Solarhaus Nachführung

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Autor
Solarhaus Nachführung

    







BID = 498293

Iopodx

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Beiträge: 41
 

  


Heyho Gemeinde,

momentan bin ich dabei ein Konzept für meine BeLL (Besondere Lernleistung) zu entwerfen. Das Thema hierbei ist die Untersuchung von den Erträgen Poly- sowie Monokristalliner Solarmodule unter Berücksichtigung des Anstellwinkels sowie des Sonnenstandes.
Hierzu soll ein kleines Haus aus Holz, mit einer Grundfläche von ca. 2m² geschaffen werden, in welchem sich dann Wechselrichter/Laderegler sowie ein Solarakku mit einer Kapazität von 60Ah. Auf dem Dach sind dann 4 polykristalline Solarmodule á 30Wp und ein monokristallines Solarmodul mit 40Wp. Dies sollte (hoffentlich) reichen um den sich darinbefindenden Rechner (VIA Epia M 800MHz, 2/4GB USB Stick) laufen zu lassen, sobald ein Ertrag eintritt. Dieser wird dann die Messwerte aufzeichnen und über WLAN in unser Intranet übertragen.
Das schwierige dabei wird die Ansteuerung eines Schrittmotors sein, sowie ersteinmal dessen Montage.
Ich hab's mir eigentlich folgendermaßen vorgestellt: Das Haus wird komplett auf einem großen Kugellager montiert, in der Mitte des Hauses befindet sich ein großes Zahnrad (zwecks Untersetzung) und eben der Schrittmotor.
Jetzt stellen sich mir einige - eigentlich eher physikalische - Fragen, aber ich denke ihr könnt mir da alle ein bisschen weiterhelfen. Mit meinem Betreuer werde ich - wenn ich wieder mal Schule habe - auch mal reden ...

- Denkt ihr das klappt mit einem Handelsüblichen Schrittmotor? (ca. 50Watt)
- Habt ihr andere Ideen die Solarmodule zu drehen?
- Welche Formel gilt zur Ermittlung des Sonnenstandes (evtl. abhängig von der Jahreszeit)?
- Wie - und da bin ich völlig ratlos - verändere ich den Anstellwinkel der Module (oder vom ganzen Dach)?

Danke schonmal im vorraus.

MfG
Iopodx

BID = 498327

bastler16

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Beiträge: 2140
Wohnort: Frankreich

 

  

Sry für OT...


Zitat :
BeLL (Besondere Lernleistung)

Die neueingeführte 5.PK vom Abi? (Präsentation/B[e]LL) Ist das dafür nicht etwas aufwendig?

Ach, doch was zum Thema:

Zitat :
- Wie - und da bin ich völlig ratlos - verändere ich den Anstellwinkel der Module (oder vom ganzen Dach)?

elektrischer Fensteröffner/Öffner für Entrauchungsklappen/wie das auch immer heisst. (=Motor+Getriebe+Zahnstange)

Edit: Wer finanziert das Ganze? Klingt nicht grade billig.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: bastler16 am  7 Feb 2008 21:18 ]

BID = 498345

Iopodx

Neu hier



Beiträge: 41

Denkst du? Hab gedacht das ist gerade so das was angepeilt ist. Den Anstellwinkel könnte man vielleicht weglassen. Aber mich interessiert das Thema auch einfach.
Ja, so neu ist das bei uns "im Osten" gar nicht... Gibt's doch schon paar Jahre.

Zum Fensteröffner: Wie stellst du dir das vor? Klingt aber verdammt gut, für den Anstellwinkel :). Danke!

Finanzierung: Die Solarmodule, Rechner, sowie Akku und Wechselrichter/Laderegler sind vorhanden. Für das Holz werden wir mit Spenden von Schülern rechnen, sowie für das restliche Baumaterial. Zusätzlich stehen der "AG Solar" 1000€ zu, und der "AG WLAN-Technik" ebenso 1000€. Somit sollte das gesichert sein, hoffe ich jedenfalls.

