Forum: Haus & Smart Home Solartracker Funktionsmodell


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von Michael (cycas)


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Vorstellung: 2-achsiges Solartracker-Funktionsmodell auf der Basis von 
astronomischen Sonnenstandsformeln

Link zur Website: http://wetterstation.mi-schu.de/solartracker_neu.htm

Hier finden sich neben einer detaillierten Funktionsbeschreibung und 
Fotos auch der Arduino-Programmcode zur Ansteuerung des Modells.

Das 2-achsige Solartracker-Funktionsmodell berücksichtigt alle 
relevanten Einflussgrössen (Datum, Jahrestag, exakte Uhrzeit, 
Ortskoordinaten, Azimut, Elevation) und richtet ein kleines Solarpanel 
vollautomatisch so exakt zur Sonne aus, dass die Energieausbeute im 
Tages- und Jahresverlauf jederzeit maximiert ist.
Nach dem Sonnenuntergang im Westen wird das Solarpanel automatisch zur 
Ausgangsposition (Osten) zurückgefahren.
Hier beginnt morgens bei Sonnenaufgang ein neuer Betriebszyklus.

De Höhenwinkelverstellung (Elevation) übernimmt ein Servo (0-180 Grad), 
und die Horizontalwinkelverstellung (Azimut) ein Schrittmotor. Die 
Azimut-Ist-Position wird von einem Hall-Drehwinkelsensor gemessen. Wenn 
der berechnete Azimutwert (AzimutSoll) mit dem gemessenen Wert 
(AzimutIst) übereinstimmt (AzimutIst = AzimutSoll), dann ist die exakte 
Horizontal-Ausrichtung des Solarpanels zur Sonne erreicht.

Mein Steuerprogramm arbeitet mit Logarithmen, die auch in der Astronomie 
zur Berechnung der Sonnenposition im Tages- und Jahresverlauf verwendet 
werden.
Der Solartracker wird mittels eines Netzteils (2000 mA) mit 7.5 Volt DC 
betrieben.
Entscheidend wichtig für die Berechnungen ist eine hochpräzise Uhr (z.B. 
hier eine "DS3231RTC" oder ein GPS-Modul), weil genaue Sonnenpositionen 
hochgradig zeitabhängig sind.

Weitere Details findet ihr auf meiner Website (s.o.).

Gruss Michael

: Bearbeitet durch User
von Reinhard S. (rezz)


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Michael schrieb:
> Entscheidend wichtig für die Berechnungen ist eine hochpräzise Uhr (z.B.
> hier eine "DS3231RTC" oder ein GPS-Modul), weil genaue Sonnenpositionen
> hochgradig zeitabhängig sind.

Darf man fragen, wieso? Weil meinem Gedankengang nach dürfte es hier 
doch nicht auf die Sekunde ankommen.

> Ein GPS-Modul hat den Vorteil, dass es den Solartracker ortsunabhängig
> macht, indem es die notwendigen Standortkoordinaten liefert.

Das ist natürlich richtig.

Hast du mal einen Vergleich der gelieferten Leistung mit/ohne Tracker 
gemacht?

von Dieter (Gast)


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Aber wenn das GPS gestört wird, kann die Anlage gar nichts mehr. Daher 
sollte als Rückfallposition immer intern noch eine eigene Uhr mit Datum 
mitlaufen und die Koordinaten hinterlegt sein.

Reinhard S. schrieb:
> Hast du mal einen Vergleich der gelieferten Leistung mit/ohne Tracker
> gemacht?

Es haben schon viele so etwas realisiert, war aber letztendlich ein 
Schuß in den Ofen. Wenn die Panele so dicht aufgestellt wurden, das auf 
der Fläche fast die maximale Spitzenleistung, wie ohne Nachführung 
erreicht wurde, dann ergab sich immer das Problem, das die hinteren 
Panele in den Schatten der voranstehenden nachgeführten Panele geriet. 
Es werden daher nur die hintersten und seitlich äußersten Panele 
nachgeführt.

von Michael (cycas)


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Dieter schrieb:
> Aber wenn das GPS gestört wird, kann die Anlage gar nichts mehr.
> Daher
> sollte als Rückfallposition immer intern noch eine eigene Uhr mit Datum
> mitlaufen und die Koordinaten hinterlegt sein.
>
Ja da hast Du natürlich recht. Für kommerziell genutzte getrackte 
Solaranlagen ist das auf jeden Fall erforderlich.

> Reinhard S. schrieb:
>> Hast du mal einen Vergleich der gelieferten Leistung mit/ohne Tracker
>> gemacht?
>
> Es haben schon viele so etwas realisiert, war aber letztendlich ein
> Schuß in den Ofen. Wenn die Panele so dicht aufgestellt wurden, das auf
> der Fläche fast die maximale Spitzenleistung, wie ohne Nachführung
> erreicht wurde, dann ergab sich immer das Problem, das die hinteren
> Panele in den Schatten der voranstehenden nachgeführten Panele geriet.
> Es werden daher nur die hintersten und seitlich äußersten Panele
> nachgeführt.

