Hallo, Ich habe nur Physik als Vordiplom vor 25 Jahren mal gehabt, und seitdem habe ich mich damit nie wieder beschäftigt. Ich habe im Bauhaus verschiedene Solarzellen zur Auswahl (5W, 10W, 15W, etc...). Laderegler habe ich dort auch gesehen. Alles wird von der Firma Xunzel.com geliefert. Dort habe ich auf der Homepage die technischen Daten der Laderegler verglichen, bevor ich mir eine Solarausrüstung zum rumexperimentieren kaufe. Ich besitze schon eine 12 V Blei-Batterie von 8Ah (10 HR), diese muss ich aber nicht unbedingt als Batterie für meine Fragen verwenden. Weitere Angaben stehen ebenfalls dabei (8.4 Ah (20HR)/135 A (CCA). Habe sie aber nicht extra hierzu gekauft. Bevor ich unnötig Geld in teuere Solarzellen und Batterien ausgebe, wollte ich mit 2 oder 3 kleinen Solarzellen (z.B. 10 W) Parallel- und Reihenschaltungen ausprobieren und mit einem Messgerät Strom und Spannung in Abhängigkeit von Tageszeit, Monat, Bewölkung und Neigungswinkel und Orientierung messen. Da ich in Spanien lebe, habe ich genug Sonne zur Auswahl. Um eine Teichpumpe damit zu versorgen, scheint mir weniger interessant. Ich möchte gerne einen elektrischen Heizkörper damit betreiben (nur zum experimentieren). Diese haben zwischen 500 und 2000 Watt. Mir ist klar, dass das vielleicht überdimensioniert für so kleine Solarzellen ist. Ich möchte auch gar nicht einen Heizkörper stunden lang damit betreiben. Aber es wäre interessant, zu sehen, wie lange ich mit einer geeigneten Batterie (die ich mir wahrscheinlich neu besorgen muss) so einen Heizkörper betreiben kann, bevor die Batterie leer ist. So wie ich das sehe, brauche ich erst einmal folgende Bauteile: - 3 Solarzellen a 10 W - Laderegler - 12 V Batterie - 1 Wechselrichter, um von 12 V Gleichstrom auf 230 V Wechselstrom zu kommen Kann mir jemand sagen, wieviel Ah die Batterie mindestens haben sollte, damit ich den Heizkörper z.B. 1 h lang betreiben kann? Wie berechnet man das? Wenn ich diese Batterie jetzt fast leer habe, und ich diese jetzt mit den 3 Solarzellen aufladen möchte, wie lange dauert das dann, bis sie wieder voll geladen ist (wenn genug Sonne scheint)? Wie berechnet man das? Im Bauhaus gibt es Batterien von 3; 8; 14; 30; 48; 78; 120 und 240 Ah. Der Preis wird entsprechend immer teurer. Grund, warum ich das alles erst einmal ausprobieren möchte ist, dass ich nur eine kleine Dachfläche besitze, um später mal eine grosse Solaranlage zu montieren. Diese Fläche ist etwa 5 x 3 m (15 m2) klein. Unserer Winter ist nicht so kalt und auch nicht so lang wie in Deutschland, und den meisten Energieverbrauch habe ich mit der Gasheizung. Ich überlege, ob ich diese Gasbetriebenen Warmwasser-Heizkörper teilweise durch elektrische Heizkörper ersetzten könnte. Ich kann auch genaue Stromrechnungsdaten der letzten 3 Jahre geben, falls jemand sich damit auskennt, und mir einen Tipp geben kann, aber als erstes würde ich gerne mal einen kleineren 500 W-Heizkörper mal ausprobieren (oder vielleicht auch bis zu 2000 W), um zu sehen, an was ich da alles denken muss. Gruss, Oskar
