Hallo, mal eine Frage bzgl. einer Solar-Lade-Station. Ich möchte Solarzellen zu Modulen verschalten, mit denen ich einen Bleiakku laden möchte. Was ist günstiger: 1. Die Solarmodule auf eine niedrige Spannung auszulegen und mittels eines Boost-Konverters auf 13,7V hoch zu pumpen, womit ich dann auf die Bleiakkus gehe und diese lade, oder wäre es besser... 2. die Solarzellen zu Modulen mit ca. 14V bis 16V Leerlaufspannung zusammenzubauen und diese etwas überhöhte Spannung sodann mittels eines Step-Down-Wandlers auf 13,7V zu begrenzen, und damit dann auf die Akkus zu gehen? Und nun habe ich noch eine dritte Frage: 3. Wie muss ein Solarmodul neben einem Akku ausgelegt sein, damit es parallel zu diesem optimal arbeitet, d.h. im Falle von Sonnenschein und geladenem Akku eine möglichst maximale Arbeitsentnahme aus dem Solarmodul und nur minimal Unterstützung durch den Akku?
Solarlader schrieb: > Was ist günstiger: 2. Solarlader schrieb: > Und nun habe ich noch eine dritte Frage: Da fragst Du mal am besten Herrn Ohm.
Solarlader schrieb: > Was ist günstiger: Überhaupt kein Wandler. Man nimmt Solarzellen, die bei halbwegs vollem Akku ihren maximum power Point haben, das sind Solarzellen mit 18 bis 19V Leerlaufspannung. Denn ein Schaltregler kann an einer Soalrzelle nicht funktionieren: Er versucht, so bald die Solarzelle irgendwelche Spannung erzeigt, sofort den Akku mit voller Kraft zu laden und würgt damit die Solarzelle ab so daß sie nie auf ihre Nennleistung kommen kann. Die einzigen Schaltregler, die an Solarzellen funktionieren, sind MPP Regler wie SM3320, LT3652 (zieht bis 2.5mA aus dem Akku bevor SHDN verlassen wird), LTM8062, BQ25504, SPV1040. Aber die sind so teuer und aufwändig, daß sich ihr Einsatz nicht lohnt: Eine ein paar Prozent grössere Solarzelle kostet weniger und bringt statistisch mehr. Wenn ein Akku voll ist, interessiert die Soalrzelle nicht, man kann sie kurzschliessen.
1 | Diode |
2 | +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+ |
3 | | | | | | | | | |
4 | | | R12 | R23 10k | | |
5 | | | | +---------+ | | | |S |
6 | | | +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET |
7 | | | N-MOSFET | | | | | | |
8 | + | I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+ | | |
9 | Solarmodul S| | | | | | | + | |
10 | - | | | | | ICL7665 | R22 Akku | |
11 | | | | | | | | | - | |
12 | | | 10k +-----|Set2 Set1|---+ | | |
13 | | | | | +---------+ | | | + |
14 | | | | R11 | R21 | Verbraucher |
15 | | | | | | | | | - |
16 | +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+ |
...aber: 1. ...bringt doch den Vorteil, dass bei wenig Licht bereits Leistung durch die Solarmodule bereit gestellt wird. wohingegen 2. ...den Vorteil bringt, dass ggf. nur eine geringere Spannungsdifferenz "vernichtet" werden muss. Gibt es auch eine klare Antwort, wenn ich für Option 1 eine Spannung von 10,7V und für Option 2 eine Spannung von 16,7V - jeweils auf eine Nenn-Spannung von 13,7V bezogen generiere?
hm ok, also die Nennspannung der Akkus von "oben" annähern. Nur die Idee, die Zellen bei geladenem Akku kurz zu schließen, ist meiner Meinung nach sehr kontraproduktiv, wenn ich bei Sonnenschein z.B. primär aus dem Solarmodul gespeist Rasen mähen möchte und nur so wenig wie möglich aus dem Akku entnehmen möchte, dann funktioniert das doch nicht... Ich müsste schon meine beiden Quellen so auslegen, dass das Solarmodul soweit belastet wird, dass es bei Absinken der Spannung auf die Akku-Spannung noch nahe an seinem MPP-liegt...