Mein Modell betrachtet zunächst einmal nur die Aufständerung von 1 
Modul, so dass es dieses Problem hier nicht gibt.
Gruss Michael

Hallo Dieter,
Sorry, ihr wart mit euren Antworten schneller als ich meinen Beitrag 
fertigstellen konnte ...
Zu Deiner Frage: Will man wissenschaftlich exakt arbeiten und den 
Solarertrag optimieren, kommt es hier natürlich auch auf die Sekunde an.
Zum Vergleich der gelieferten Leistung mit/ohne Tracker siehe die 
angehängte Grafik.
Gruss Michael

: Bearbeitet durch User
von Michael (cycas)


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Reinhard S. schrieb:
> Michael schrieb:
>> Entscheidend wichtig für die Berechnungen ist eine hochpräzise Uhr (z.B.
>> hier eine "DS3231RTC" oder ein GPS-Modul), weil genaue Sonnenpositionen
>> hochgradig zeitabhängig sind.
>
> Darf man fragen, wieso? Weil meinem Gedankengang nach dürfte es hier
> doch nicht auf die Sekunde ankommen.
>
Will man wissenschaftlich exakt arbeiten und den
Solarertrag optimieren, kommt es hier natürlich auch auf die Sekunde an.

>> Ein GPS-Modul hat den Vorteil, dass es den Solartracker ortsunabhängig
>> macht, indem es die notwendigen Standortkoordinaten liefert.
>
> Das ist natürlich richtig.
>
> Hast du mal einen Vergleich der gelieferten Leistung mit/ohne Tracker
> gemacht?

Ja, siehe angehängte Grafik.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Dieter schrieb:
> Aber wenn das GPS gestört wird, kann die Anlage gar nichts mehr.

Aktuelle Empfängermodule verarbeiten meist Signal von GPS, Galileo, 
Glonass und Beidou, d.h. Störungen haben dann eher lokale Ursachen.

Für einen Sonnentracker ist eine RTC und gelegentliche Kontrolle der 
Uhrzeit über irgendeins der verfügbaren GNSS völlig ausreichen. Ein 
Winkelfehler von 15° (eine Stunde Zeitfehler) führt zu nicht einmal 3% 
Ausbeuteverlust.

von Michael (cycas)


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Reinhard S. schrieb:
> Michael schrieb:
>> Entscheidend wichtig für die Berechnungen ist eine hochpräzise Uhr (z.B.
>> hier eine "DS3231RTC" oder ein GPS-Modul), weil genaue Sonnenpositionen
>> hochgradig zeitabhängig sind.
>
> Darf man fragen, wieso? Weil meinem Gedankengang nach dürfte es hier
> doch nicht auf die Sekunde ankommen.

Will man wissenschaftlich exakt arbeiten und den
Solarertrag optimieren, kommt es hier natürlich auch auf die Sekunde an.

>> Ein GPS-Modul hat den Vorteil, dass es den Solartracker ortsunabhängig
>> macht, indem es die notwendigen Standortkoordinaten liefert.
>
> Das ist natürlich richtig.
>
> Hast du mal einen Vergleich der gelieferten Leistung mit/ohne Tracker
> gemacht?

Ja, s. angehängte Grafik

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Winkelfehler von 15°

ergibt nicht ganz 3,5% Verlust.

Wolfgang schrieb:
> irgendeins der verfügbaren GNSS völlig ausreichen.

Mit Störsendern könnten über Falschsignale die Teile falsch ausgerichtet 
werden. Nach ein paar Tagen kann man dann die ausgestromte Stadt dann 
bequem vereinnahmen. Plausibilitätschecks in der Software könnten so 
etwas verhindern.

von Wolfgang (Gast)


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Dieter schrieb:
> Mit Störsendern könnten über Falschsignale die Teile falsch ausgerichtet
> werden.

Also sollte man doch besser um 12:00 wahre Sonnenzeit an den Himmel 
gucken und prüfen, ob die Sonne sauber im Süden steht.

Beitrag #7317485 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Dieter (Gast)


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Uwe schrieb im Beitrag #7317485:
> Ist die firmware denn auch präzessionskompensiert?

Nö, es reicht einen Tag lang zu messen, wie lange es hell ist. Dann ist 
der nächste Tag nicht mehr als fünf Minuten falsch ausgerichtet. ;o)

von Purzel H. (hacky)


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Ein akademisches Projekt, of an Hochschulen so gebaut. Einfacher ist 
eine Achse wegzulassen, resp die Neigung konstant zu setzten, allenfalls 
Sommer Winter die Neigung manuell verstellen. So spart man sich 
mechanischen Aufwand und gewinnt Stabilitaet.
Die zeitlich gesteuerte Nachfuehrung stimmt uebrigens nur bei 
Modellbedingungen. Sobald man die Helligkeit des blauen Himmels auch 
einbezieht, Kann der Winkel zur Zeit auch nichtlinear laufen. Speziell 
wenn auch noch den Himmel partiell abschattendes Zeug rumsteht, wie 
Baeume.

Eine einfache Nachfuehrung, welche das auch gleich einbezieht besteht 
aus einem Blech senkrecht auf der Flaeche der Solarpanels, links und 
rechts eine Photozelle gleich am Blech dran in der Panel Ebene. Wenn man 
nun rechts und links auf gleiche intensitaet regelt, steht das Panel 
optimal. Fall man mit 2 Achsen nachfuehren moechte, nimmt man ein 
senkrechtes Blechkreuzm mit 4 Photozellen, welche intensitaetsmaessig 
ausbalanciert werden.

