V erlauben, das
> ist die Spannung eines vollen Akkus im Zyklenbetrieb 14.4V + der
> Spannungsabfall der Diode die verhindert dass sich nachts der Akku in
> die Solarzelle entlädt, oder eines 15 Ohm Widerstandes wenn man die
> Leistung bloss verheizen will.

Ich habe mir das bisher so vorgestellt, in dem Schaltkreis ist eine 
Quelle (das Solarmodul) und ein Verbraucher (der Akku). Am Verbraucher 
fällt die Ladespannung ab, die Ladespannung richtet sich nach dem 
Ladestand des Akkus.

Stimmt dann meine Strom-Berechnung nicht? Bei der ich für den ganz 
entladenen Akku (10,5 Volt) ein Strom von 1,43 A rausgekriegt habe. Ich 
stell mir das so vor, dass die vom Modul bereitgestellte Spannung 
variiert.

> Hat der Akku 14.4V erreicht, muss man in der folgenden Zeit die
> Spannung auf 13.8V begrenzen, das geht am besten in dem man die
> Solarzelle dann
> kurzschliesst (0 Watt, siehe oben).
>
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

ok, das guck ich mir noch mal an. Vielen Dank :), bitte gehe noch auf 
meine Fragen ein.

: Bearbeitet durch User
Autor: hinz (Gast)
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Anton K. schrieb:
> Stimmt dann meine Strom-Berechnung nicht? Bei der ich für den ganz
> entladenen Akku (10,5 Volt) ein Strom von 1,43 A rausgekriegt habe. Ich
> stell mir das so vor, dass die vom Modul bereitgestellte Spannung
> variiert.

Die Leistung aber auch. So eine Solarzelle ist mehr eine Stromquelle, 
keine Spannungsquelle.

Autor: Achim S. (Gast)
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Anton K. schrieb:
> Stimmt dann meine Strom-Berechnung nicht? Bei der ich für den ganz
> entladenen Akku (10,5 Volt) ein Strom von 1,43 A rausgekriegt habe.

Die Rechnung stimmt höchstens mal zufällig.

Denn die 15W, auf denen deine Rechnung beruht, gibt das Solarmodul nur 
bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung ab (STC) und im Maximum Power 
Point (also ein einem bestimmten Punkt ihrer Kennlinie). Die 10,5V 
dürften weit unterhalb vom MPP liegen -> es kann gut sein, dass das 
Modul bei beiden Akkuspannungen praktisch den selben Strom abgibt (Schau 
dir die Kennlinie des Solarmoduls an, wie wenig der Strom von der 
Spannung abhängt, wenn du deutlich unter dem MPP bist).

Und wie groß der Strom tatsächlich ist, hängt dann eben entscheidend von 
der Sonneneinstrahlung ab.

Autor: Anton K. (Firma: University) (friedelino)
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> Die Rechnung stimmt höchstens mal zufällig.
>
> Denn die 15W, auf denen deine Rechnung beruht, gibt das Solarmodul nur
> bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung ab (STC) und im Maximum Power
> Point (also ein einem bestimmten Punkt ihrer Kennlinie). Die 10,5V
> dürften weit unterhalb vom MPP liegen

OK, muss nochmal nachhaken, wenn wir davon ausgehen, dass mit STC Strom 
generiert wird, aber der Akku ganz Entladen wäre.

