Forum: Haus & Smart Home MPPT ohne Akku


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von raphrav (Gast)


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Hallo zusammen,

habe nach einer kleinen Weile Suchen festgestellt, dass mein Problem 
nicht allzu üblich zu sein scheint, also versuche ich mein Glück mit 
einem neuen Thema:

Das Vorhaben kurz umrissen: Meine Urlaube finden per Zelt und Auto 
statt, meist also auf Campingplätzen. Mit dabei ist eine Kühlbox, so 
eine mit Netzstecker und 12V-Ziggistecker. Diese ist der eigentlich 
einzige Grund, weshalb wir aufm Zeltplatz meist Strom dazubuchen, und 
das möchte ich abstellen - die Gründe sind nicht finanziell, eher, dass 
die besten/ruhigsten Spots meist keinen Stromanschluss haben und ich den 
Kabelsalat satt habe.
Nebenbei, aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.

Gesagt, getan: Ich hab ein 80W-Solarpanel bestellt und einen ausreichend 
dicken Buckkonverter, den auf 12V gestellt, alles zusammengesteckt und 
dumm geguckt, weil nix ging. Also weiter getüftelt, rausbekommen, dass 
die Kühlbox auch bis 6V runter läuft (dann halt mit weniger 
Kühlleistung), den Konverter auf mal 8V gestellt und schwupps, lief die 
Fuhre. So weit, so gut.
Bisschen mit Abschatten experimentiert, selbes Spiel von vorne, diesmal 
mit 6V statt 8V.
Ausrichtung optimiert, die Sonne kam richtig raus und schwupps, liefen 
auch 12V.

Also: Prinzipiell geht's, klassisches MPPT-Thema aber.

Also weiter gegooglet: MPPT-Regler gibt's zuhauf, nur wollen die alle 
immer im Verbund mit Akkus betrieben werden. Und all diese Regler haben 
als fetten Hinweis, dass die Batterie nicht abgeklemmt werden darf. Aber 
Batterie will ich nicht (zu kompliziert), brauch ich nicht (die Kühlbox 
dient nur, das Essen vor den 40° bei praller Sonne zu bewahren, also 
keine Sonne bedeutet kein Kühlbedarf), kann ich nicht (eine Nacht 
braucht 32Ah, also fast eine Autobatterie. Dann kann auch die 
Kabeltrommel wieder mit).
Ich will einfach eine kleine Kiste, die das Maximale aus der Solarzelle 
zieht und in die Kühlbox presst (klar, bei der "natürlichen" 
Aufnahmegrenze der Kühlbox soll Schluss sein).

Gibt's so was nicht doch irgendwo käuflich?
Gibt's für so was ein Bastelprojekt (Habe z.B. attraktive 
Arduino-Projekte gesehen, aber die auch alle mit Batterie)?
Würde ein rudimentäres Entwicklungsprojekt laufen (Stepdown in 
Standardtopologie oder mit einem IC, "Hirn" und MPPT mit Arduino, der es 
mit seinen ADCs ja leicht macht?

Danke schonmal für's Lesen und für eventuelle Tipps! :-)

Grüße,
Raph

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Das geht leider nicht ohne Modifikationen an der Kühlbox.

Du mußt die Leistung des Verbrauchers an die sich ständig ändernde 
MPP-Leistung der Solarmodule anpassen. Ein Akku als Verbraucher ist da 
sehr unkompliziert, weil er gleichzeitig als Puffer arbeitet ohne daß 
sich irgendwelche Elektronik darum kümmern muß.

Ohne Puffer kannst Du nur die Leistung des Verbrauchers nachführen, 
nimmt dieser zuviel oder zuwenig Leistung ab, läuft man aus dem MPP 
heraus, nach unten sogar so weit, bis die Leistung komplett einbricht.

von Wolfgang (Gast)


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raphrav schrieb:
> Gibt's für so was ein Bastelprojekt (Habe z.B. attraktive
> Arduino-Projekte gesehen, aber die auch alle mit Batterie)?

Du könntest, falls dein Konverter das unterstützt, anhand der 
verfügbaren Solarleistung die Ausgangsspannung des Konverters 
verstellen, also das was du gerade manuell gemacht hast, einem 
Mikrocontroller überlassen. Das  nennst sich dann MPPT. Wenn dein 
aktueller Konverter das nicht unterstützt, brauchst du einen, der das 
kann.
Welche Leerlaufspannung besitz dein Solarpanel?

von raphrav (Gast)


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Heya,

das ging ja schnell mit den Antworten :-)

Ben B. schrieb:
> Das geht leider nicht ohne Modifikationen an der Kühlbox.
>
> Du mußt die Leistung des Verbrauchers an die sich ständig ändernde
> MPP-Leistung der Solarmodule anpassen.
Die Leistung des Verbrauchers/der Kühlbox lässt sich ja durch ihre 
Eingangsspannung anpassen. Nicht wirklich linear, aber auch nicht völlig 
sprunghaft.

Wolfgang schrieb:
> Du könntest, falls dein Konverter das unterstützt, anhand der
> verfügbaren Solarleistung die Ausgangsspannung des Konverters
> verstellen, also das was du gerade manuell gemacht hast, einem
> Mikrocontroller überlassen. Das  nennst sich dann MPPT. Wenn dein
> aktueller Konverter das nicht unterstützt, brauchst du einen, der das
> kann.
Der Konverter hat einen Spindeltrimmer. Zwei dessen Pins scheinen 
verbunden zu sein, ergo ist die Eingangsgröße ein Widerstand... Wird 
wahrscheinlich schwierig...
Und ja, ein MPPT-Regler ohne die doofe Batterie ist ja genau das, was 
ich suche... Scheinbar als einziger...

Wolfgang schrieb:
> Welche Leerlaufspannung besitz dein Solarpanel?
Typenschild 21.3V, gemessen um die 22V.