: Bearbeitet durch User
von Fred F. (fred08151)


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Und der Stepper läuft dann ständig ?
Es würden doch 5 Positionen völlig reichen morgens, vormittags, mittags, 
nachmittags und abends.

von Michael (cycas)


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Purzel H. schrieb:
> Ein akademisches Projekt, of an Hochschulen so gebaut. Einfacher
> ist
> eine Achse wegzulassen, resp die Neigung konstant zu setzten, allenfalls
> Sommer Winter die Neigung manuell verstellen. So spart man sich
> mechanischen Aufwand und gewinnt Stabilitaet.
> Die zeitlich gesteuerte Nachfuehrung stimmt uebrigens nur bei
> Modellbedingungen. Sobald man die Helligkeit des blauen Himmels auch
> einbezieht, Kann der Winkel zur Zeit auch nichtlinear laufen. Speziell
> wenn auch noch den Himmel partiell abschattendes Zeug rumsteht, wie
> Baeume.
>
> Eine einfache Nachfuehrung, welche das auch gleich einbezieht besteht
> aus einem Blech senkrecht auf der Flaeche der Solarpanels, links und
> rechts eine Photozelle gleich am Blech dran in der Panel Ebene. Wenn man
> nun rechts und links auf gleiche intensitaet regelt, steht das Panel
> optimal. Fall man mit 2 Achsen nachfuehren moechte, nimmt man ein
> senkrechtes Blechkreuzm mit 4 Photozellen, welche intensitaetsmaessig
> ausbalanciert werden.

Hallo Purzel,
genau das wollte ich ja vermeiden, die Ausrichtung des Panels per 
Photozellen, wie es in den meisten Solartracker-Modellen realisiert ist. 
Das funktioniert bei bewölktem Himmel nur suboptimal, ich habe es selbst 
ausprobiert. Das Panel schwankt dann oft hin und her, um die optimale 
Position zu finden, und kommt dabei kaum zur Ruhe.
Das hat mich überhaupt erst auf die Idee gebracht, astronomische 
Sonnenstandsformeln zur Positionsbestimmung von Elevation und Azimut 
einzusetzen. Das Panel bleibt damit immer optimal zur Sonne hin 
ausgerichtet, unabhängig vom Wetter und der Bewölkung (es sei denn, man 
will auch die Energie von Regenbögen und Nebensonnen einfangen), und die 
Energieausbeute erreicht fast immer die max. mögliche Kapazität der 
Solarzellen zu den gegebenen Bedingungen.
Übrigens: die Elevation-Nachführung bringt doch einen Energiegewinn 
(denke mal an Bereich der Sonnenauf- und Untergänge, und der mechanische 
Mehraufwand ist nicht so gross, wie Du es darstellst (zumind. nicht im 
Modell, da genügt ein einfacher Servo).
Gruss Michael

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Michael schrieb:
> Das Panel bleibt damit immer optimal zur Sonne hin
> ausgerichtet, unabhängig vom Wetter und der Bewölkung

Das kann genau ein Problem sein. Spätesten, wenn der Himmel vollständig 
bedeckt ist, gibt es günstigere Ausrichtungen als genau auf die Sonne.

von Michael (cycas)


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Fred F. schrieb:
> Und der Stepper läuft dann ständig ?
> Es würden doch 5 Positionen völlig reichen morgens, vormittags, mittags,
> nachmittags und abends.

Hallo Fred,
warum sollte man sich täglich mit 5 Positionen begnügen, wenn man im 
Tagesverlauf (z.B. am 21. Juni) mit wenig Mehraufwand 270 Positionen 
anfahren kann? (Windrose: Von Nordost (45 Grad) bis Nordwest (315 Grad) 
sind es 270 Grad).
Die Azimut-Auflösung des Modells beträgt 1 Grad. D.h., der Stepper dreht 
nur nach jeder 1-Grad-Drehwinkelveränderung (Azimutkorrektur) für ca. 
1-2 Sekunden, das ist nur ein kurzer Impuls. Der Horizontalwinkel der 
Sonne (Azimut) benötigt für eine Veränderung um 1 Grad 3.66 Minuten
(16.5 h * 60 = 990 min; 990 min / 270 Grad = 3.66 min/Grd.).
Dazwischen wird der Stepper jedesmal stromlos geschaltet, um Energie zu 
sparen (s. Programmcode).
Eine Auflösung von 1 Grad bedeutet, dass z.B. zur Sommersonnenwende am 
21. Juni 270 Positionen im Tagesverlauf angefahren werden.
Und je höher die Winkel-Auflösung, desto höher ist auch die solare 
Energieausbeute!
Alles klar?
Gruss Michael

von Michael (cycas)


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Wolfgang schrieb:
> Michael schrieb:
>> Das Panel bleibt damit immer optimal zur Sonne hin
>> ausgerichtet, unabhängig vom Wetter und der Bewölkung
>
> Das kann genau ein Problem sein. Spätesten, wenn der Himmel vollständig
> bedeckt ist, gibt es günstigere Ausrichtungen als genau auf die Sonne.

Die da wären? Das musst Du mir schon genauer erklären.
Meiner Ansicht nach ist die Richtung zur Sonne immer noch die 
optimalste, auch wenn die Sonne von Wolken, Hochnebel oder Bodennebel 
verdeckt ist.
Gruss Michael

von Old (old_newcomer)


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Purzel H. schrieb:
> Ein akademisches Projekt, of an Hochschulen so gebaut.

Es ist ein Funktionsmodell, wie es auch als solches beschrieben ist, 
und mehr nicht.

Für die Bewegung üblicher Solarpanele auf Hausdächern eben in 
dervdargestellten Art erstmal ungeeignet. Mehrere Solarpanele dann so 
steuern und auch bei Wind in der optimalen Lage halten zu wollen, 
erfordert dann noch mehr Aufwand.