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Oskar schrieb: > Kann mir jemand sagen, wieviel Ah die Batterie mindestens haben sollte, > damit ich den Heizkörper z.B. 1 h lang betreiben kann? > Wie berechnet man das? Division > Wenn ich diese Batterie jetzt fast leer habe, und ich diese jetzt mit > den 3 Solarzellen aufladen möchte, wie lange dauert das dann, bis sie > wieder voll geladen ist (wenn genug Sonne scheint)? Wie berechnet man > das? Multiplikation
Oskar schrieb: > Kann mir jemand sagen, wieviel Ah die Batterie mindestens haben sollte, > damit ich den Heizkörper z.B. 1 h lang betreiben kann? Deutlich weniger als 8Ah/(2000W/12V) = 0.04h = 2.8 Minuten, also vielleicht 1 Minute. > Wie berechnet man das? Man guckt ins originale Datenblatt der Akkus, Entladekapazität bei Entladung über 1 Stunde. Deine ganze Dimensionierung ist grober Quatsch. Der Akku zu klein, die Solarzelle zu klein, die Heizung zu gross. Für 2000W über 8 Stunden in der Nacht braucht man bei 12V schon 1333 Ah, unfinanzierbar, und um 1333Ah im Laufe der 8 Stunden des Winter-Tages sammeln zu können eine Solarzelle mit mehr als 2000 Watt peak, eher so 2800W bei Spaniens Sonne. Da der Solarzellenwirkungsgrad eher bei 13% liegt und 1kW/m2 Sonnenlicht eifallen, wären das 22m2 PV-Kollektorfläche. Es ist einfach Humbug, Elektroheizungen per Solar betreiben zu wollen, man nimmt (Vakuumröhren)-solarkollektoren und einen Latentwärmespeicher.
> ... Physik als Vordiplom vor 25 Jahren ...
Sorry, habe heute meinen skeptischen Tag.
Oskar schrieb: > Ich habe nur Physik als Vordiplom vor 25 Jahren mal gehabt Wirklich? Wie hast du das geschafft? Oskar schrieb: > Ich besitze schon eine 12 V Blei-Batterie von 8Ah Oskar schrieb: > 1 Wechselrichter, um von 12 V Gleichstrom auf 230 V Wechselstrom zu > kommen Deine Batterie wird es gerade schaffen, die Verluste des Wechselrichters auszugleichen, falls er überhaupt anläuft. Einen Verbraucher noch dran zu hängen wäre für die Batterie quasi ein Kurzschluss. Oskar schrieb: > ch möchte gerne einen elektrischen Heizkörper damit betreiben (nur zum > experimentieren). Diese haben zwischen 500 und 2000 Watt. Hahahaha...selte so gut gelacht.
Oskar schrieb: > Ich möchte gerne einen elektrischen Heizkörper damit betreiben (nur zum > experimentieren). Außer zum Experimentieren ist das auch wenig sinnvoll, weil du ganz grob 80% der eingefangenen Sonnenenergie weg schmeißt. Zum Heizen ist ein Wassertank und ein Sonnenkollektor mit flüssigem Wärmetransportmedium wesentlich effektiver.
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Für erste Experimente reichen ein paar Gartenlichter. Man wird schnell feststellen, daß die angegebene tolle Leistung nur bei voller Sonne und optimalem Einfallswinkel erreicht wird. Dann wären noch Regentage, Verschmutzung und Alterung und Akkukapazität ...
Ein paar qm werden schon für eine Wärmepumpe eines Klimagerätes benötigt. (Es ist anscheinend kaum noch etwas vom Vordiplom vorhanden.)