Solarlader schrieb: > Nur die Idee, die Zellen bei geladenem Akku kurz zu schließen, ist > meiner Meinung nach sehr kontraproduktiv, wenn ich bei Sonnenschein z.B. > primär aus dem Solarmodul gespeist Rasen mähen möchte und nur so wenig > wie möglich aus dem Akku entnehmen möchte, dann funktioniert das doch > nicht... Das täuscht. Wenn Du den Rasenmäher parallel zum Akku verschaltest, sinkt dessen Spannung nur leicht (Vielleicht 0,1V) ab. Dann schalten sich (bei richtig ausgelegtem Regler) sofort die Solarzellen dazu und die meiste Energie wird von denen geliefert. Gruss Harald
Also zur Auslegung: 1. Solarmodul --> Spannung auf ca. 14V bis 15V 2. Step-Down-Wandler auf 13,7V Wenn Batterie voll und keine Last: 3. trenne die Solarzellen vom Akku ab. Die Akkuspannung sollte dann im Leerlauf bei ca. 12,5V bis 12,9V liegen. Wenn Last klein (z.B. Radio): 4. Schalte die Solarzellen dazu Bei niedriger Last sollte nun die Solarzelle 100% der Leistung bereitstellen, da diese auf 13,7V geregelt ist und somit oberhalb der Akkuspannung liegt. Es würde also der Verbraucher aus dem Solarmodul gespeist und zugleich der Akku geladen werden können. Wenn Last groß (z.B. Rasenmäher): 5. Schalte Solarzellen dazu: Bei hoher Last sinkt die Spannung des Reglers und der Solarmodule soweit ab, dass diese in den Bereich kommen, in welchem sie von den Akkus gestützt werden. Die Spannung stellt sich dann auf Bereiche 12,xV ein. Wenn Last zu groß (z.B. 2 Rasenmäher) oder Akku leer. Spannung sinkt unter 12V. Schalte alles ab.
Ich würde es so angehen: Die Leistung (Strombegrenzung) der Solarzellen begrenzt den Ladestrom. Die Leerlaufspannung sollte etwas höher sein, als die Ladeschlussspannung der Batterie. Ein Relais (gesteuert durch einen TL431) unterbricht den Ladestrom, sobald die Ladeschlusspannung erreicht ist. Bei geringen Leistungen könnte man die überschüssige Energie auch einfach in einem Transistor oder einer Z-Diode verheizen.
stefanus schrieb: > Bei geringen Leistungen könnte man die überschüssige Energie auch > einfach in einem Transistor oder einer Z-Diode verheizen. Wozu? Die Lösung mit Kurzschluss ist wesentlich einfacher.
Hmmm..., Stefanus, du sprichst da etwas an, das mir auch gerade durch den Kopf geht. Ist es empfehlenswert, die Akkus "spannungsgesteuert" zu laden, d.h. einfach im Ladefall die 13,7V anzulegen und dann nach dem Motto fliesse was wolle zu laden, oder sollte in jedem Fall noch eine Kosntantsstromquelle eingebaut werden, damit der Ladestrom möglichst bei I/10 bleibt?
stefanus schrieb: > Ein Relais (gesteuert durch einen > TL431) unterbricht den Ladestrom, sobald die Ladeschlusspannung erreicht > ist. Hui, das gibt aber ein schönes Klickern!
Solarlader schrieb: > damit der Ladestrom möglichst bei > I/10 bleibt? Der Ladestrom soll nie über dem der Herstellerangaben liegen.
:
Bearbeitet durch User
Man kann die Solarzele ja so auslegen, dass der Ladestrom niemals zu
hoch werden kann.
Andererseits kann man auch größere Solarpanels nehmen, damit die
Batterie auch bei wenig Licht zügig geladen wird.
Ich würde also sagen, dass es sehr auf den Anwendungsfall ankommt. Wenn
der Sinn der Übung bloss ist, den Rasenmäher jederzeit startbereit zu
haben, sind die Anforderungen entsprechend gering.
> Hui, das gibt aber ein schönes Klickern!
Ich meinte natürlich, dass das Relais dann dauerhaft abschaltet, bis man
es manuell wieder einschaltet.
Hab noch eine weitere Frage: Wie erkenne ich denn eigentlich die Ladeschlussspannung? Wenn ich einfach nur statisch 13,7V an die Pole anlege, dann habe ich ja keine Chance hier irgendetwas zu erkennen. Möglichkeit 1: Ich lege konstant 13,7V an und messe den Strom der in die Zelle hineinfließt. Sobald dieser einen bestimmten Wert unterschreitet wäre ein Indiz, dass der Akku voll sein könnte. Möglichkeit 2: So wie Möglichkeit 1 nur mit zusätzlicher Temperaturüberwachung. Sobald der eifließende Strom sinkt und die Temperatur ansteigt ist der Akku vermutlich voll. Möglichkeit 3: Mit konstanter Spannung auf 13,7V laden und alle paar Sekunden kurze Zeit die Ladung unterbrechen und die Leerlaufspannung des Akkus ermitteln. Ich würde aus dem Bauch heraus annehmen, dass bei der gegebenen Ladespannung eine Ladeschlussspannung (im Leerlauf) von etwas weniger als 13,7V zu ermitteln sein müsste... also ca. 13,6V. Gibt es noch weitere/bessere Möglichkeiten?