: Bearbeitet durch User
von cycas (Gast)


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Old schrieb:
> Purzel H. schrieb:
>> Ein akademisches Projekt, of an Hochschulen so gebaut.
>
> Es ist ein Funktionsmodell, wie es auch als solches beschrieben ist,
> und mehr nicht.
>
> Für die Bewegung üblicher Solarpanele auf Hausdächern eben ungeeignet.
> Mehrere Solarpanele dann so steuern und auch bei Wind in der optimalen
> Lage halten zu wollen, erfordert doch mehr Aufwand

Ja richtig, allenfalls die Art der elektronischen Steuerung mit 
Astroformeln wäre für grosse Solarpanele geeignet, nicht aber die 
Mechanik des Funktionsmodells ...

von Cyblord -. (cyblord)


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Dieter schrieb:
> Mit Störsendern könnten über Falschsignale die Teile falsch ausgerichtet
> werden. Nach ein paar Tagen kann man dann die ausgestromte Stadt dann
> bequem vereinnahmen. Plausibilitätschecks in der Software könnten so
> etwas verhindern.

Von welcher Marke ist der Rohrreiniger den du dir regelmäßig reinziehst?

von Dieter (Gast)


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Man sollte immer überlegen, wie die Stromversorgung lahmgelegt werden 
könnte ohne etwas zu zerstören. Tja, nicht nur Dir fällt ausgefallenes 
ein.

von HildeK (Gast)


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Michael schrieb:
> Will man wissenschaftlich exakt arbeiten und den
> Solarertrag optimieren, kommt es hier natürlich auch auf die Sekunde an.

Aber dein angehängtes Bild sagt doch aus, dass es bei Weitem nicht auf 
die Sekunde ankommt. Dort sehe ich, dass zwischen ca. 11 Uhr und ca. 
13:30 Uhr keine Verbesserung durch die Nachführung erzielt wird.

Du brauchst bei 270 anfahrbaren Positionen mehr Energie durch die 
Stellmotoren als an Mehrgewinn erzielt wird. 😉

von cycas (Gast)


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HildeK schrieb:
> Michael schrieb:
>> Will man wissenschaftlich exakt arbeiten und den
>> Solarertrag optimieren, kommt es hier natürlich auch auf die Sekunde an.
>
> Aber dein angehängtes Bild sagt doch aus, dass es bei Weitem nicht auf
> die Sekunde ankommt. Dort sehe ich, dass zwischen ca. 11 Uhr und ca.
> 13:30 Uhr keine Verbesserung durch die Nachführung erzielt wird.
>
> Du brauchst bei 270 anfahrbaren Positionen mehr Energie durch die
> Stellmotoren als an Mehrgewinn erzielt wird. 😉

Die Grafik zeigt einen sonnigen Sommertag. Wie willst Du wissen, ob das 
an anderen Tagen und bei anderen Wetterlagen auch so ist wie 
dargestellt?
Und ich weiss nicht, ob Du schon einmal wissenschaftlich gearbeitet 
hast. Da lernt man, bei technischen Projekten für alle Eventualitäten 
vorausschauend vorzubeugen. Und das realisiert mein Modell, indem es das 
Solarpanel zu jeder Tages- und Jahreszeit (ausser nachts) so zur Sonne 
ausrichtet, dass die Sonnenstrahlen senkrecht auftreffen und dadurch der 
Energiegewinn zu jedem Zeitpunkt optimiert ist.
Und dass der Energieverbrauch der Stellmotoren den Energiegewinn durch 
die Solarpanele übersteigen soll, stimmt einfach nicht, auch nicht bei 
grossen kommerziellen Anlagen. Ich habe selbst eine kleine fest 
installierte PV-Anlage auf dem Dach und betreibe eine kleine 
Wetterstation. Daher weiss ich, was ein Photovoltaik-Modul bei variablen 
Wetterbedingungen zu leisten imstande ist.
Gruss Michael

von Wolfgang (Gast)


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Michael schrieb:
> Die Azimut-Auflösung des Modells beträgt 1 Grad.

Rein geometrisch würde ein Ausrichtungsfehler von einem Grad zu einem 
Verlust von etwa 0,015 Prozent führen.
Jeder Düsenflieger, der einen beleuchteten Kondensstreifen hinterlässt 
oder eine beleuchtete Wolken, lenkt mehr Licht in Richtung Panel (und 
kommt meist aus einer anderen Richtung).
Zur Optimierung brauchst du keine Sonnennachführung mit 1° Auflösung, 
sondern eine All-Sky-Kamera, die Beleuchtungsdaten vom ganzen Himmel 
liefert. DA kann man dann das Panel im Optimum platzieren. Speziell bei 
Rückseitenwetter kann das allerdings in ein übles Gekurbel ausarten.

von cycas (Gast)


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Nicht vergessen: es handelt sich hier um ein Modell und nicht um eine 
Anlage zur kommerziellen Stromerzeugung!
Ich möchte nur Anregungen zur effektiven Steuerung eines Solartrackers 
geben.
Wie die Umsetzung in eine grosse Anlage zur Energiegewinnung 
letztendlich geschieht, bleibt den Konstrukteuren und Ingenieuren 
überlassen.
Gruss Michael

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Wolfgang schrieb:
> Michael schrieb:
>> Das Panel bleibt damit immer optimal zur Sonne hin
>> ausgerichtet, unabhängig vom Wetter und der Bewölkung
>
> Das kann genau ein Problem sein. Spätesten, wenn der Himmel vollständig
> bedeckt ist, gibt es günstigere Ausrichtungen als genau auf die Sonne.

