Messung der Beleuchtungsstärke

[bernhard8]

Hallo Daniel,

ich habe vor 2 Achsen nachzuführen. Mein Plan: ich nehme 2 Module die ich einerseits drehbar auf einem Drehkranz aufbaue und andererseits die Elemente selbst neigen kann. Dadurch müsste ich jede Position mit den 2 Motoren anfahren können.

Am Ende möchte ich mehr darüber erfahren (Nachführung, Effizienz usw.) und die Energie wieder ins Netz einspeisen. Ausserdem möchte ich einen Vergleich Photovoltaik/Windkraft anstellen.

lG
Bernhard

[Wind_Stefan]

Hallo Bernhard,

schönes Projekt das du dir da für nächstes Jahr vorgenommen hast. Ich habe ähnliches diese Jahr fertig gestellt. Meine vorgehensweise war folgendermaßen:
Habe einen Polarmounthalter, den es für Satellitenspiegel gibt, leicht verstärkt nachgebaut und darauf aus Aluprofiel einen Rahmen montiert wo man die Solarpanele festschrauben kann. Meine Wp Leistung beträgt ca. 4x80Wp. Angetrieben wird das ganze von einem Schubstangenmotor der normalerweise eine Satschüssel bewegt. Die Stromversorgung übernimmt eine 12v Batterie die ausreichend ist den 36v Motor anzutreiben. Sehr langsam aber es geht. Die 12v Batterie wird selbst mit einem Feststehenden 30Wp Modul geladen um Strom für den Antrieb zu haben. Die Steuerung erfolgt bei mir zeitlich. Da ich mich nicht so gut mit Elektronik und dergleichen auskenne und die Bauvorschläge aus dem Netzt meine Fähigkeiten bei weitem übertrafen habe ich mich für diese Lösung entschieden. Das ganze wird über eine Siemens Logo gesteuert, das Programm startet morgens um 8 Uhr und fährt die Polarmounthalterung mit den Panelen jede 15min ein Stück weiter Richtung Westen. Die Drehimpulse werden vom Schubstangenmotor abgenommen und addiert bis Abends ein gewisser Wert erreicht wird der die Endlage ist. Um 22Uhr fährt die Anlage wieder auf Startpossition auf Oststellung zurück. Im Schubstangenmotor selbst sind Endschalter, so das die Sicherheit gewahrt ist wenn mal etwas schief gehen sollte. Den Anstellwinkel der Panele verändere ich mittels Gewindestange fünfmal im Jahr um immer "Optimal" zur Sonne ausgerichtet zu sein. Jetzt im Winter habe ich die Anlage fest Richtung Süden stehen da ich der Meinung bin das sich eine Nachführung im Moment nicht lohnt und auch mehr Strom verbrauchen würde als erzeugt wird. Die 320Wp werden über einen Steca Grid Wechselrichter und Controller eingespeist und von meinen Aquarien sofort verbraucht.
Hier noch ein paar Fotos der Anlage und keine Komentare zur Verkabelung weis selbst das es da noch Verbesserungspotenzial gibt.

IMGP7861a.jpg (106.49 KiB) 9645-mal betrachtet

IMGP7867a.jpg (100.84 KiB) 9644-mal betrachtet

Grüße
Stefan

[bernhard8]

Hallo Stefan, super Sache!

[miniwindi]

immer diese kleinen Ausführungen ... (Scherz)
http://web202.sv02.net-housting.de/Heiz ... -Osten.jpg

Klasse Idee wie Wind_Stefan das gelöst hat. Sieht auch schick aus. Und das mit den Kabeln sieht doch keiner. Das machen wir doch alle so ...

[Daniel]

@ Stefan: die Anlage sieht doch super aus - Kompliment. Bei Schneefall könnten sich die Kollektoren noch in eine senkrechte Position längs der Windrichtung fahren - das würde einen Großteil der Schneelast mit resultierender Abdeckung der Kollektoren vermeiden

Hier noch ein Link zu einem interessanten Online-Tool: http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html

Grüsse - Daniel

[bernhard8]

kleines Update: zufälligerweise habe ich mich bei meiner Bacc Arbeit mit der Messung kleiner Solarzellen beschäftigt. Jetzt habe ich eine vernünftige Kennlinie der Solarzelle bei kleinen Einstrahlungsleistungen (max. 113 W/m^2). Diese Zelle gibts bei Conrad unter der Bestnr 191308-62 .

YH-39x35-mean.png (109.71 KiB) 9187-mal betrachtet

Leider habe ich keine Messungen bei größeren Einstrahlungsleistungen machen können, darum kann ich das Verhalten nur schätzen. Genaue Kennlinien vom Hersteller gibts nicht.

Ich hänge an die Zelle einen kleinen Widerstand (aktuell 60 Ohm) und messe die abfallende Spannung. Dadurch kenne ich den Strom durch die Zelle. Der Strom ist bis zu einem gewissen Punkt linear von der Einstrahlungsleistung abhängig. Ich setze hier mal den halben, maximalen Kurzschluss-Strom an (35mA). Darüber verwende ich einen quadratischen Ansatz um die Sättigungseffekte auszugleichen. Jedenfalls passe ich den quadratischen Koeffizienten so an dass bei maximaler Sonnenbestrahlung 1000 W/m^2 rauskommen.