Grüße,
Raph

von Verlustleistungsphobiker (Gast)


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Nicht dass ich voll kompetent wäre, trotzdem meine System- und 
Vorgehensüberlegungen hierzu.

Die U/I Belastbarkeitskurve des PV-Panels verändert sich in Abhängigkeit 
der Bescheinungsintensität, woraus sich Pmax=f(Licht) herleiten lässt 
UND jeweils U und I als Arbeitspunkt vorgibt. (das gängige MPP halt)

Das Kühlaggregat der Box (Peltierelement + Luftquirl, nehme ich an) hat 
auch eine eigene Kennlinie I= f(U) woraus sich auch Pmom=f(U) ergibt.
Weil ich es nicht kenne, würde ich erstmal diese erfassen.

Dann müsste sich als erste grobe Näherung durch "zusammenlegen" der 
Kurven von PV-Panel und Kühlaggregat eine Idee ergeben, wieweit die 
(U,I) Werte f. PV Pmax (über versch. lichtstärken) abweichen von den 
(U,I) zur Kühlung bei selbem Pmom.

Nun kommt es darauf an was sich da zeigt: in welcher Lichtsituation muss 
z.B. die U von PV hochgesetzt oder runtergesetzt werden, damit die 
Kühlung Pmax ausschöpft.
Braucht es sowohl Hochsetztsteller wie auch Stepdown?
Lässt sich das in eine einzige, uP-steuerbare, Schaltung kombinieren?
Bringt man dies in eine Formel unter, wonach der uP rechnen kann oder 
wird es eine vorgespeicherte Tabelle?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Wenn die Kühlbox an variabler Betriebsspannung funktioniert, könnte es 
klappen.

Was Du dazu machen müsstest wäre einen Step-Down-Wandler bauen, der 
seine Eingangsspannung (und nicht seine Ausgangsspannung) regelt. Auf 
diese Weise habe ich meinen ersten MPP-Tracker gebaut. So eine Schaltung 
arbeitet dann bei einer Eingangsspannung, die der MPP-Spannung der 
Solarmodule entspricht und die Ausgangsspannung stellt sich entsprechend 
der Last ein. Erst wenn nicht genug Leistung abgenommen wird, läuft die 
Solarmodulspannung nach oben vom MPP weg, was die Leistung reduziert.

Sowas kann man auch ohne Controller bauen und es manuell fest auf die 
MPP-Spannung des Solarmoduls einstellen. Das kostet minimal Leistung 
(weil der MPP stark temperaturabhängig ist und nicht nachgeführt wird), 
erreicht aber problemlos Werte, die nahe an echte MPP-Tracker 
herankommen.

Ich hatte das damals genau so gemacht und die Schaltung später um einen 
µC erweitert um die MPP-Spannung entsprechend zu verschieben. Der Gewinn 
dadurch war messbar, aber nicht so groß wie ich gedacht habe.

Nachteilig ist die Stromversorgung solcher Wandler. Die Ausgangsspannung 
bei kleiner Leistung ist evtl. zu niedrig für den Wandler, die 
Solar-Leerlaufspannung ist auf jeden Fall zu hoch. Ich hatte das Problem 
damals nicht weil ein 12V-Akku dranhing, aber wenn das ohne Akku laufen 
soll muß man die Steuerung aus der Solarspannung versorgen, und das über 
einen Wandler oder im einfachsten Fall Linearregler, der vom 
Hauptwandler unabhängig läuft.

: Bearbeitet durch User
von Detlev T. (detlevt)


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Ich denke auch gerade über so etwas nach. Eine Bastellösung könnte aus 
meiner Sicht so aussehen:

Erst einmal hat man einen (effizienten, also kein MC34063) 
Buck-Converter, der auf die Maximalspannung der Kühlbox eingestellt ist. 
So allein würde er allerdings zu viel Leistung aus dem PV Modul ziehen. 
Deshalb muss der Chip zusätzlich über einen Soft-Start-Pin verfügen, den 
man entsprechend der PV-Spannung so weit herunterregelt, dass man 
ungefähr am MPP ist. (x% der Leerlaufspannung) Wahrscheinlich genügt da 
ein einfacher Spannungsteiler.

Solange die PV also nicht genug Leistung liefert, bremst die Softstart 
Funktion, ist genug Leistung vorhanden, arbeitet die "normale" Regelung.

Ich hoffe, die Beschreibung war verständlich. Sonst noch einmal fragen.

PS: Was machst du auf dem Zeltplatz dann eigentlich nachts - ohne 
Pufferbatterie?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Was ich gemacht hatte:

Ich bastel sehr gerne mit dem TL494, also diesen mit 4 oder 5 starken 
P-FETs "aufgebohrt" um die Verlustleistung runter zu kriegen, der erste 
OPV regelte die Eingangsspannung und der zweite diente zur Begrenzung 
der Ausgangsspannung auf 14,4V.

Die µC-Erweiterung konnte die Eingangsspannung dann stufenlos in einem 
Bereich von vielleicht 16..19V verschieben und die 
Ausgangsspannungsbegrenzung zur Erhaltungsladung auf 13,8V umschalten.

Um Softstart und so'n Quack braucht man sich nicht kümmern, der Wandler 
regelt ja seine Eingangsspannung. Das ist eine echte Regelung über den 
OPV, keine faulen Tricks. Unter Sollspannung nimmt der Wandler keinen 
Strom auf und kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten bzw. die 
Ausgangsspannung zu weit herunterziehen.

Edit:
Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler 
mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der 
Schottky-Diode ein.

: Bearbeitet durch User
von Detlev T. (detlevt)


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von Harald W. (wilhelms)


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Ben B. schrieb:

> Der Wandler kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten.

Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein
Kurzschluss kein Problem.

> Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler
> mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der
> Schottky-Diode ein.

Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut wie keine 
Rolle.

von Bernd K. (bmk)


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Die Notwendigkeit eines MPPT Step-Down Reglers wird oft überschätzt.
Er macht Sinn, wenn die Panelspannung nicht zur Verbraucherspannung 
passt.

Bei den üblichen "12V Panels" ist die Modulspannung jedoch sehr gut an 
einen 12V Akku angepasst. Beispiel:

http://makeable.de/mlab/makeable/solarbox/images/beleuchtungsstaerke.png

Die MPPT Spannung für alle relevanten Beleuchtungsstärken liegt hierbei 
recht gut bei 15V. Abzüglich der Rückstromdiode erhalten wir die 
perfekte Ladeendspannung für eine Bleiakku von 14,4V. Ein Regler mit 
seinen geschätzten 80...85% Effizienz würde die Bilanz eher 
verschlechtern.
Ok, ein wenig Elektronik ist dennoch erforderlich, um den Akku zu 
trennen, wenn er voll ist.

Nun zur Frage:
Ich würde das Panel direkt an die Kühlbox anschließen. Die Peltier 
Elemente werden vom Solarpanel Strom ziehen und die Spannung passend 
einbremsen. Bei sehr hoher Beleuchtungsstärke könnte es allerdings 
erforderlich werden, eine Leistungs-Z-Diode mit etwa 14V parallel zum 
Panel zu schalten, damit keine Überlastung auftritt.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Okay... ich muß leider feststellen, Du tust doch nicht nur so.
Tut mir echt leid für Dich.

> Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein
> Kurzschluss kein Problem.
Gegen-Doof-Getue: Du kannst das Modul rückwärts bestromen oder einen 
Mikrowellentrafo anschließen. Schon wird es überlastet.

>> Damit spart [man] die Verlustleistung der Schottky-Diode ein.
> Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut
> wie keine Rolle.
Auch das ist in dem Zusammenhang leider falsch. Die betroffene 
Schottky-Diode eines Step-Down-Wandlers sieht den (gepulsten) 
Sekundärstrom, allein der ist für die Erwärmung der Diode 
verantwortlich. Die Solarspannung spielt dafür keine Rolle, die bekommt 
die Diode in Sperrrichtung (wobei durch sie kein nennenswerter Strom 
fließt) und solange sie diese sperren kann, wird sie davon nicht warm.

Folglich könnte ich einen Solar-Laderegler auf dieser Schaltungsbasis 
aufbauen, der mit 300V Solarspannung arbeitet und einen 12V-Akku mit 
100A lädt. Trotz der hohen Solarspannung würde ich an der Diode eine 
Verlustleistung von 40..50W erwarten, entsprechend 0,4..0,5V 
Flußspannung.

Edit @Bernd:
Meine Versuche waren damals besser als Deine Darstellung, vor allem wenn 
man den Solarstrom auch verbraucht und nicht dauernd 14,4V 
Ladeendspannung hält. Ich hatte damals etwa 120W gemessene 
Spitzenleistung von den Solarmodulen, die Verwendung des MPP-Trackers 
brachte am Akku mindestens 1A mehr Ladestrom. Den genauen Wert weiß ich 
nicht mehr, aber es war deutlich mehr als "lohnt sich nicht". Die 
MPP-Spannung ist auch nie auf 15V abgesunken, ich habe nur extrem selten 
und bei sehr heißem Wetter (und demzufolge heißen Modulen) Werte knapp 
unter 17V gesehen, normal waren etwa 17,5V.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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raphrav schrieb:
> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.
>
> Gesagt, getan: Ich hab ein 80W-Solarpanel bestellt

Wohin soll die maximale Power denn, wenn die Sonne wirklich mal richtig 
scheint ?

In Deutschland zwar kaum, aber man fährt ja in Urlaub zur Sonne hin, da 
können schon mal tatsähclih die beworbene  80W aus deinem Panel kommen, 
sogar bis 104 W sind theoretisch möglich (ok, nur ohne Staub auf dem 
Panel).

Du brauchst keinen MPP, sondern einen bis-zu-32W Vernichter.

Das Solarpanel kann direkt an die Kühlbox, der Lüfter läuft zwar erst 
bei höherer Spannung an, aber der Peltier arbeitet schon bei geringere 
Spannung, mit aller Leistung die das Panel liefert (und hat bei der 
geingen Leistung noch lkeine Lüfterunterstützung nötig).

Also sehr gut angepasst, nur etas zu viel Power.

von raphrav (Gast)


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Huch, das ist ja mal ein Stapel von Antworten - wow!
Werde nun alle durchgehen und hoffe, dass ich alles berücksichtige - der 
Reihe nach...

Verlustleistungsphobiker schrieb:
> Nicht dass ich voll kompetent wäre, trotzdem meine System- und
> Vorgehensüberlegungen hierzu...

Klingt gut, aber eigentlich wollte ich die Kirche im Dorf lassen - eher 
so als "nachstellen - gucken, was es macht - repeat..."

Ben B. schrieb:
> Wenn die Kühlbox an variabler Betriebsspannung funktioniert,
> könnte es
> klappen.
>
> Was Du dazu machen müsstest wäre einen Step-Down-Wandler bauen, der
> seine Eingangsspannung (und nicht seine Ausgangsspannung) regelt. Auf
> diese Weise habe ich meinen ersten MPP-Tracker gebaut. So eine Schaltung
> arbeitet dann bei einer Eingangsspannung, die der MPP-Spannung der
> Solarmodule entspricht und die Ausgangsspannung stellt sich entsprechend
> der Last ein. Erst wenn nicht genug Leistung abgenommen wird, läuft die
> Solarmodulspannung nach oben vom MPP weg, was die Leistung reduziert.
>
> Sowas kann man auch ohne Controller bauen und es manuell fest auf die
> MPP-Spannung des Solarmoduls einstellen. Das kostet minimal Leistung
> (weil der MPP stark temperaturabhängig ist und nicht nachgeführt wird),
> erreicht aber problemlos Werte, die nahe an echte MPP-Tracker
> herankommen.
>
>
Problematisch ist aber, dass der MPP auch abhängig von der Belichtung 
ist - mit festen Einstellungen habe ich ja schon so mittelerfolgreich 
experimentiert...
Die Ausgangsspannung ist ja in dem Fall die Stellgröße der 
Leistungsaufnahme, die mal höher, mal niedriger ist...
Oder hab ich es falsch verstanden?