Ja, aber um den Preis einer ständigen Suche nach dem Optimum. 
Möglicherweise verbrauchen dann die Stellmotore mehr Strom als erzeugt 
wird. :-)

Bei bewölktem Himmel kann die hellste Stelle sehr weit weg von der 
tatsächlichen Position der Sonne sein ...

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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GPS-Module kosten nicht die Welt. Ich würde einen Kompromiss eingehen: 
Positionsbestimmung beim Aufstellen und Zeitkorrektur ein oder zweimal 
am Tage, ansonsten Ausrichtung nach einer berechneten Kurve. Zusätzlich 
noch einen Kompass-Chip für Azimut und eine MPU für Elevation zur 
Kontrolle im Sinne eines Regelkreises. Dann braucht man auch keine inkr. 
Geber oder Schrittmotore.

Die passgenaue Ausrichtung und Nachführung auf Himmelskörper schaffen 
die Steuerungen von Amateur-Teleskopen übrigens schon seit Jahrzehnten. 
Beispiel "Meade Teleskop" ... mal Googeln!

von Norbert S. (norberts)


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Moin,

ist ja witzig, daß es heute noch Leute gibt, die sich mit sowas 
beschäftigen ;-)
Akademisch kann man viel machen aber ich plaudere mal aus dem 
kommerziellen Nähkästchen. In dem Bereich ist PV-Nachführung Geschichte, 
daher kein Problem.

Die Energie zur Nachführung spielt bei kommerziellen Anlagen praktisch 
keine Rolle, wenn man es richtig macht. Daß man nicht ständig nachführt 
(ob nun mit Sensoren oder astronomisch) macht man vor allem um den 
Verschleiss zu minimieren.
Als guter Kompromiss hat sich eine Nachführung in 30-Min.-Schritten 
herausgestellt. Eine Genauigkeit von +-15Min. ist dabei mehr als 
ausreichend.
Zweiachsig hat sich vor 20 Jahren schon nicht gerechnet, nur eine 
geneigte Achse nachzuführen bringt schon 2/3 bis 3/4 des Mehrertrages, 
die zweite Achse macht alles unverhältnismässig kompliziert und damit 
teuer.
Sensoren haben die angesprochenen Nachteile, vor allem ist es aber 
Dreck, der stört (Vogelschiss). Am einfachsten geht es, indem man mit 
einem kleinen Solarmodul oder sogar den nachgeführten Modulen mit der 
Spannung Sonnenauf- und -Untergang ermittelt. Bei etwa 1/3 der max. 
Spannung (oder MPP, kommt nicht so drauf an) ist Sonnenauf- bzw. 
-Untergang. Das kommt Wetterunabhängig ziemlich gut hin und wenn das 
Wetter so mies ist, daß es nicht passt, kommt es auch nicht so drauf an. 
Die Mitte zwischen den Dämmerungen ist 12 Uhr Sonnenzeit. Tagsüber führt 
man über 90° in 6 Stunden nach und fertig.
So einfach umgesetzt (für ganz grob 2€/Wp mehr inkl. Montage), haben 
sich die Nachführungen damals bezahlt gemacht, in D bringt das etwa 
20-25% Mehrertrag, in Südeuropa auch mal 30%.
Jetzt kann sich jeder ausrechnen, daß sich das bei Preisen deutlich 
unter 0,5€/Wp längst nicht mehr lohnt. Einfach mehr Module installieren 
und fertig, ist billiger. Platz ist auch kein Argument, eher im 
Gegenteil. Wie weiter oben schon richtig bemerkt, muss man wegen 
Verschattung viel mehr Abstand halten.

PV-Nachführung ist also tot und sich damit zu beschäftigen gehört in den 
Bereich Technik-Historie ;-)

Gruß,
Norbert

von Cyblord -. (cyblord)


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Norbert S. schrieb:
> PV-Nachführung ist also tot und sich damit zu beschäftigen gehört in den
> Bereich Technik-Historie ;-)

Das passt wunderbar. So steht es ja ebenfalls hier im Forum um die 
meisten Leute.

: Bearbeitet durch User
von Christian M. (likeme)


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1990 haben wir in der Ausbildung das alles mit 2 Fensterdiskriminatoren 
und je zwei LDR in einer langen Röhre auch geschafft. Einer drehte, der 
andere schwenkte. War es bewölkt, war es eh fast wurscht wie die Panels 
liegen.

von cycas (Gast)


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Na ja, bereits oben hatte ich angemerkt, dass ich mit dem Modell nur 
einen Vorschlag präsentieren möchte. Die kommerzielle Umsetzung und 
Optimierung einer Solar-Nachführung überlasse ich gerne den Ingenieuren 
und Konstrukteuren.
Mir geht es darum, mit der Steuerung des Solartrackers durch 
astronomische Sonnenstands-Algorithmen eine Alternative zur Steuerung 
durch lichtempfindliche Sensoren aufzuzeigen.
Nicht mehr und nicht weniger ...
Was ihr daraus macht oder auch nicht, überlasse ich eurer Phantasie und 
eurem technischen Gestaltungswillen.
Alles wird gut, versprochen ...
Gruss Michael

von Wertran (Gast)


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Christian M. schrieb:

> 1990 haben wir in der Ausbildung das alles mit 2 Fensterdiskriminatoren
> und je zwei LDR in einer langen Röhre auch geschafft. Einer drehte, der
> andere schwenkte. War es bewölkt, war es eh fast wurscht wie die Panels
> liegen.

Was soll so ein  Beitrag von Dir bewirken? Willst Du Deine technischen & 
kognitiven Defizite hier vorstellen? Ist Dir auf jedem Fall gut 
gelungen.

von Sebastian S. (amateur)


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Ich glaube, dass der Zweck nicht ganz klar ist!