Vielen Dank an alle. Ich glaube, ich muss meine Fragen etwas eingrenzen... Das mit dem Vordiplom war eher so gemeint, dass ich Physik als Nebenfach hatte und das eben einmal gelernt habe und danach nie wieder. Ich habe also so gut wie keine Ahnung, wie schon einige von Euch gut erkannt haben. Ich besitze also nur ein Basiswissen, das aber schon sehr lange zurück liegt. Nun nochmal zu meiner Frage: Die 8 Ah Batterie ist definitiv zu klein, daher die Überlegung, eine grössere zu besorgen. Aber wieviel Ah? Bei den Solarzellen weiss ich auch, dass ein Sonnenkollektor effizienter ist, nur darf ich so ein Gerät nicht aufs Dach montieren, weil man von den Nachbarn hier eine Einwilligung der Gemeinschaft einholen muss (wegen der Optik). Ausserdem kann ich mit diesem Kollektor nicht rumexperimentieren, da ich dafür Wasserleitungen installieren muss (viel zu aufwendig). Der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist mir nicht so wichtig, denn Sonne habe ich zur Genüge, und die kostet ja nichts. Hauptsache, die Batterie schafft das. Gehen wir mal von einem Heizkörper von 500 Watt aus: diesen möchte ich nicht 8 h lang an haben, sondern nur einige Minuten, maximal 1 h. Ich gehe davon aus, dass dieser den Strom von der Batterie nimmt. Somit sagt mir die Kapazität der Batterie doch, dass ich bei z.B. 48 Ah von der Batterie 48 Stunden lang 1 A geliefert bekomme, bzw. 24 Stunden lang 2 A, usw... Jetzt weiss ich nicht, ob es richtig ist, folgendermassen zu rechnen: 500 Watt wären 230 V * 2,17 A, oder? Ampere x Volt sind doch Watt? Wenn ich also mit 2,17 A den Heizkörper bediene, dann würde mir also eine 48 Ah-Batterie den Heizkörper ca. 22 Stunden lang mit Strom versorgen, oder? Irgendwas sagt mir jedoch, dass ich falsch liege, weil ich dann ja auch eine 8 Ah-Batterie nehmen könnte, und diese würde mir dann eben nur 3,68 h lang den Strom geben. Wenn ich jedoch Eure Antwort lese, dann würde die 8 Ah-Batterie nicht einmal für den Wechselrichter ausreichen. Kann mir das mal jemand erklären, wo da der Denkfehler liegt?
Oskar schrieb: > Wenn ich also mit 2,17 A den Heizkörper bediene, dann würde mir also > eine 48 Ah-Batterie den Heizkörper ca. 22 Stunden lang mit Strom > versorgen, oder? Du vergisst dass du erst mal die 230V Wechselstrom aus der Batterie generieren musst. Und du rechnest die Spannung nicht mit ein. Wenn du jetzt eine 500W Gleichstromheizung hättest, dann würde die an 12V 41A ziehen. Also wäre deine 48Ah Batterie nach ca. 1 Stunde leer. Wenn du einfach in Wh, statt in Ah rechnest, dann kannst du besser vergleichen. Ein 12V Akku mit 48Ah hat also 576 Wh. Damit siehst du deutlich wie lange du 500W damit verheizen kannst. Und die Wandlerverluste auf 230V sind da noch gar nicht eingerechnet. Das Problem ist aber nicht der Akku, das geht alles mit einem dicken Akku, kein Problem. Nimm eine Europlatte voll mit Bleiakkus und du kannst auch 2000W verheizen, die ganze Nacht wenn es sein muss. Aber bei solchen Leistungen kommst du mit einer kleinen Solarzelle gar nirgends hin. Die bringt da gar nichts.
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> Wenn ich also mit 2,17 A den Heizkörper bediene, dann würde mir also > eine 48 Ah-Batterie den Heizkörper ca. 22 Stunden lang mit Strom > versorgen, oder? Nicht wirklich - Du verwechselst die 2.17A bei 220V mit dem Strom, den Dein Akku liefern müßte. Bei 500 W wären das bei einem 12V-Akku grob 42 A (500/12) - da bräuchtest Du schon ordentliche Kabel, ganz zu schweigen von einem Akku, der da nicht binnen Minuten leergesaugt wäre. Dein 48Ah-Akku würde das rein theoretisch eine Stunde aushalten. In der Praxis wohl eher nicht, weil die entnehmbare Leistung mit steigendem Strom abnimmt (siehe Datenblatt des jeweiligen Akkus). Dazu kommen noch die Verluste des Wechselrichters. Es ist, wie schon zuvor geschrieben. Du brauchst eine SEHR große Solarfläche, um genug Energie zu speichern, die später wieder verheizt werden soll. Mit den erwähnten 5, 10, 15-W-Modulen kannst Du vielleicht eine Leuchte über einen Akku betreiben, eine Heizung spielt in einer ganz anderen Liga.