Aktuell habe ich ein gutes Gefühl bei den Messergebnissen, sie scheinen zumindest sinnvoll zu sein. Schön wäre es wenn ich ein vernünftiges Messgerät für die einfallende Sonnenstrahlung hätte damit ich meine Messungen ungefähr kalibrieren kann.

[miniwindi]

kleines Update: zufälligerweise habe ich mich bei meiner Bacc Arbeit mit der Messung kleiner Solarzellen beschäftigt. Jetzt habe ich eine vernünftige Kennlinie der Solarzelle bei kleinen Einstrahlungsleistungen (max. 113 W/m^2). Diese Zelle gibts bei Conrad unter der Bestnr 191308-62 .

YH-39x35-mean.png

Leider habe ich keine Messungen bei größeren Einstrahlungsleistungen machen können, darum kann ich das Verhalten nur schätzen. Genaue Kennlinien vom Hersteller gibts nicht.

Ich hänge an die Zelle einen kleinen Widerstand (aktuell 60 Ohm) und messe die abfallende Spannung. Dadurch kenne ich den Strom durch die Zelle. Der Strom ist bis zu einem gewissen Punkt linear von der Einstrahlungsleistung abhängig. Ich setze hier mal den halben, maximalen Kurzschluss-Strom an (35mA). Darüber verwende ich einen quadratischen Ansatz um die Sättigungseffekte auszugleichen. Jedenfalls passe ich den quadratischen Koeffizienten so an dass bei maximaler Sonnenbestrahlung 1000 W/m^2 rauskommen.

Aktuell habe ich ein gutes Gefühl bei den Messergebnissen, sie scheinen zumindest sinnvoll zu sein. Schön wäre es wenn ich ein vernünftiges Messgerät für die einfallende Sonnenstrahlung hätte damit ich meine Messungen ungefähr kalibrieren kann.

Hallo Bernhard,
Deinen Kennlinien kann ich nicht ganz folgen.
Fix: Solarzelle verändert sich nicht. Temp. nicht: 28 Grad, Widerstand ist fix: 60 Ohm.
Beleuchtungsstärke ändert sich: 0W, 8W, 16W, 32W, 62W, 113W pro m²
Wenn man nicht Streuungsmessungen zwischen verschiedenen Zellen macht, ergibt das exakt
6 Werte für Spannung am 60 Ohm Widerstand, aus dem man den Strom errechnen kann.

Wie Deine Kennlinien entstehen und noch mit negativen Spannungen und Strömen macht mich neugierig.

Viele Grüße
Herbert

[bernhard8]

Bei den Kennlinien ist kein Widerstand dran, es geht nur um die nackte Kennline der Solarzelle. Die Kennline ist im Verbraucherzählpfeilsystem aufgenommen (Standard). Das bedeutet: wenn Strom und Spannungspfeil in die gleiche Richtung zeigen ist ein positiver Leistungswert als Verbraucher zu zählen.

Im Falle der Solarzelle erzeugt sie im vierten Quadranten (rechts unten) Leistung. Die Spannung zwischen Anode und Kathode ist positiv, der Strom (im VZPS geht immer in Spannungsrichtung) ist aber negativ -> Leistung wird erzeugt, Energie fliesst aus dem Bauteil heraus.

Ich hoffe ich konnte damit Klarheit schaffen.

[miniwindi]

Hallo Bernhard,

leider ist mir immer noch nicht klar, welches Deine Variable ist, um 1 Kennlinie zu erzeugen.

Beispiele:
a) ändert man die Temperatur (z.B. -20°-+100°) und alles andere bleibt Konstant, bekommt man U/I Kennlinien für die Temperatur, aus der sich vermutlich der Temperaturkoeffizient ermitteln läßt.
b) ändert man die Beleuchtungsstärke und alles andere bleibt konstant, bekommt man U/I Kennlinien abhängig der Beleuchtungsstärke, bei exakt einer festen Temperatur.
c) ändert man den externen Widerstand als Last, bekommt man U/I Kennlinien bei fester Beleuchtungsstärke und fester Temperatur. -> Letztlich ist das ja die Ermittlung von MPP.

Also noch mal die Frage: Was ist bei Deinen Kennlinien die Variable, die Du verändert hast, um die Kennlinien aufzunehmen!?

Und am Rande noch die Frage: Wie viele Solarzellen hast Du vermessen?

Viele Grüße Herbert

PS: In der Praxis ändern sich ja a), b), c) gleichzeitig (sofern man einen MPP Wechselrichter einsetzt).

[bernhard8]

Die Temperatur wurde nie verändert, da hatte ich kaum eine Möglichkeit dafür.
Gemessen wurde so:
Ein gutes Labornetzteil wurde an die Zelle angeschlossen. Es kann eine Spannung vorgeben und gleichzeitig den Strom messen (gesteuert mit einem PC über GPIB, es war ein SourceMeter von Keithley). Der PC fährt 100 Messpunkte durch, so bekommt man die Strom/Spannungskennlinie bei einer bestimmten Einstrahlungsleistung. Das ganze habe ich für mehrere Einstrahlungsleistungen wiederholt.

Also keine Temp-Änderung und keine Last dran. Die Spannung war von außen eingeprägt.