Soll eine Winzzelle ausgerichtet werden, stellt sich schnell die Frage, 
ob es den Aufwand überhaupt lohnt.

Geht es um eine "richtige" Anlage, so wird der mechanische Aufwand 
schnell sehr groß.
Angeblich sind die Teile draußen und müssen sich mit der anfallenden 
Windlast und - vor allem im Moment - mit beträchtlicher Schneelast 
rumärgern. Hier hat es gerade mehr als 20 cm, sehr nassen Schnee – 
Tendenz stark steigend.

Übrigens: Wird der messtechnische Aspekt überbewertet, so sollte die 
Leiter nicht vergessen werden, oder irgendeine Krabbelmöglichkeit für 
das wöchentliche Putzen. Letzteres macht schnell mehrere Grad 
"Fehlstellung" aus und der nächste Regen richtet das nicht.

von Norbert S. (norberts)


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cycas schrieb:
> eine Alternative zur Steuerung
> durch lichtempfindliche Sensoren aufzuzeigen.

Moin,

und dadurch kam eine Diskussion auf, was denn praktikabel wäre und dazu 
hatte ich aus der Praxis geschrieben, daß nichts davon mehr praktikabel 
ist weil viel zu teuer im Vergleich zu einfach mehr Modulen.
Aber um Dich zu beruhigen: Als sich das noch lohnte, waren die meisten 
kommerziellen Nachführungen astronomisch und nicht sensorisch.

Sebastian S. schrieb:
> Angeblich sind die Teile draußen und müssen sich mit der anfallenden
> Windlast und - vor allem im Moment - mit beträchtlicher Schneelast
> rumärgern. Hier hat es gerade mehr als 20 cm, sehr nassen Schnee –
> Tendenz stark steigend.

Auch damit hat man sich beschäftigt. Schnee stört nur den Ertrag, das 
bischen Gewicht spielt im Vergleich zu Wind keine Rolle.

Mal ein kommerzielles Beispiel (astronomisch nachgeführt, eine polare 
Achse)
https://kpv-solar.com/de/project/pv-kraftwerk-el-mercadillo/

Gruß,
Norbert

von Sauron (Gast)


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Dieter schrieb:
> Aber wenn das GPS gestört wird, kann die Anlage gar nichts mehr. Daher
> sollte als Rückfallposition immer intern noch eine eigene Uhr mit Datum
> mitlaufen und die Koordinaten hinterlegt sein.

Dafür würde ich keinen GPS empfänger kaufen, ausser die Solaranlage 
fährt durch die Gegend.

von Bastler (Gast)


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Gibt es eigentlich auch einen Vergleich über das komplette Jahr hinweg? 
Besonders interessiert mich da der Winter, der PV-Ertrag in Monate 
aufgeteilt gibt es ja oft. Aber ein solches Diagramm mit einem suntracer 
hatte ich bisher noch nicht gefunden.

von Wolfgang (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Geht es um eine "richtige" Anlage, so wird der mechanische Aufwand
> schnell sehr groß.

Hast du wenigstens den Titel des Threads gelesen?

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Aber ein solches Diagramm mit einem suntracer
> hatte ich bisher noch nicht gefunden.

Du könntest es dir selbst erzeugen.
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/

Bezahlt hast du schon dafür - jetzt musst du es nur noch nutzen.

von Bastler (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Du könntest es dir selbst erzeugen.
> https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/
>
> Bezahlt hast du schon dafür - jetzt musst du es nur noch nutzen.

Ja nice Danke. Im Winter scheint wohl die Ausrichtung 90% besonders 
effizient.

von Christian M. (likeme)


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Wertran schrieb:
> Willst Du Deine technischen &
> kognitiven Defizite hier vorstellen?

DuDödelDu!

von Christian M. (likeme)


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Norbert S. schrieb:
> daß nichts davon mehr praktikabel
> ist weil viel zu teuer im Vergleich zu einfach mehr Modulen.

Genau, das ist nun der Stand der Dinge. Module sind heut günstiger und 
werden in rauen Massen hergestellt. Man macht noch nicht einmal mehr 
Fundamente bei den Solarparsk, sondern rammt nur noch Eisenstangen in 
den Boden und baut da seine Träger drauf. Oft ist das teuerste an der 
Solaranlage das billigste Untergestell! Wenn das auch noch intelligent 
und stabil sein soll kostet es schnell 10-20x mehr...

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Im Winter scheint wohl die Ausrichtung 90% besonders
> effizient.

Was meinst du mit 90% und welche Achse?  ;-)
Das PVGIS erwartet die Winkel für Achsenneigung und Panelausrichtung in 
Winkelgrad (El 0° bis 90°, Az -180° bis +180°).

von Thomas G. (conquistador)


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Purzel H. schrieb:
> Ein akademisches Projekt, of an Hochschulen so gebaut...

Ja, vor 20-30 Jahren, wo die Solarmodule noch Geld kosteten. Heute 
braucht das keiner mehr, Youtube ist voll von dem Mist. Das vorgestellte 
ist viel zu kompliziert und bietet keine Neuerung gegenüber den 
tausenden die es schon gibt.  Kann weg.

von Max M. (prokrastinator)


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Michael schrieb:
> s. angehängte Grafik

Existiert auch eine Betrachtung was an zusätzlicher Leistung durch die 
Nachführung rechnerisch übers Jahr erzeugt wird und wie das mit den zu 
erwartenenden Mehrkosten wegen der komplexen Mechanik korreliert?