Detlev T. schrieb:
> Ich denke auch gerade über so etwas nach. Eine Bastellösung könnte
> aus
> meiner Sicht so aussehen:
>
> Erst einmal hat man einen (effizienten, also kein MC34063)
> Buck-Converter, der auf die Maximalspannung der Kühlbox eingestellt ist.
> So allein würde er allerdings zu viel Leistung aus dem PV Modul ziehen.
> Deshalb muss der Chip zusätzlich über einen Soft-Start-Pin verfügen, den
> man entsprechend der PV-Spannung so weit herunterregelt, dass man
> ungefähr am MPP ist. (x% der Leerlaufspannung) Wahrscheinlich genügt da
> ein einfacher Spannungsteiler.
>
> PS: Was machst du auf dem Zeltplatz dann eigentlich nachts - ohne
> Pufferbatterie?
Softstart ist ne Idee! Ich guck mal, ob ich einen entsprechenden Chip 
finde...

Zu Nachts: Mir ist generell klar, dass ich damit im Sommer kein 5° 
kaltes Bier hinbekomme oder frischen Fisch genießbar zu halten, das 
schafft die Kiste auch an stabilen, belastbaren 12V nicht.
Es geht schlicht um folgendes: Die Temperaturen sommers tagsüber im Auto 
kennt ihr ja, und wenn die Sonne auf ein (gutes) Zelt knallt, geht auch 
darin in entsprechende Regionen. Und Essen, das bei normalen 
Temperaturen eigentlich hält (Dauerwurst, Käse etc.), kippt dir 
innerhalb von Stunden - das will ich damit verhindern (und das klappt 
auch, nur halt bisher am Netz...)
Nachts hat es sich bewährt, die Kiste in den Fußraum im Auto zu stellen, 
den Deckel aufzulassen und gut ist. Die lief auch bisher nicht, da du 
neben dem Lüfter kein Auge zu bekommst...

Ben B. schrieb:
> Was ich gemacht hatte:
>
> Ich bastel sehr gerne mit dem TL494, also diesen mit 4 oder 5 starken
> P-FETs "aufgebohrt" um die Verlustleistung runter zu kriegen, der erste
> OPV regelte die Eingangsspannung und der zweite diente zur Begrenzung
> der Ausgangsspannung auf 14,4V.
>
> Die µC-Erweiterung konnte die Eingangsspannung dann stufenlos in einem
> Bereich von vielleicht 16..19V verschieben und die
> Ausgangsspannungsbegrenzung zur Erhaltungsladung auf 13,8V umschalten.
>
> Um Softstart und so'n Quack braucht man sich nicht kümmern, der Wandler
> regelt ja seine Eingangsspannung. Das ist eine echte Regelung über den
> OPV, keine faulen Tricks. Unter Sollspannung nimmt der Wandler keinen
> Strom auf und kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten bzw. die
> Ausgangsspannung zu weit herunterziehen.
>
> Edit:
> Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler
> mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der
> Schottky-Diode ein.

Klar, wäre sauberer, aber vielleicht auch übers Ziel hinaus... Schau mir 
mal den TL49 an :-)

Detlev T. schrieb:
> Vielleicht noch interessant als Ideenquelle:
>
> 
https://www.analog.com/en/technical-articles/high-efficiency-solar-mppt-battery-charger-using-lt8611-and-ad5245.html
Auch interessant! :-)

Harald W. schrieb:
> Ben B. schrieb:
>
>> Der Wandler kann dadurch das Solarmodul nicht überlasten.
>
> Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein
> Kurzschluss kein Problem.
>
>> Das einzige, was noch eine deutliche Verbesserung wäre, ist ein Wandler
>> mit Synchrongleichrichtung. Damit spart die Verlustleistung der
>> Schottky-Diode ein.
>
> Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut wie keine
> Rolle.
Richtig, "überlasten" ist unsauber. Wenn der Strom zu groß wird, bricht 
halt die Spannung ein und kommt effektiv halt auch nix raus... Genau das 
ist ja mein Problem, zum Glück geht damit wenigstens nichts kaputt...

Bernd K. schrieb:
> Die Notwendigkeit eines MPPT Step-Down Reglers wird oft
> überschätzt.
> Er macht Sinn, wenn die Panelspannung nicht zur Verbraucherspannung
> passt.
>
> Bei den üblichen "12V Panels" ist die Modulspannung jedoch sehr gut an
> einen 12V Akku angepasst. Beispiel:
>
> http://makeable.de/mlab/makeable/solarbox/images/beleuchtungsstaerke.png
>
> Die MPPT Spannung für alle relevanten Beleuchtungsstärken liegt hierbei
> recht gut bei 15V. Abzüglich der Rückstromdiode erhalten wir die
> perfekte Ladeendspannung für eine Bleiakku von 14,4V. Ein Regler mit
> seinen geschätzten 80...85% Effizienz würde die Bilanz eher
> verschlechtern.
> Ok, ein wenig Elektronik ist dennoch erforderlich, um den Akku zu
> trennen, wenn er voll ist.
>
> Nun zur Frage:
> Ich würde das Panel direkt an die Kühlbox anschließen. Die Peltier
> Elemente werden vom Solarpanel Strom ziehen und die Spannung passend
> einbremsen. Bei sehr hoher Beleuchtungsstärke könnte es allerdings
> erforderlich werden, eine Leistungs-Z-Diode mit etwa 14V parallel zum
> Panel zu schalten, damit keine Überlastung auftritt.

