Ich hätte eine Frage zum Betrieb einer 12V Last direkt an einem Solarpanel.
Ich habe zwar schon ein paar Beiträge zum Thema Step-Down direkt an einem Solarpanel im Forum durchforstet, bin aber leider nicht fündig geworden.
Daran soll direkt eine Ohmsche 12V Last angeschlossen werden, ohne Batterie.
Diese Last soll je nach Sonneneinstrahlung mit 0(2)-12V (bei 12V maximal 5A) versorgt werden.
Kann ich das gewünschte Verhalten mit einem Step-Down direkt hinter dem Panel erreichen? Oder ist dies eine schlechte Idee. (Ein Voltage Drop von 2-3V wäre mir egal.)
Zuerst hatte ich an einen Linearregler gedacht, aber der würde bei voller Sonneneinstrahlung einen relativ großen Kühlkörper benötigen.
Wäre toll wenn mir hier jemand weiterhelfen kann, Danke Vorab!
Danke für deine Antwort, kannst du mir vl. etwas näher ausführen warum ein Step-Down direkt hinter einem PV-Panel nicht funktioniert?
Dann müsste doch zumindest ein Linearregler funktionieren, oder?
Das beide Varianten keine optimale Leistungsausnutzung ermöglichen ist mir klar, aber bei der Anwendung geht es auch eher darum das es überhaupt funktioniert.
Dann müsste doch zumindest ein Linearregler funktionieren, oder?
Schlecht.
Ein Solarpanel ist eine Stromquelle, immerhin fordert deine Last keine Spannungsquelle sondern ist eine ohmsche Last die mit absinkender Spannung klar kommt. Aber ungünstig mit 5A bei 12V wo dein Solarmodul bei 5A eher 32V liefert. Macht 63% Verlust, gut 100 Watt, und das alles nur, weil man nicht die richtige Elektronik verwendet.
Immerhin verhindert der Linearregler zu hohe Spannung an der Last, und lässt die Solarzellen nicht dauernd alles liefern was sie nur irgendwie kann, 10A bei Sonnenschein auch wenn der Verbraucher nur 5A zieht.
Trotzdem Pfusch, da ein MPPT wegen der 63% Verlust des Linearreglers das Gerät schon bei '63% weniger Sonne' gleich betreiben könnte.
[Mod: elendig langen Link aufs Wesentliche gekürzt]
Mit einer Diode IM Ausgang.
KÖNNTE das in deine Richtung gehen.
Ist in Strom und Spannung einstellbar, Und man kann auf der Unterseite durch tausch eines Widerstandes die Start Spannung festlegen.
ABER das eigentliche Problem wie du bemerkt haben wirst es ist WINTER da ist nicht viel mit sonne.
d.h.: Zumindest Theoretisch würde das funktionieren, wenn auch mit grotenschlechten Wirkungsgrad bei Volleinstrahlung.
Mein Problemfall ist eben genau der Winter, wo mir ein üblicher MPPT Regler bei zu niedriger Eingangsspannung am Ausgang eben nichtsmehr liefert.
In Wahrheit möchte ich einen MPPT Regler der am Ausgang 0-12V bereitstellt, soetwas scheint aber kommerziell nicht verfügbar zu sein, deshalb meine Idee mit dem Step-Down bzw. besser einen Linearregler im Konstantstrombetrieb.
Kann ich das gewünschte Verhalten mit einem Step-Down direkt hinter dem
Panel erreichen? Oder ist dies eine schlechte Idee. (Ein Voltage Drop
von 2-3V wäre mir egal.)
Warum soll das nicht gehen? Klar ein "normaler" StepDown enthält eine Regelschleife mit hoher Verstärkung. Bevor die Ausgangsspannung zu niedrig wird zieht er immer mehr Strom aus dem Panel, die Quellenspannung bricht zusammen, er geht aus: Hickup Mode. Du kannst sogar einen ungeregelten StepDown mit festem Duty cycle machen, der gibt ungefähr z.B Ue/2 ab und liefert dafür den doppelten Strom. Etwas intelligenter wird die Regelung, wenn du auf Ua=Ue/2 regelst. Warum soll der Kreis immer auf eine feste Referenz regeln?
Jetzt noch eine Fotodiode in die Sonne, die gibt dir als Führungsgröße die zu erwartende Leistung und kann den Hickup vermeiden.
In Wahrheit möchte ich einen MPPT Regler der am Ausgang 0-12V
bereitstellt, soetwas scheint aber kommerziell nicht verfügbar zu sein,
deshalb meine Idee mit dem Step-Down bzw. besser einen Linearregler im
Konstantstrombetrieb.