Wie hoch wäre der Ertrag wenn man feste Aufständerung wählen und statt 
Nachführung in mehr Module investieren würde?

Ich denke das diese beiden Betrachtungen zu einer wissenschaftlichen 
Arbeit unbedingt dazugehören.

von Bastler (Gast)


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Meiner Meinung nach haben Suntracer durchaus eine Berechtigung.

Z.b lassen sich Parkplätze sinnvoll mit Suntracern erweitern.

Wolfgang schrieb:
> Was meinst du mit 90% und welche Achse?  ;-)
> Das PVGIS erwartet die Winkel für Achsenneigung und Panelausrichtung in
> Winkelgrad (El 0° bis 90°, Az -180° bis +180°).

Irgendein Wert bei dieser tollen berechnungswebseite halt. Ich muss mich 
erstmal damit befassen wie das ganze zu verstehen ist, vermute aber dass 
es sich um Waagerecht montierte PV-Module handelt. Der Suntracer würde 
noch mal mehr Ertrag im Winter liefern, aber die Unterschiede sind gar 
nicht mal so groß. Ein einziges PV Modul mehr mit 90° Ausrichtung würde 
den Tracer deutlich übertreffen, also anstelle von 1kW Peak 1,4kW Peak.

Ich habe noch einen alten Achsschenkel hier rumliegen von einem Kfz und 
wollte damit eigentlich so ein Teil basteln. Aber das scheint sich ja 
wirklich nicht zu lohnen.

von Walter K. (walter_k488)


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Michael schrieb:
>
> Mein Steuerprogramm arbeitet mit Logarithmen, die auch in der Astronomie
> zur Berechnung der Sonnenposition im Tages- und Jahresverlauf verwendet
> werden.
>

Ja ja, kluge Algorithmen nutzen manchmal auch Logarithmen …

LOL

von Norbert S. (norberts)


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Bastler schrieb:
> Meiner Meinung nach haben Suntracer durchaus eine Berechtigung.
>
> Z.b lassen sich Parkplätze sinnvoll mit Suntracern erweitern.

Über den Fahrzeugen etwa? Da wird das mit der Windlast noch schlimmer.
Dann lieber den ganzen Parkplatz mit fest aufgestellten Modulen in O-W- 
Neigung überdachen.
Trotzdem ist es auf dem Acker noch billiger weil man da für die Gestelle 
einfach nur ein paar Bodenanker versenken muss.

Gruß,
Norbert

von Bastler (Gast)


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Norbert S. schrieb:
> Über den Fahrzeugen etwa? Da wird das mit der Windlast noch schlimmer.
> Dann lieber den ganzen Parkplatz mit fest aufgestellten Modulen in O-W-
> Neigung überdachen.
> Trotzdem ist es auf dem Acker noch billiger weil man da für die Gestelle
> einfach nur ein paar Bodenanker versenken muss.
>
> Gruß,
> Norbert

Marburg ist voll mit den Teilen, und ja auch bei Parkplätzen. Deine 
Argumentation ergibt keinen Sinn. Die Dinger müssen so oder so die 
Windlast aushalten, man wird sie wohl kaum so auslegen das sie umknicken 
werden und die Investition umsonst war.

Und ist es nicht sinnvoller versigelte Fläche zu nutzen anstelle 
Grünflächen zu vernichten, sonst wird doch immer so Laut gejammert das 
die Welt untergeht.

Und die Optimale Ausrichtung für den Winter ist hier wohl so bei 68° und 
das ist deutlich mehr Senkrecht als waagerecht also dieser Rechner von 
Wolfgang ist sehr aufschlussreich.

von Norbert S. (norberts)


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Moin,

die Windlast mit 35° Neigung und nahe am Boden ist aber um Einiges 
geringer als fast senkrecht in etlichen Metern Höhe.
Man richtet die Module auch nicht so aus, daß sie im Winter optimal 
funktionieren sondern das ganze Jahr über. Dafür ist eine Neigung von 
etwa 90° - geographische Breite entspricht Minus "X" optimal. Also bei 
48° in Süddeutschland z.B. 42°-10° = 32°. Damit bevorzugt man natürlich 
den Sommer aber über das Jahr gerechnet bringt das insgesamt am meisten.
Oft sieht man eine Neigung in Ost-West-Richtung. Also von Süden gesehen 
etwa so:
__/\___/\___
Natürlich viel flacher (meist nur so 20-30°).
1. Dadurch hat man weniger gegenseitige Verschattung und bekommt mehr 
Module auf die Fläche.
2. Vor- und Nachmittags bringt nur ein Teil der Module volle Leistung, 
dafür mehr über den Tag verteilt. Durch die geringere Maximalleistung 
kann der Wechselrichter kleiner ausgelegt werden -> spart Geld.
3. Das Gestell wird noch billiger als einzelne Reihen nach Süden 
geneigt.
Daß dabei der Ertrag pro Modul etwas geringer ist, wird durch die 
anderen Vorteile mehr als aufgewogen denn die Module kosten ja nix mehr.

Natürlich ist es besser, ohnehin schon versiegelte Flächen zu nutzen, 
wobei man eine Wiese mit Solarmodulen ja nicht versiegelt. Das rechnet 
sich aber nunmal nicht so gut wie ein Acker. Es sei denn, der Acker 
kostet auch nennenswert Geld.