Wenn ich das direkt drangeklopft hab, war auch Spannungseinbruch, sobald 
das Panel nicht perfekt bestrahlt wurde...

Ben B. schrieb:
> Okay... ich muß leider feststellen, Du tust doch nicht nur so.
> Tut mir echt leid für Dich.
>
>> Wie überlastet man denn Solarmodule? Für die ist selbst ein
>> Kurzschluss kein Problem.
> Gegen-Doof-Getue: Du kannst das Modul rückwärts bestromen oder einen
> Mikrowellentrafo anschließen. Schon wird es überlastet.
>
>>> Damit spart [man] die Verlustleistung der Schottky-Diode ein.
>> Bei Modulspannungen über 12V spielt dieser Verlust so gut
>> wie keine Rolle.
> Auch das ist in dem Zusammenhang leider falsch. Die betroffene
> Schottky-Diode eines Step-Down-Wandlers sieht den (gepulsten)
> Sekundärstrom, allein der ist für die Erwärmung der Diode
> verantwortlich. Die Solarspannung spielt dafür keine Rolle, die bekommt
> die Diode in Sperrrichtung (wobei durch sie kein nennenswerter Strom
> fließt) und solange sie diese sperren kann, wird sie davon nicht warm.
>
> Folglich könnte ich einen Solar-Laderegler auf dieser Schaltungsbasis
> aufbauen, der mit 300V Solarspannung arbeitet und einen 12V-Akku mit
> 100A lädt. Trotz der hohen Solarspannung würde ich an der Diode eine
> Verlustleistung von 40..50W erwarten, entsprechend 0,4..0,5V
> Flußspannung.
>
> Edit @Bernd:
> Meine Versuche waren damals besser als Deine Darstellung, vor allem wenn
> man den Solarstrom auch verbraucht und nicht dauernd 14,4V
> Ladeendspannung hält. Ich hatte damals etwa 120W gemessene
> Spitzenleistung von den Solarmodulen, die Verwendung des MPP-Trackers
> brachte am Akku mindestens 1A mehr Ladestrom. Den genauen Wert weiß ich
> nicht mehr, aber es war deutlich mehr als "lohnt sich nicht". Die
> MPP-Spannung ist auch nie auf 15V abgesunken, ich habe nur extrem selten
> und bei sehr heißem Wetter (und demzufolge heißen Modulen) Werte knapp
> unter 17V gesehen, normal waren etwa 17,5V.

Exakt, ich möchte eigentlich meistens den kompletten Strom (bei nicht 
perfekter Bestrahlung) direkt verbrauchen, und wenn wirklich mal 80W 
rauskommen könnten, den halt verfallen lassen - nicht speichern...

Michael B. schrieb:
> raphrav schrieb:
>> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.
>>
>> Gesagt, getan: Ich hab ein 80W-Solarpanel bestellt
>
> Wohin soll die maximale Power denn, wenn die Sonne wirklich mal richtig
> scheint ?
>
> In Deutschland zwar kaum, aber man fährt ja in Urlaub zur Sonne hin, da
> können schon mal tatsähclih die beworbene  80W aus deinem Panel kommen,
> sogar bis 104 W sind theoretisch möglich (ok, nur ohne Staub auf dem
> Panel).
>
> Du brauchst keinen MPP, sondern einen bis-zu-32W Vernichter.
>
> Das Solarpanel kann direkt an die Kühlbox, der Lüfter läuft zwar erst
> bei höherer Spannung an, aber der Peltier arbeitet schon bei geringere
> Spannung, mit aller Leistung die das Panel liefert (und hat bei der
> geingen Leistung noch lkeine Lüfterunterstützung nötig).
>
> Also sehr gut angepasst, nur etas zu viel Power.

Hä? Und aus einer Steckdose kommen auch immer 3680W, weil die 230V mit 
16A abgesichert sind? Selbst wenn nur ein 5W-USB-Charger dranhängt?
Nein, und das ist hoffentlich allen sonst klar:
Wenn wirklich mal 80W oder gar 104W theoretisch im Rohr wären, beißen 
die sich an der dann steigenden Eingangsimpedanz des Konverters (sofern 
er eine begrenzte oder sogar feste Ausgangsspannung hat) die Zähne aus, 
der Strom wird schlicht begrenzt. Da muss gar keine elektrische Leistung 
vernichtet werden, weil die dann schlicht gar nicht entsteht (sondern 
die Sonne statt Elektronen zu schubsen halt das Panel ein bisschen 
erwärmt)

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Die Beleuchtung verändert den MPP nach meinen Erfahrungen gar nicht so 
massiv, die verändert nur den Strom, den das Modul erzeugt, weniger die 
Spannung. Die Spannung ändert sich recht stark mit der Erwärmung und 
Abkühlung der Module. Es sind halt elektrisch einige in Reihe 
geschaltete Si-Dioden und man sieht am Ausgang die Summe ihrer 
Flußspannung sowie die genauso aufsummierte Veränderung.

Also wenn Du ein Solarmodul an einem bewölkten Tag ins Licht packst, 
hast Du auch die volle Leerlaufspannung, aber so gut wie keinen Strom. 
Heißt, bei Belastung bricht sofort die Spannung ein.