Was geht wäre ein PWM-Steller (kein Regler) mit passender Ausgangsdrossel.
Drossel so 100µH, 10A (und Speicherdrossel!!!, keine Entstördrossel) bei 50kHz Schaltfrequenz. Tastverhältnis fix 30% On, 70% Off.
Das "transformiert dir dann die Spannung auf etwas unter 30% und den Strom auf ca. das 3-fache.
Wenn die Sonne immer noch nicht reicht fällt die Spannung halt ab. Ist kein MPP aber funktioniert immerhin.
Im Prinzip ist auf nem Step-Down fast alles richtig. Du müsstest nur die Regelung und Mosfet-Ansteuerung ersetzen.
Im Prinzip ist auf nem Step-Down fast alles richtig. Du müsstest nur die
Regelung und Mosfet-Ansteuerung ersetzen.
Bingo, danke Stephan! Unsere Beiträge meinen weitgehend dasselbe. Schade nur dass es vorher schon so viel "geht nicht" mit herablassender Überheblichkeit rezitiert wird. Aber es ist oft derselbe, der am lautesten solches Zeug daher labert...
@laberkopp: Ich muss gestehen das ich deine Vorletzte Antwort tatsächlich nicht verstehe. Die mir bekannten MPTT Regler schalten eben ab, mir würden für die genannte Anwendung aber auch geringe(re) Spannungen/Ströme Ausreichen z.b.: 8V/3A oder auch noch wesentlich weniger.
Wenn ein PV-Panel eine Stromquelle ist sollte sich dies doch, zumindest von der Idee her, mit einem Konstantstromregler lösen lassen?
Tatsächlich habe ich nicht sehr viel Ahnung von den PV-Thema, deshalb habe ich mir gestattet hier die Frage zu stellen.
Warum sind in der Photovoltaik immer die Ahnungslosesten von allen
versammelt.
Weil die glauben Sonnenstrom wäre kostenlos und mit einfachsten Mitteln anzuzapfen. Berlin behauptet es, die Werbung auch. Stecker rein, Hurra, Bude hell & warm. Wenn man diesen Traum dann hier an dieser Stelle zerpflückt gibt's lange Gesichter... Was wissen die alten, weisen Männer schon von modernster Technologie.
Kann ich das gewünschte Verhalten mit einem Step-Down direkt hinter dem
Panel erreichen?
Ja der ist genau das Richtige. Das einige Problem der Start unter 5A. Das lässt sich mit einer Unterspannungsabschaltung, ca 20V-30V (Modulabhängig) und einen dicken Elko umgehen.
Ich hätte eine Frage zum Betrieb einer 12V Last direkt an einem
Solarpanel.
Ich würde da einfach einen Heizstab nehmen, der die Maximalspannung
verträgt. Das kann auch durchaus ein 230V-Heizstab sein. Der wird
einfach am Solarpanel angeschlossen werden und kommt mit jeder be-
liebigen Spannung zurecht. Sinnvoll ist sowas natürlich nicht. Wenn
man heisses Wasser braucht, sollte man einen Sonnenkollektor für
Wasser nehmen. Der hat einen wesentlich besseren Wirkungsgrad.
Warum sind in der Photovoltaik immer die Ahnungslosesten von allen
versammelt.
Weil die glauben Sonnenstrom wäre kostenlos und mit einfachsten Mitteln
anzuzapfen. Berlin behauptet es, die Werbung auch. Stecker rein, Hurra,
Bude hell & warm. Wenn man diesen Traum dann hier an dieser Stelle
zerpflückt gibt's lange Gesichter... Was wissen die alten, weisen Männer
schon von modernster Technologie.
Was soll das?
Wenn die örtlichen/persönlichen Gegebenheiten stimmen, lohnt sich doch sogar eine überteuerte neue Balkonanlage mit 600/800Wp Wechselrichter und hat sich idR nach einigen Jahren amortisiert.
Wenn man eh ein 300Wp Modul ansonsten nutzlos rumstehen hat, kann man doch gerne noch ein paar Euro in Regler, Heizstab, Regler und Kabel investieren und im Idealfall ~100,-€/a an Stromkosten einsparen.
Und wenn die Regelung, etc. nicht ideal ist, werden da immer noch über 50,-€/a bei rauskommen.
Ich würde da einfach einen Heizstab nehmen, der die Maximalspannung
verträgt. Das kann auch durchaus ein 230V-Heizstab sein. Der wird
einfach am Solarpanel angeschlossen werden und kommt mit jeder be-
liebigen Spannung zurecht.