Solarlader schrieb: > Wenn ich einfach nur statisch 13,7V an die Pole anlege, dann habe ich ja > keine Chance hier irgendetwas zu erkennen. Da Deine Quelle keine 0 Ohm Innenwiderstand hat, hat der Akku auch erst 13.7V, wenn er voll ist. Es sei denn, er ist alt oder kaputt. Möglichkeit 3 ist eine gute Lösung, wenn Deine Schaltung das hergibt.
Solarlader schrieb: > sollte in jedem Fall noch eine Kosntantsstromquelle eingebaut werden, Eine Solarzelle ist eine Konstantstromquelle. Der Strom ist allerdings helligkeitsabhängig. Solange Du den Abstand zur Sonne nicht verringerst, ist der mögliche Höchstwert aber ziemlich genau definiert. Gruss Harald
Solarlader schrieb: > Gibt es auch eine klare Antwort Gibt es Solarlader schrieb: > ...aber: > > 1. > ...bringt doch den Vorteil, dass bei wenig Licht bereits Leistung durch > die Solarmodule bereit gestellt wird. funktioniert nicht, die Solarzelle wird abgewürgt, wenn man das nicht mit MPP Regelung macht. > wohingegen > > 2. > ...den Vorteil bringt, dass ggf. nur eine geringere Spannungsdifferenz > "vernichtet" werden muss. funktioniert nicht, die Solarzelle wird abgewürgt, so lange man das nicht mit MPP regelung macht. hab ich das nicht schon geschrieben ? Solarlader schrieb: > Hab noch eine weitere Frage: Was fehlt dir an Kenntnissen zum Bleiakkuladen ? Es wird so lange Strom reingeschickt, bis die Klemmenspannung bei 13.8V liegt (genauerdings 13.8V+Innenwiderstand*Strom) (oder im Auto 14.4). Du KANNST an einem Akku, der 12V hat, nicht 13.8V anlegen. Es würde nahezu unendlich viel Strom fliessen. So viel bringen siene Solarzellen nicht. Wenn der Akku 12V hat und man schliesst Solarzelle an, liefern die Solarzellen 12V (plus den eventuellen Spannungsabfall einer Rückstromdioe) und nicht weniger und nicht mehr. Solarlader schrieb: > wenn ich bei Sonnenschein z.B. > primär aus dem Solarmodul gespeist Rasen mähen möchte und nur so wenig > wie möglich aus dem Akku entnehmen möchte, dann funktioniert das doch > nicht... Der Verbraucher hängt IMMER am Akku. Wenn der voll war, sinkt ruck-zuck seine Spannung und er ist nicht mehr voll, die Solarzelle wird dazugeschaltet. Liefert die weniger Strom als der Mäher braucht, wird deer Akku trotz voller Power der Solarzelle leerer. Liefert sie mehr, wird deer Akku wieder voll dun die Solarzelle wird wieder kurzgeschlossen damit der Akku nciht überladen wird. Einfach und praktikabel. > Ich müsste schon meine beiden Quellen so auslegen, dass das Solarmodul > soweit belastet wird, dass es bei Absinken der Spannung auf die > Akku-Spannung noch nahe an seinem MPP-liegt... Tun sie ja, die ca. 13.8V sind für 18-19V Leerlauf-Solarpaneln beim MPP.
hm ok, also der Ratschlag weder Step-Up, noch Step-Down... sondern nur ein MPP-Tracker. Was mir dabei Kopfschmerzen bereitet: Ich weiß doch am Ende garnicht, auf welchen Wert sich der MPPT gerade einschießt... Ist nicht die Wahrscheinlichkeit hoch, dass dabei Werte rauskommen, die oberhalb von 14,5V liegen und somit den Akku stark schädigen können?
Was genau ist nun so schwer daran, die Datenblätter der verlinkten MPP Chips zu lesen ? http://www.ti.com/lit/an/snosb76c/snosb76c.pdf
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