Bei voller Sonneneinstrahlung bricht die Spannung bei Belastung erstmal 
nur sehr langsam ein und ab einem bestimmten Punkt immer schneller, 
während der entnommene Strom kaum noch steigt. Der MPP liegt knapp nach 
dem Punkt, an dem die Spannungskurve recht schnell zu fallen beginnt. Am 
MPP hat das Modul fast seinen vollen Strom erreicht (der Kurzschlußstrom 
liegt nicht weit darüber) und die Spannung ist noch nicht so weit 
eingebrochen, daß die Leistung (=U*I) wieder absinkt.

von Michael B. (laberkopp)


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raphrav schrieb:
> Hä? Und aus einer Steckdose kommen auch immer 3680W, weil die 230V mit
> 16A abgesichert sind? Selbst wenn nur ein 5W-USB-Charger dranhängt?
> Nein, und das ist hoffentlich allen sonst klar:
> Wenn wirklich mal 80W oder gar 104W theoretisch im Rohr wären, beißen
> die sich an der dann steigenden Eingangsimpedanz des Konverters (sofern
> er eine begrenzte oder sogar feste Ausgangsspannung hat) die Zähne aus,

Es gibt keinen Konverter, wenn man Peltier-Kühlbox direkt an das Panel 
anschliesst.

> der Strom wird schlicht begrenzt. Da muss gar keine elektrische Leistung
> vernichtet werden, weil die dann schlicht gar nicht entsteht (sondern
> die Sonne statt Elektronen zu schubsen halt das Panel ein bisschen
> erwärmt)

Die Sonne mit ihren Photonen setzt IMMER ein Elektron im Panel frei. Die 
einzige Entscheidung, die du hast ist, ob du das Elektron über die 
elektrschen Anschlüsse abnimmst, oder ob du es im Panel über die in 
Leitrichung befindlichen PN-Übergänge der PhotoDioden abfliessen lässt.

Letztes passiert aber nur dann, wenn die Spannung am Ausgang steigen 
kann, im Extremfall bis hin zur Leerlaufspannung des Panels.

von Lothar J. (black-bird)


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Wenn es ohne Akku sein soll:
- ein 60-Zellenmodul mit ca. 180W oder mehr,
- einen StepDown-Regler auf 12V mit "Weitbereichseingang" von ca. 20V 
bis ca. 50V und mindestens 50W Abgabeleistung.

Wenn die Sonne scheint, das Modul immer schön ausrichten.

Blackbird

von Udo S. (urschmitt)


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Campingkühlschrank kaufen, der mit Gas betrieben wird.

Diese komischen Autokühlboxen haben einen unterirdischen Wirkungsgrad. 
Da dauert es doch Tage bis man mehrere kg Getränke und Essen 
runtergekühlt hat.

von raphrav (Gast)


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Heya,

Stimmt, der MPP wandert nicht... Aber dennoch muss ich in genau dem Fall 
mit dem Tastverhältnis des Konverters runter, dass die Spannung an der 
Kühlbox und damit ihre Leistungsaufnahme runter geht, sodass die 
Spannung eben nicht einbricht.

Und auch richtig, würde ich die Kühlbox direkt anschließen, müsste ich 
mir die Gedanken mit "Leistung wohin" machen bzw. einfach mal testen, 
was diese dauerhaft bei einer höheren Eingangsspannung macht, die ihre 
Leistungsaufnahme auf die 80W oder mehr einstellt (vermutlich gar nichts 
außer stärker kühlen). War aber nie meine Intention und hatte ich auch 
nur kurz testhalber so, will ich auf Dauer auch nicht. Warum auch, wenn 
ich einen 15A-Konverter mit >90% Wirkungsgrad heutzutage nachgeschmissen 
bekomme?

Und ja, das war ja auch meine Idee mit der "Überdimensionierung" des 
Panels - deswegen ja auch ein 80W-Exemplar und keins mit 50W... 
Scheinbar zu wenig, aber 180W wären mir dann doch ein bisschen 
groß/schwer/teuer. Bin ja schon erschrocken, als das Paket mit dem 
80W-Teil kam...

Und nein, es wird auch kein Gaskühlschrank. Noch einmal: Die Box macht 
bisher ihren Job (der eben nicht "ruckzuck alles auf 5°", sondern 
"möglichst kosten- und gewichtseffizient die 40°-Spitzen abfangen" 
heißt) hervorragend. Diese steht nicht zur Debatte.
Und auch die Solarzelle steht nicht (mehr) zur Debatte, da sie 
prinzipiell zufriedenstellend funktioniert, zumindest mit 6V bei wenig 
Sonne/Hitze/Licht und mit 12V bei vollem Feuer. Ich brauche nur noch die 
"Automatik".

Grüße,
Raph

von raphrav (Gast)


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Mein erster größerer Versuch wird nun:

- Den Konverter reverse engineeren, sodass ich genau weiß, wie er auf 
das regelnde Poti reagiert.
- Die Spannung bricht bei Überlast auf gut 3V ein und wird im 
Maximalfall auf 12V gestellt - also sollte ein 3V3-ProMini durchgehend 
laufen, wenn er damit über RAW versorgt wird.
- Konverter standardmäßig/minimal auf 6V stellen (weniger macht keinen 
Sinn, weil dann die Sonne hinreichend wenig scheint, sodass auf Kühlung 
verzichtet werden kann)
- Der ProMini grätscht zyklisch in das Regelpoti und stellt damit die 
Spannung des Konverters hoch oder runter (wie, wird sich zeigen), um die 
Spannung per ADC auf Einbrüche zu überprüfen und entsprechend 
nachzustellen (repeat)

Was haltet ihr davon?

Wenn das nicht klappt, werde ich über einen Tracker wie weiter oben 
beschrieben nachdenken.

von asd (Gast)


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> Die Temperaturen sommers tagsüber im Auto
> kennt ihr ja, und wenn die Sonne auf ein (gutes) Zelt knallt,

Tipp aus meiner Festival-Zeit: Der Campingplatz ist doch vermutlich 
Gras, und das Auto parkt neben dem Zelt? Dann das Bier unter das Auto 
ins feuchte Gras.
Selbst wenn das Gras eher trocken ist bleibt das Bier dort wesentlich 
kühler als an allen anderen Plätzen.
Wenn deine Peltier-Kühlbox nicht zu groß ist oder ihr ein 
geländegängiges Auto habt, dann unter das Auto mit dem Teil.

von Bierkühlers DN250 (Gast)


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raphrav schrieb:
> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.