Super, der 2000W, 230V Heizstab kann dann bei 36V Modulspannung gerade noch knapp 50W verbraten..
Kann ich das gewünschte Verhalten mit einem Step-Down direkt hinter dem
Panel erreichen? Oder ist dies eine schlechte Idee.
Schlechte Idee. :-)
Kommt aber auch drauf an, wie weit der Weg vom Panel zum Heizstab ist und welchen Kabelquerschnitt Du verwenden möchtest.
Im Idealfall hast Du hinter dem Buckkonverter knapp 30A, die je nach Kabelquerschnitt Dein Kabel erhitzen..
Wenn man eh ein 300Wp Modul ansonsten nutzlos rumstehen hat, kann man
doch gerne noch ein paar Euro in Regler, Heizstab, Regler und Kabel
investieren und im Idealfall ~100,-€/a an Stromkosten einsparen.
Aha. Und wo steckt Dein Heizstab drin? Im Wassereimer, im Aquarium oder hast Deinen Pufferspeicher der Heizung angebohrt, ihn dort reingewürgt und mit Silikon wieder alles zugepampt?
Klar doch, Heizstäbe sind unversell, haben Einheitsform, und lassen sich binnen Minuten in jede beliebige WW/ Heizungsanlage integrieren. Ohne weiteres. Hat man in Brüssel extra genormt damit jedermann auf die Kraft der Sonne zurückgreifen kann. Wird nur behindert durch ein paar alte, sture Trottel die nicht mit der Zeit gehen wollen.
Im Idealfall hast Du hinter dem Buckkonverter knapp 30A, die je nach
Kabelquerschnitt Dein Kabel erhitzen..
wie kommst du darauf bei max 5A sekundär?
Wenn der TO tatsächlich den verlinkten (angeblich MPPT) 5A Buck verwenden möchte und damit also eine Last von max 60W an 12V betreiben, hast Du natürlich recht.
Leider fehlen hier mal wieder einige Infos, was der TO tatsächlich machen möchte.
Dabei würde ICH allerdings anmerken, dass ich kein Billigmodul mit angegeben 36V max am Eingang an dem PV-Modul des TO einsetzen würde.
Danke für deine Antwort, kannst du mir vl. etwas näher ausführen warum
ein Step-Down direkt hinter einem PV-Panel nicht funktioniert?
Funktioniert schon, der darf aber keine Regeleigenschaften haben,
also der darf nicht versuchen die Spannung am Ausgang
konstant zu halten. Das fürt sonst zu einen Teufelskreis.
Wenn die Spannung sinkt, will ein Regler das ausgleichen
und will mehr Strom am Eingang haben. Das führt dazu, daß
die Spannung am Eingang noch kleiner wird, wegen des Innenwiderstands
des PV-Moduls. Und das geht dann bis zum totalen Zusammenbrach
der Spannung am PV-Modul. Also die Last am besten ohne
Regler am PV-Modul anschließen, Die Spannungsschwankungen
mußt du dann in Kauf nehmen. Das einzige was man machen könnte
wäre eine Spannungsbegrenzung, also eine art Parallelregler,
der das PV-Modul dann so weit belastet, daß die Spannung
dann nicht mehr weiter steigen kann. Diese Begrenzung
vernichtet dann sozusagen die Energie die zuviel ist.
Wenn du das alles nicht willst, bleibt dir nichts anderes
übrig als doch ein Akku zu benutzen.
Über den PWM Ansatz hatte ich auch schon nachgedacht, ich bedanke mich.
Na ja, Stephan schreibt vom ungeregelten step down. Der geht weil er nur transformiert. Optimale Leistung holt er nicht raus. Damit deine Heizung nicht durchglüht, müsste er noch eine Leistungsbegrenzung haben, bei ohmscher Last reicht dafür eine Spannungsbegrenzung.
Die mir bekannten MPTT Regler schalten eben ab, mir würden für die
genannte Anwendung aber auch geringe(re) Spannungen/Ströme Ausreichen
z.b.: 8V/3A oder auch noch wesentlich weniger.
Normalerweise soll ein MPPT einen Akku laden. Das soll er auch tun, wenn der Akku fast leer ist, also ist sein Ausgang spannungsvariabel. Wenn natürlich der MPPT seine Betriebsspannung aus dem Akku bekommt, funktioniert er unterhalb einer bestimmten Spannung einfach nicht mehr. Er müsste seine Betriebsspannung auch aus der Eingangsspannung beziehen können damit er bei leerem Akku startet. Es muss also ein geeigneter MPPT sein für deinen nicht-normalen Anwendungszweck. Da 12V Heizstäbe an 36V Solarmodulen grober Unsinn sind, gibt es so was natürlich nicht fertig.
http://www.consonance-elec.com/108.html reicht nicht ganz für deine Spannung.