1. Wieviel Spannung würde das PV-Modul abgeben, der Akku aufnehmen? Muss 
ja der gleiche Wert sein.

2. Kann man sagen, die Spannungsabgabe richtet sich nach dem Bedarf des 
Akkus?

> -> es kann gut sein, dass das
> Modul bei beiden Akkuspannungen praktisch den selben Strom abgibt (Schau
> dir die Kennlinie des Solarmoduls an, wie wenig der Strom von der
> Spannung abhängt, wenn du deutlich unter dem MPP bist).
>

Es ist ja alles ein Gedankengang, theoretisch, ich will ja verstehen 
inwieweit man Blei-Akkus auch durch ein direktes Anschließen an ein 
PV-Modul laden kann.Habe daher auch keine Kennlinien zur Hand. ;(


So so dankbar für eure Kommentare ;))

: Bearbeitet durch User
Autor: Bernd K. (bmk)
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Anton K. schrieb:
> 2. Wie groß muss mindestens die Kapazität des Akkus sein, damit der
> Ladestrom durch das PV-Modul auch nach Vollladung dem Akku nicht
> schadet?
>
> Nach meinem Wissen ist die Erhaltungsladung bei Bleiakkus 1/20 der
> Kapazität.
>
> Ich rechne mit dem Strom bei Vollladung, also:
>
> 20 x 1,087 = 21,74 Ah                         Richtig?????

Falsch. Der Akku müsste etwa 14.400Ah haben.
Grundlage: Bei einem Bleiakku rechnet man mit ca. 5% Selbstentladung pro 
Monat. Das wären hier 720Ah/Monat oder 24Ah/Tag oder 1Ah/Std. Ergo würde 
1A Ladestrom die Selbstentladung aufheben und die Spannung würde nicht 
steigen. Problem: Mehr als 1A würde die Spannung doch steigen lassen und 
darunter geht die Spannung runter. Also Humbug.

Für die meisten Bleiakkus gilt die Nennkapazität, wenn mit 1/20 der 
Kapazität entladen wird. Das ist auch für die Erhaltungsladung ein 
sinnvoller Wert. Aber bitte nur bis zum Erreichen der Spannungsgrenze 
von 13,8V!!  Danach mußt du die Spannung auf 13,8V konstanthalten. Das 
macht nicht die Batterie.

Autor: Achim S. (Gast)
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Anton K. schrieb:
> 2. Kann man sagen, die Spannungsabgabe richtet sich nach dem Bedarf des
> Akkus?

Du kannst es im Prinzipt so konstruieren, wie du es vielleicht von 
Transistorschaltungen kennst: es stellt sich ein Arbeitspunkt ein, der 
sich aus dem Schnittpunkt der Kennlinien von Solarmodul und Akku ergibt.

Und weil der Akku eine ziemlich niederohmige Kennnlinie hat (fast 
senkrecht im I/U-Diagramm) kann man in guter Näherung sagen: der Akku 
gibt direkt die Spannung vor, das Modul wird bei der Akkuspannung 
betrieben.

Autor: MaWin (Gast)
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Anton K. schrieb:
> Stimmt dann meine Strom-Berechnung nicht

Nein.

Der Strom wird nicht höher wenn die Spannung sinkt, sondern die 
abgegebene Leistung wird geringer.

Anton K. schrieb:
> Welche Spannung meinst du ?

0V. Kurzschluss.

Beitrag #5422428 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: batman (Gast)
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15V Panel + Diode + 12V Akku könnte unter Umständen (Akku nicht zu 
klein, Sonne nicht zu viel, Verbrauch..) zum Spielen ausreichen.

Begründung:
Der MPP wird maximal (bei bester Sonne) um 13V erreichen. Bei höherer 
Spannung (Ladestand Akku) fällt der Strom schnell ab. Am MPP lägen nach 
Diode noch ca. max. 12,3V an. Bei höherem Ladestand sinkt der Strom ab. 
Kann man noch genauer ausrechnen. Angesichts begrenzter Sonnenstunden 
könnte die mögliche Überladung dann recht unkritisch sein.

Es ist übrigens ein Irrtum, daß ein (nach vorschriftsmäßiger Anwendung) 
entleerer Akku 10,5V Leerlauf- oder Ladespannung hat. Die gilt nur unter 
Nennlast(!) im Entladeschlußpunkt. Miß mal nach, es sind praktisch immer 
>12V beim Laden.

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