Da stell sich die Frage ob die Lüfterleistung bei z.B. 8V halbwegs zur 
Wärmeabgabe des Peltierelement bei 8V passt..

von raphrav (Gast)


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Heya,

ohne weiter gekommen zu sein (Zeit...) bleibe ich hier auf dem 
Laufenden:

asd schrieb:
>> Die Temperaturen sommers tagsüber im Auto
>> kennt ihr ja, und wenn die Sonne auf ein (gutes) Zelt knallt,
>
> Tipp aus meiner Festival-Zeit: Der Campingplatz ist doch vermutlich
> Gras, und das Auto parkt neben dem Zelt? Dann das Bier unter das Auto
> ins feuchte Gras.
> Selbst wenn das Gras eher trocken ist bleibt das Bier dort wesentlich
> kühler als an allen anderen Plätzen.
> Wenn deine Peltier-Kühlbox nicht zu groß ist oder ihr ein
> geländegängiges Auto habt, dann unter das Auto mit dem Teil.
Auto ist tatsächlich eingeschränkt geländefähig. Aber das reicht leider 
nie, dass eine 30l-Box drunter geht (23cm Bodenfreiheit vs. kürzeste 
Kante der Box 29cm)
Nebenbei ist Gras nur einer von möglichen Untergründen - haben auch mal 
Sand, mal Kies, in den Bergen muss die Karre manchmal auf Fels, um das 
bisschen Grasfläche dem Zelt zu lassen und im Mittelmeerraum hast du oft 
nur eine traurig-trockene Erinnerung an Gras.
Nebenbei ist das eine Lösung für paar Stunden, aber nicht für mehrere 
Übernachtungen.

Bierkühlers DN250 schrieb:
> raphrav schrieb:
>> aufm Typenschild der Kühlbox steht 12V/48W.
>
> Da stell sich die Frage ob die Lüfterleistung bei z.B. 8V halbwegs zur
> Wärmeabgabe des Peltierelement bei 8V passt..
Guter Punkt... Werde die warme Seite besonders im Auge behalten, danke 
für den Tipp!

von Lothar J. (black-bird)


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Dein Modul ist zu klein! Fehlkauf.

Da hilft alles "Anpassen" nicht.

Beim nächsten Mal, vorher rechnen oder fragen.


Blackbird

: Bearbeitet durch User
von raphrav (Gast)


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Heya,

Lothar J. schrieb:
> Dein Modul ist zu klein! Fehlkauf.
>
> Da hilft alles "Anpassen" nicht.
>
> Beim nächsten Mal, vorher rechnen oder fragen.
>
> Blackbird
Wie bitte? In dem Fall nochmal zusammengefasst:
- Bei voller Einstrahlung klappt's - also nicht zu klein
- Bei reduzierter Einstrahlung klappt's auch, wenn ich mit der 
KB-Leistung/Spannung runter gehe - also auch nicht zu klein.

Das einzige, das fehlt, ist die automatische Anpassung an die 
Bedingungen und dann ist alles tutti :-)

Auch wenn du dich wiederholst...

von PV 2020 (Gast)


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80W gibts bei STC (Standard Test Condition): Einstrahlung 1.000 W/m², 
Modultemperatur 25 °C , in DE schaffst du sehr selten 1.000 W/m² 
https://de.wikipedia.org/wiki/Globalstrahlung . Geht man nun von den max 
900 W/m² aus, dann sinds schon 10% weniger. Dann den 
Temperaturkoeffizienten ist bei den neusten Modulen bei Pmpp [%/°C] 
-0,36. Das Modul wird mehr wie 60 C warm also 35 mal 0,36 % weniger . 
Dann dein Book DC/DC der hat auch nicht mehr wie 95% Wirkungsgrad.

80W *0,9 (900W/m2) = 72W
72W *0,874 (35mal 0,36% sind 12,6% weniger) = 62,928 W
62,928 W + 0,95 = 59,78W

Du hast also unter den Besten Bedingungen ca 60W. Das aber nur wenn 
alles supi ist, eher weniger da 60 C und 900 W/m² und 95% des DC/DC die 
Beste Annahme ist.

Ich habs früher so gelernt Verbraucher W mal 2 als min W des Moduls 
(ohne Puffer) ausgelegt bei z.b Wasserpumpen, haben wir das meist mal 3, 
wegen "Anlaufstrom" und offt im Sommer bissl diesigem Himmel.

von raphrav (Gast)


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Heya,

folgende Gedanken: Faktor 2 schaffe ich nicht ganz, aber immerhin 
80W/48W=1.67.
Für Faktor 2 müsste ich die KB halt auf 40W laufen lassen, sollte auch 
kein Thema sein - wie gesagt: Wenn die nicht voll läuft, ist das auch 
kein Thema! Nur generell laufen sollte sie halt...

Anlaufstrom hab ich bei einem Peltierelement (ja, plus Lüfter) auch 
kaum/keinen.

von raphrav (Gast)


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Heya,

also, in Vergessenheit ist das ganze nicht, hat halt nur nicht Prio 1a.
Aber heute hab ich da mal weiter geforscht...

Der Konverter ist seziert, er enthält den XL4016, Beschaltung richtet 
sich im Wesentlichen nach dem Datenblatt.
Kurzfassung seiner Regelung: Der hat eine 1,25V-Spannungsreferenz, der 
Ausgang einen Teiler und dann wird verglichen... Richtig, kennen wir 
woher nochmal? Klassiker, LM317...

Also muss das doch zu knacken sein, mit einem Arduino, der als 
Eingangsgrößen Uin und Uout des Konverters hat und irgendwie da rum 
stellt.