Das Meiste ist, wie bereits angedeutet, einfache Mathematik. Lässt man mal die nicht unbedeutenden Verluste beiseite, so rechnet sich das Ganze folgendermaßen: Ein Miniheizgerät, dass 2000W leistet (P=U x I [W=V x A]: 2000W / 12V = 167 A (oops) Deine Batterie, so sie neu ist soll 8 AH haben. Also: 8AH / 167A = 0,048H = 2,88Min (oops) Wohl gemerkt: Die Rechnungen sind unrealistisch und idealisiert. Was das aufzeigt: Nichts. Nur die Relationen. Aber vielleicht weißt Du jetzt, warum neben den Solarzellen meist Akkumulatoren mit 100AH und mehr stehen (0,6 Stunden oder 36 Minuten).
Amateur schrieb: > Lässt man mal die nicht unbedeutenden Verluste beiseite, so rechnet sich > das Ganze folgendermaßen: Es ist alles gesagt, nur noch nicht von jedem... Bei dem Thema hier offenbart sich auch schön das heutige Dilemma. Wenn solche Mathe- und Physik Legatheniker dann zu Dingen wie E-Autos oder regenerativen Energie voten sollen oder zur AKW-Abschaltung, dann weiß ich schon was da raus kommt. Wer überschlagsmäßig WIRKLICH denkt man könne mit einer Batterie in Schukartongröße, zig Stunden mit 2000 oder 500 Watt heizen, der hat doch jedes Gefühl für elektrische Leistungen verloren und denkt natürlich ein E-Auto wird morgen 2000 km weit fahren und den Akku im Handschuhfach haben.
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hat man den in Physik bis zum Vordiplom nicht die Ohmschen Gesetze durchgenommen? U=RxI und P=UxI lernt man doch heut schon in der Grundschule im Phsik-Unterricht. Und das Systeme einen gewissen Wirkungsgrad <100% haben sollte in Physik auch Grundlagenwissen sein.
Nicht so viel auf dem TO rumtrampeln. Klar, das ohmsche Gesetz ist schnell gelernt und wenn man dann, auch an der UNI, danach gefragt wird, ist es sehr schnell aufgesagt. Auch die Leistungsberechnung ist nicht gerade der große Bringer. Hat man aber 25 Jahre lang weder den Herrn Watt, noch den Herrn Ohm getroffen, so kann die Erinnerung an diese Herren schon verblassen.
Bei Bleiakkus kann man vermutlich nur etwa die Hälfte der aufgedruckten Kapazität nutzen, wenn man sie nicht zerstören will. Wenn der Entladestrom im Verhältnis zur Akku-Größe so hoch ist, wird ein Großteil der Heizleistung im Akku anfallen, anstatt im Heizkörper.