Super, im Sommer werden dann die Sperlinge gekocht die im Winter eingefroren wurden. Einfacher wäre es, die Vogeltränke in die Sonne zu stellen, 5-fache Ausbeute. Aber das ist so low tech dass es total uncool ist.
Ich dachte zwar die Angaben sind ausriechend, aber sollte noch etwas fehlen bitte um Info.
Das eingangs beschriebene PV-Panel soll eine Ohmsch/Induktive Heizlast (12V) welche maximal 5A benötigt (Kalt) betrieben.
Es gibt keinen Speicher und keine Batterie, wenn Sonne=AUS -> Heizung=AUS, Wenn Sonne=10% wäre Heizung größer 0% der Wunsch. Wenn Sonne=100% -> Heizung=100%
Das einzige was mir bei den fertigen Reglern Abgeht ist das diese Abschalten wenn die Ausgangspannung von 12V nicht erreicht werden kann.
Aber wenn es etwas fertiges gibt bin ich auch nicht böse, bin ein Bastler und habe von vielen Details keine Ahnung. Deshalb finde ich eure Unterstützung und die Tipps umso wertvoller.
Für mich steht Spaß am Gerät im Vordergrund.
Damit nichts passiert hatte ich vor alles mehrfach abzusichern. Beim Panel gleich ein passende PV-Sicherung mit 8A und vor dem Regler und nochmal vor der Last eine 5A Sicherung. Nur um Sicher zu gehen.
Das eingangs beschriebene PV-Panel soll eine Ohmsch/Induktive Heizlast
(12V) welche maximal 5A benötigt (Kalt) betrieben.
Es gibt keinen Speicher und keine Batterie, wenn Sonne=AUS ->
Heizung=AUS, Wenn Sonne=10% wäre Heizung größer 0% der Wunsch. Wenn
Sonne=100% -> Heizung=100%
Das einzige was mir bei den fertigen Reglern Abgeht ist das diese
Abschalten wenn die Ausgangspannung von 12V nicht erreicht werden kann.
Den habe ich gerade mal durchgemessen.
Er (meiner) arbeitet ab ca. 3,5V, bei eingestellter Ausgangsspannung von 12V und Unterschreitung dieser am Eingang, folgt die Ausgangsspannung um ~0,1V gemindert der Eingangsspannung.
Erst bei ~3,5V am Eingang ist damit Schluss.
Das gilt für die induktive Komponente sicherlich.
Probleme gibts da eher durch den temperaturabhängigen
Widerstand des Heizers.
So extrem temperaturabhängig sind die meistens gar nicht.
Und der wird ja garantiert auch gut gekühlt da er wohl zur Brauchwassererwärmung dient. Der Temperaturbereich ist also überschaubar.
Das Problem bei drei Heizstäben in Reihe ist, dass sie bei halber Sonneneinstrahlung (= halber Strom) nur noch ein Viertel der Leistung bringen. Mit einem MPPT-Regler wäre es noch die Hälfte. Dass ein MPPT-Regler ganz abschaltet, wenn die Spannung des Solarmoduls mangels Sonne sinkt ist nicht so schlimm, denn dann ist die Leistung des Moduls so gering, dass man auch drauf verzichten kann.
Er koennte ja dann auf zwei, respektive einen Heizstab
"zurueckschalten".
Un zusätzliche Möglichkeiten ergäben sich mit Parallelschaltung.
Da braucht man dann aber schon eine selbst entwickelte, intelli-
gente Steuerung, um da die maximal mögliche Leistung rauszuholen.
Leute, der TO hat doch inzwischen seine Vorgaben sehr weitgehend präzisiert:
300Wp Modul, maximale Last 60W an 12V bei 5A, mögliche Ausnutzung der Modulleistung auch bei Abfall der Modulspannung unter 12V, kein Akku(!).
Ein MPPT kommt damit nicht in Frage, mit einem Buck kann seine Last bis zur einer Solarstrahlung von 200W/m² herunter mit Nennleistung betrieben werden, geht die Einstrahlung weiter zurück, kann die temporäre Modulleistung auch noch weitgehend, aber natürlich mit abnehmender Tendenz ausgenutzt werden.