Das ist alles ziemlich kompliziert aber meistens wird das schon clever 
berechnet. Zumindest bei grösseren Anlagen kann man davon ausgehen.
Module z.B. senkrecht an Fassaden sind technischer Unsinn, das kann sich 
aber durch Subventionen dann doch wieder rechnen.
Wir haben auch noch einen Solarpark mit Nachführungen ausgerüstet, als 
das wirtschaftlich schon längst schwachsinnig war. Das war aber ein 
elend langsames Projekt von der EU gefördert und das mit der Nachführung 
stand da nunmal drin - aus Zeiten, als es noch sinnvoll war.

Gruß,
Norbert

von Cycas (Gast)


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Das ist übrigens noch eine super Idee: man baut den gesamten Tracker auf 
einen fahrbaren Untersatz (Tieflader) und fährt damit der Sonne 
hinterher. Sozusagen neben Höhenwinkel und Azimut als 3. steuerbare 
Achse … der Energiegewinn wird gigantisch sein 😄

von Cycas (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Bastler schrieb:
>> Im Winter scheint wohl die Ausrichtung 90% besonders
>> effizient.
>
> Was meinst du mit 90% und welche Achse?  ;-)
> Das PVGIS erwartet die Winkel für Achsenneigung und Panelausrichtung in
> Winkelgrad (El 0° bis 90°, Az -180° bis +180°).

Auf 51.222 Grad nördl. Breite bewegt sich der Azimut im Jahresverlauf 
von 45 Grad (NO) bis 315 Grad (NW), und der Höhenwinkel der Sonne von 16 
Grad bis 62 Grad.

von Wolfgang (Gast)


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Cycas schrieb:
> Auf 51.222 Grad nördl. Breite bewegt sich der Azimut im Jahresverlauf
> von 45 Grad (NO) bis 315 Grad (NW), und ...

Nein, es geht um das PVGIS und dort liegt der Nullpunkt für den Azimut 
im Süden. Für Lat 51°N bewegt er sich damit grob zwischen -135° und 
+135°.
RTFM

von cycas (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Cycas schrieb:
>> Auf 51.222 Grad nördl. Breite bewegt sich der Azimut im Jahresverlauf
>> von 45 Grad (NO) bis 315 Grad (NW), und ...
>
> Nein, es geht um das PVGIS und dort liegt der Nullpunkt für den Azimut
> im Süden. Für Lat 51°N bewegt er sich damit grob zwischen -135° und
> +135°.
> RTFM

OK, alles klar.
Ist wie vieles eine Sache der Perspektive ...

von Bastler (Gast)


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Also das einzige was an dem Rechner zu bemängeln ist dass man keine 
Verschattung berechnen kann.

Bzw ich habe einfach mal eine Nordausrichtung mit 25° getestet, das 
entspricht ja im Prinzip einer kompletten verschattung im Winter, so 
dass man nur Streulicht Ernten kann.

Also das bisschen Wolkenlicht bringt wohl gar nicht mal so viel im 
Winter.

von Norbert S. (norberts)


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Bastler schrieb:
> Also das bisschen Wolkenlicht bringt wohl gar nicht mal so viel im
> Winter.

Bei Verschattung oder einer Ausrichtung nach Norden kann man gut 
angenähert den Ertrag mit Null ansetzen. Für eine Solaranlage die Ertrag 
erbringen soll ist das zu vernachlässigen. Wer Solarmodule mit 
Ausrichtung nach Norden montiert kann sie auch im Keller lassen.

von Bastler (Gast)


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Norbert S. schrieb:
> Bei Verschattung oder einer Ausrichtung nach Norden kann man gut
> angenähert den Ertrag mit Null ansetzen.

Mich interessiert halt wieviel im Winter möglich ist. Hier ein Beispiel 
mit 1kW Peak und verschiedene Ausrichtungen.

Nordenausrichtung 25° Neigung also vermutlich komplett Verschattung 
8,59kWh im Dezember.
Südausrichtung mit 69° Neigung vermutlich die beste Winter Ausrichtung 
33,5kWh im Dezember.
2Achsen Suntracer bringt 36,17kWh im Dezember.

Ich denke mir halt drauf geschissen ob ich im Sommer 300% zu viel habe, 
oder 330%. Mich interessiert es ob mit geschickter Planung und 
Kombinationen verschiedener Ausrichtungen möglich ist Autark zu werden. 
Natürlich ist da überdimensionieren Pflicht.

von Wolfgang (Gast)


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Norbert S. schrieb:
> Bei Verschattung oder einer Ausrichtung nach Norden kann man gut
> angenähert den Ertrag mit Null ansetzen.

Das rechne mal vor.
Die Panele sollen auf der Erde und nicht auf dem Mond stehen.

von Norbert S. (norberts)


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Moin,

was ich damit sagen wollte:
Wenn man ansonsten gut ausgerichtet so grob 1000Wh/a pro 1Wp in D 
erhält, ist der Anteil bei Nordausrichtung oder Verschattung (was 
letztlich das Gleiche ist) absolut minimal. So wenig, daß man das nicht 
betrachten muss, wenn es um den Gesamtertrag geht und das ist ja nunmal 
die Regel.

Will man autark sein wie @Bastler, dann gelten andere Regeln und man 
muss auf den Winter optimieren. Dafür gibt es ja diese Tools um das 
auszuprobieren, allgemeine Faustregeln gelten dann nicht mehr.

Gruß,
Norbert

von Cyblord -. (cyblord)


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Norbert S. schrieb:
> Wer Solarmodule mit
> Ausrichtung nach Norden montiert kann sie auch im Keller lassen.

Es kommt ja nicht auf Ertrag oder Nutzen an. Die Haltung, überhaupt PV 
auf dem Dach zu haben, ist wichtig.

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