Stefanus F. schrieb: > Wenn der Entladestrom im Verhältnis zur Akku-Größe so hoch ist, wird ein > Großteil der Heizleistung im Akku anfallen, anstatt im Heizkörper. Dann nennt man den Akku eben auch "Heizung" und schon steigt der Gesamtwirkungsgrad des Systems kräftig an ;-)
Oskar schrieb: > Die 8 Ah Batterie ist definitiv zu klein, daher die Überlegung, eine > grössere zu besorgen. Aber wieviel Ah? Mal mit rechnen versuchen... Ansatz über Energie: Du hast einen Akku mit xV und xAh, macht bei 12V/8Ah eine Energie von 96Wh (Spannung mal Strom mal Zeit). Mehr ist in dem Akku nicht drin und du bekommst auch nicht mehr raus (eher weniger). Jetzt hast du eine Heizung mit 500W. Wie lange würden die Akkuenergie dafür reichen (ohne Wandlerverluste, nur überschlägig)? 96Wh/500W macht dann gerademal 11,5Minuten. rechnet man jetzt noch Verluste in Höhe (aus der Luft gegriffen) von 20% ein, bleiben 9 Minuten... Um einen Verbraucher 500W eine Stunde zu betreiben brauchts - (Leistung mal Zeit) 500Wh. Dann müsste der 12V-Akku 41,6Ah - und mit den angesetzten Wirkungsgrad von 80% ca. 50Ah haben. Mit der Solarversorgung rechnest du genauso: das Panel bringt 10W, die Sonne bescheint vielleicht 4 Stunden (keine Ahnung) das Panel so, dass es wirklich die 10W bringt, dann bekommst du 40Wh (im günstigsten Fall) - auch hierzu kommen Wandlerverluste - irgendwie muss die Energie einen geregelten Weg ja in den Akku finden... Mal davon ab, dass ich mir bei solchen Angaben nicht sicher bin, ob der freundliche Chinese mal wieder das doppelte von dem, was wirklich mit dem Ding möglich ist einfach mal so drauf druckt (macht er ja bei Akkus, warum nicht auch bei Solarpanelen?). Also haben wir 40Wh. Dann brauchts 2,4 Tage, um den kleinen 8Ah-Akku voll zu bekommen. Heißt, dass du mit dem 10W Panel alle zwei Tage neun Minuten heizen könntest. Mit zwei Panelen schon fast jeden Tag... Das alles dient nur dazu, ersteinmal ein Gefühl für Zahlen und Größen zu bekommen, was ja nunmal bei der Abschätzung der Sinnhaftigkeit einer Idee zuvorderst stehen sollte. Um rechnerisch in den sicheren Bereich zu gelangen, sollte man vielleicht die nutzbare Akkukapazität und die nutzbare Solarenergie jeweils halbieren.
Vielleicht mal mit einer Glühbirne (Auto) oder einer LED (12V) rumspielen. Da bekommt man leicht ein Gefühl dafür, was Sache ist. Auch für den Unterschied zwischen den beiden Leuchtenarten. Bei der Verwendung von Sonnenkraft, sollte man die Realität bzw. das Machbare nicht vergessen. Fakt ist die maximale Energie von Oben. Fakt ist, das irgendwer, jeden Abend, das Licht abdreht. Fakt ist, das irgendwer, immer wenn es maximal stört, Wolken aufziehen. Fakt ist die benötigte Fläche, für eine bestimmte Leistung. Fakt ist der nicht gerade umwerfende Wirkungsgrad von Solarpaneelen. Fakt ist die im Laufe der Zeit zurückgehende Leistung der Solarzellen. Fakt sind die Verluste die beim Laden von Akkumulatoren entstehen. Fakt ist der Wirkungsgrad der Umrichter beim Laden von Akkumulatoren. Fakt sind die Verluste, die beim Entladen von Akkumulatoren anfallen. Fakt ist, das die Umrichter (Akku -> 230V) weit von 100% entfernt sind. Und, und, und. Noch ein ganz wichtiger Fakt: Wenn nicht gerade extra eine längere Zuleitung verlegt werden muss, ist der Strom aus der Steckdose, bis auf weiteres, viel günstiger als der selbst gemachte. Für die Umweltfreaks: Ich würde mich nicht wundern, wenn Rattengift gesünder wäre, als die, rund um die Produktion von Solarzellen anfallenden, Abwässer.