Erste Idee: Der gibt einfach seine eigenen 1,25V aus, die auf den FB-Pin 
des XL4016 gehen. Soll die Ausgangsspannung rauf, halt ein bisschen 
weniger, soll sie runter, ein bisschen mehr. Aber angesichts der 
eklatanten Geschwindigkeitsunterschiede von Arduino-Schleife 
(ms-Bereich) und Regelung im XL4016 (wohl eher so µs) eine ziemlich 
schlechte Idee, denk ich mal.

Nächste Idee, und jetzt wird's interessant:
Statt eines Teilers hängt ein Differenzverstärker mit In+ an Uout, der 
Uout so runterverstärkt, dass irgendwo um Uout=8V 1,25V rauskommen, die 
dann an den FB gehen, sodass der XL4016 auf 8V regelt. Der Arduino hängt 
am In- und wenn er aufgrund seiner Eingangswerte (wieder Uin und Uout 
des Konverters) meint, dass da mehr als 8V gehen, zieht er etwas von den 
1,25V ab, sodass der Konverter mehr Stoff gibt.
Geht dann Uin runter, lupft der Arduino wieder das Pedal usw usf.

Meint ihr, das wird regelungsmäßig stabil? Zum einen ist die schnellste 
OP-Schaltung langsamer als ein Teiler, zum Anderen wird der Offset 
(zwischen den 8V und meinetwegen 12V) ja nicht konverterschnell, sondern 
nur arduinoschnell geregelt...

von Dieter (Gast)


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Das einfachste wäre, Du wuerdest irgendeine kleine Solarzelle, die kann 
auch aus einer alten Gartensolarleuchte stammen kann, mit an das Panel 
montieren. Von dieser Zelle mißt Du den Kurzschlussstrom und in 
Abhängigkeit davon wird die Ausgangsspannung des DCDC-Wandlers 
gesteuert. Und dafür reicht Dir dann ein simpler Operationsverstärker.

von TR.0LL (Gast)


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raphrav schrieb:
> Und ja, das war ja auch meine Idee mit der "Überdimensionierung" des
> Panels - deswegen ja auch ein 80W-Exemplar und keins mit 50W...
> Scheinbar zu wenig, aber 180W wären mir dann doch ein bisschen
> groß/schwer/teuer. Bin ja schon erschrocken, als das Paket mit dem
> 80W-Teil kam...

Es gibt 300w Panels schon für um die 130€.

von GeGe (Gast)


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Die Idee von Dieter mit der zusätzlichen kleinen Solarzelle hat mich 
auch auf eine andere Lösung gebracht, d.h was dahinter kommt.

Da die Kühlbox nahezu einen ohmschen Verbraucher darstellt ersetzt man 
den Step-Down Regler, man braucht nur noch die Induktivität und den 
MOS-FET Schalter. Diese wird dann mit dem Taktverhältnis angesteuert, 
das sich aus der Höhe des Kurzschlußstroms der kleinen Solarzelle 
einstellt.
Das Tastverhältnis sollte zu Beginn auch etwas niedriger ausfallen und 
wird erhöht wenn die Eingangsspannung von der Haupt-Solarzelle noch 
genug Reserve hat.
Ebenfalls wird die anstehende Spannung am Verbraucher gemessen. Ist 
diese zu hoch, wird das Tastverhältnis runtergefahren. Folglich steigt 
zwar die Spannung am Solarmodul, aber der Verbraucher wird so geschützt.
Das Ganze wird denn per Mikrocontroller bzw. Arduino ständig überwacht 
und gesteuert.

von raphrav (Gast)


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Heya,

mhmm, so cool diese Idee ist - weiß nicht, ob das als Gesamtpaket am 
einfachsten wäre: Dann müsste ich ja sicherstellen, dass die beiden 
Solarzellen identisch ausgerichtet sind, ich müsste Messreihen 
(Kurzschlussstrom der kleinen Zelle gegenüber Verhalten der Großen) 
erstellen und im Arduino hinterlegen, Teilabschattung könnte ich auch 
nicht berücksichtigen usw - ich glaube, da ist es einfacher, wenn ich 
den Arduino sowohl Solarzellenspannung als auch die der Kühlbox messen 
lasse und er dann den Konverter so regelt, dass die Kühlboxspannung 
etwas kleiner ist als die Zellenspannung sowie bei Zellenspannung unter, 
meinetwegen, 9V die Kiste runterfährt.

Die hauptsächliche Frage, die ich mir im Moment stelle, ist ja auch die 
der Stabilität: Ist es überhaupt realistisch, dass der oben beschriebene 
Eingriff mittels Subtrahierer stabil läuft und am Schluss die Chose 
nicht einfach wild zwischen Umin und Umax schwingt (saubere 
Programmierung im Arduino vorausgesetzt)?

von Dieter (Gast)


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raphrav schrieb:
> die beiden Solarzellen identisch ausgerichtet sind,
Wenn Du da fünf bis 10 Grad daneben liegst, ist egal da der Fehler dann 
meist noch unter 5% wäre.

> Teilabschattung
Betrifft nur die kurzen Übergangszeiten. Läßt sich daher meist 
vernachlässigen.

> nicht einfach wild zwischen Umin und Umax schwingt
Eine MPP Regelung pendelt eigentich immer.

Die Kühlboxlast stellt eine Mischung aus Zehnerdiode (Gegenquelle) und 
Widerstand dar.

Die einfachste Regelung wäre die Solarzellenspannung nicht unter einen 
bestimmten Level fallen zu lassen und den DCDC-Wandler entsprechend zu 
steuern. Dafür braucht man nur einen Operationsverstärker. Mit einer ZD 
und Transistor ginge es sogar auch ausreichend.

Es fehlen übrigens die Angabe zu der Solarzelle, wie Leerlaufspannung, 
Nennspannung und Kurschlussstrom.

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