Einfach mal ein typisches Kennlinienfeld eines PV-Modul ansehen...
zur einer Solarstrahlung von 200W/m² herunter mit Nennleistung betrieben
werden
Theoretisch. Praktisch funkt dir die Regelung dazwischen. Denn ejn Buck ist prinzipiell ein Konstantspannungsregler. Ein MPPT eben nicht. Dein Buck wurde nur eines bringen: er funktioniert um die Leistung zu begrenzen, er regelt um nicht mehr als 12V rauszugeben. Darunter tut er jedoch nichts sinnvolles, er schaltet vermutlich dauerhaft ein, zwingt damit das Solarmodule auf eine viel geringere Spannung als bei dem Strom möglich und holt dadurch nur einen Bruchteil der Leistung aus dem Modul.
Praktisch braucht er einen Regler, der alle verfügbare Leistung in den Ausgang steckt (also MPPT), von 0W bis 60W und Leistungen darüber nicht zulässt.
Weil man bei einer praktischen Anwendung nicht darauf verfallen sollte, rein theoretische Erkenntnisse zur Grundlage zu machen.
mit einem Buck kann seine Last bis
zur einer Solarstrahlung von 200W/m² herunter mit Nennleistung betrieben
werden
Theoretisch. Praktisch funkt dir die Regelung dazwischen. Denn ejn Buck
ist prinzipiell ein Konstantspannungsregler. Ein MPPT eben nicht.
Richtig ist, dass beide von der weiteren Beschaltung, Versorgung und Last abhängig sind. In der praktischen Anwendung des TO spielt es oberhalb von 200W/m² keine Rolle, ob Buck oder MPPT, darunter hat der MPPT kleine Vorteile bei einem bedeutend höherem Aufwand und Preis.
Handelüblich sind solche MPPT als Fertigmodul oder Gerät mW nicht zu bekommen.
Dein
Buck wurde nur eines bringen: er funktioniert um die Leistung zu
begrenzen, er regelt um nicht mehr als 12V rauszugeben. Darunter tut er
jedoch nichts sinnvolles, er schaltet vermutlich dauerhaft ein, zwingt
damit das Solarmodule auf eine viel geringere Spannung als bei dem Strom
möglich und holt dadurch nur einen Bruchteil der Leistung aus dem Modul.
Richtig, der Buck schaltet ein, sobald seine mindest Betriebsspannung erreicht ist, was ohne weitere Massnahmen zu Schwingungen führen kann.
Aber wann passiert das? Im hiesigen Anwendungsfall erst, wenn das Modul nur noch <2% seiner Nennleistung liefert.
Frage ist, welcher MPPT mit welcher Beschaltung da noch läuft und mit welchem Wirkungsgrad.
Praktisch braucht er einen Regler, der alle verfügbare Leistung in den
Ausgang steckt (also MPPT), von 0W bis 60W und Leistung darüber nicht
zulässt.
Eine Sonderanfertigung.
Doch, natürlich, gerade dort, während der Buck feststellt dass er die 12V an der Last nicht mehr halten kann und voll durchschaltet, mithin die Solarzelle direkt an die Last legt und damit deren Spannung runterzwingt bei allem Strom den die Solarzelle liefert (beispiel 1.5A, macht an 2.4 Ohm 3.6V also 5.4W)
regelt der MPPT so dass die Spannung der Solarzelle nur wenig einbricht, Strom x Spannung = Leistung, und diese Leistung in die Last steckt, bei entsprechend erhöhtem Strom. Also 1.4A bei 28V macht 39.2W wären an 2.4 Ohm 9.7V bei 4A, also mehr als 7-facher Ertrag.
Undervoltage Lockout auf so 25-30V anpassen. Dann pausiert der Wandler wenn die Spannung zu stark einbricht > Elko wird aufgeladen > heizt wieder kurz, bis die Spannung zu niedrig wird.
Alternativ am Feedback-Pin ansetzen:
Ca. 10KOhm nach Vin. 2 LEDs in Reihe nach Masse (Spannungsbegrenzung). Dann ne 1N4148 an den Feedback-Pin.
Kleiner NPN parallel zu den LEDs und Z-Diode mit 28V (+47k Widerstand) von Basis nach Vin. Normalerweise ist der NPN durchgeschaltet und der Feedback-Eingang sieht die normale Ausgangsspannung. Fällt Vin zu stark wird dem Wandler eine zu hohe Ausgangsspannung vorgegaukelt.
Alles kein Mpp. Aber auf 75% der optimalen Leistung sollte man kommen.