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Ich bin so frech und gebe auch mal meinen Senf dazu. Ich betreibe als Alternative zum Bastel/Labornetzteil eine 50W PV/12V-24Ah Solaranlage. Ich entnehme in der Regel nur den Strom für mein Breadboard (DC/DC wandler) meinen Raspberry Pi und das kleine Display. Das reicht im Sommer dicke, sogar Überschuss kann nutzlos in irgendwelche lüfter gesteckt werden. Aber so langsam merkt man das die Sonne schwächer wird. Auch bei der tatsächlich geringen leistung die ich da nur nutze. Grob geschätzt verbrauche ich ca. 20W. Das PV Panel hat 67x50cm und bringt so um 2,8A. Der laderegler fällt im eigenverbrauch nicht weiter ins Gewicht. Ab und an, Klemme ich zum Test von Trafos einen kleinen(300W angeblich, trau dem Braten aber nicht) wechselrichter an den Akku. Aber für mehr als das und bissl CB funk ist das nicht groß zu brauchen. Selbst ein Peltierelement würde die Anlage schon überfordern. (Also im dauereinsatz)
Ist doch ganz einfach: Wenn ein Netzanschluss vorhanden ist, dann lohnt sich die Speicherung in Akkus niemals, auch wenn für das Laden der Akkus absolut keine Kosten (Anschaffung / Laufend) entstehen und der Wechselrichter und die Verkabelung nichts kosten. 1kWh-Akkukapazität kostet ~ 150€ (die billigen, angeblich Deep-Cycle-Fähigen) Halten dann angebliche 500 Zyklen mit 75% Entladung aus. Also 150€ für 375 kWh. Ab 20% für den Wechselrichter macht 150€ für 300kWh oder 50ct pro kWh. Da kost der Strom aus der Steckdose deutlich weniger. Wenn du hohe Stromkosten durch die Gas-Heizung hast, dann ist die Anlage halt Schrott oder falsch/schlecht dimensioniert/gebaut/eingestellt. Wo entstehen denn die Kosten, beim Strom oder beim Gas? Wenn beim Gas: dann ist dein Heizbedarf vmtl. weit höher als du denkst. So schlecht kann die Anlage kaum sein, dass die ungefähr 2/3 Kostenersparnis beim Gas vernichtet wird. Man kann stromsparende Pumpen einbauen (7W statt 40W). Man kann die Heizung auch ganz ausschalten.
Fuer eine Stunde heizen benoetigst Du eine der etwas groesseren Autoakkus. Zum Laden mit Deiner 5W Zelle mindestens 14 Sonnentage im Sommer oder 1 bis 2 Monate im Winter bei guter Ausrichtung zur Sonne.
Wenn du heizen willst, solltest du nicht den Umweg über den Strom gehen. Wenn du mechanische Arbeit haben willst, solltest du nicht über den Umweg Strom gehen. Wenn du Strom haben willst, solltest du den Weg des Stromes gehen. Solarzellen wandeln nur 20% des Lichtes, meist deutlich weniger, in elektrische Energie um. Die restlichen 80% der rd. 800W/m² entkommen ungenutzt als Wärme. Nimm ein paar Spiegel und richte sie auf einen dicken schwarzen Eisenklotz. Den packst du dann gut ein, am besten Mineralwolle und leitest irgendein Transfermedium durch, um die Energie zu entnehmen. Wasser soll eine gute Variante sein. Du solltest aber mit ordentlich Druckbelastung rechnen. 2-4m² effektive Sammelfläche schaffen binnen einer Stunde satte 1,6-3,2kW in deinen Eisenklotz. Je nach Klotzigkeit gibt das 400°C und mehr. Da wird Wasser schlagartig Dampf. (In Indien werden große Garküchen so betrieben. Die Eisenklötzer werden bei Erreichen der 400°C in einen großen Kübel geworfen und erzeugen Wasserdampf.) Für die Wandlung in mechanische Arbeit, weil du vielleicht einen Brunnen oder ein Loch in eine Wand bohren willst, solltest du einen Scroll-Kompressor und den Organic Rankine Cycle untersuchen. Da kommen allerdings auch nur 40-70% Wirkungsgrad raus, wenn es gut abgestimmt ist (Kältemittel/ Kreislauf). Aber bedeutend besser als 20% elektrische Energie mit 60% Wirkungsrad chemisch speichern.
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