MfG
Iopodx

BID = 498428

hajos118

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Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein

Tageszeit - Nachstellen: Mittels Uhr
Wenn die Auswertung nicht gerade über mehrere Monate laufen soll, dann dürfte eine Jahreszeitlich bedingte Korrektur nicht nötig sein.

Nachführung aufgrund der Beleuchtungsstärke ist
a) aufwendig und
b) energieverschlingend.


Zur Realisierung:
Vlt. ist ein AVR-Webserver die etwas günstigere Lösung...
Kommt dann auch mit weniger großem Aufbau klar (weil weniger Energieverbrauch) und auch billiger.
Nachteil: weniger Rechenleistung.

Projekt klingt interessant - keep me informed!

Hajo


BID = 498478

bastler16

Schreibmaschine

Beiträge: 2140
Wohnort: Frankreich


Zitat :
Iopodx hat am  7 Feb 2008 21:31 geschrieben :

Zum Fensteröffner: Wie stellst du dir das vor? Klingt aber verdammt gut, für den Anstellwinkel :). Danke!

Ich bin kein Mechaniker, meine Lösung ist nur so eine Idee. Leider find ich kein Foto von so einem Öffner, ich versuche das mal zu zeichnen und anzuhängen. [Seh grad S-Plan, mein Lieblingsprogramm für solche Zwecke, ist nicht installiert. Zeichnung kommt bisschen später, Sry.]


Zitat :
Finanzierung: Die Solarmodule, Rechner, sowie Akku und Wechselrichter/Laderegler sind vorhanden. Für das Holz werden wir mit Spenden von Schülern rechnen, sowie für das restliche Baumaterial. Zusätzlich stehen der "AG Solar" 1000€ zu, und der "AG WLAN-Technik" ebenso 1000€. Somit sollte das gesichert sein, hoffe ich jedenfalls.


Irgendwie bin ich auf der falschen Schule...


Zitat :
[à propos zu kompliziert]Denkst du? Hab gedacht das ist gerade so das was angepeilt ist.

Keine Ahnung...
Ich meine es ist sehr aufwändig, aber auch sehr interessant. Also, wenn du dir das zutraust, nur zu!


Zitat :
Ja, so neu ist das bei uns "im Osten" gar nicht... Gibt's doch schon paar Jahre.

Ach, dann verwechsel ich das wohl mit irgendwas. Egal...


Zitat :
Projekt klingt interessant - keep me informed!

Dito

BID = 498488

bastler16

Schreibmaschine

Beiträge: 2140
Wohnort: Frankreich


Zitat :
Zum Fensteröffner: Wie stellst du dir das vor?

Ich meine sowas, nur eben mit Gehäuse drumherum. Je nach Ansteuerung verlängert oder verkürzt sich die Zahnstange.
Zeichnung im Anhang. Paint ist dazu nicht geeignet, kein Kommentar bitte.




EDIT1: Zwischen Mechanismus u. Dach gehört noch ein Scharnier.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: bastler16 am  8 Feb 2008 11:22 ]

BID = 498892

selfman

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Beiträge: 1681
Wohnort: Seekirchen a. W.

Die Erfassung, in welche Richtung die die Sonnensegel ausgerichtet werden müssen, könnte man auch mit zwei in einem Winkel angestellten LDR's oder Phototransitoren geschehen. Jeder der Beiden Sensoren schielt mit dem gleichen Winkel (z.B. 30-45°) nach links bzw. rechts von der Fläche weg.

Die Idealposition ist erreicht wenn beide die gleiche Einstrahlung messen, sind sie unterschiedlich muß in die Richtung gedreht werden wo der jeweilige Sensor die stärkere Einstrahlung mißt.

Wenn die zweite Achse auch positioniert werden sollte, dann muß das ganze ein zweites Mal um 90° verdreht aufgebaut werden.

Zeitgesteuert kann man ja Abends, wenn die Sonne untergeht und die Lieferung zu erliegen kommt, die Ausrichtung wieder ungefähr (oder auch genau, wenn man schon etwas zum Positionieren hat) dort hindrehen wo sie Morgens begonnen hat. Dann kann alles in den Sleep-Modus gehen um Strom zu sparen. Erwachen braucht alles erst wieder wenn die Anlage Strom erzeugt, dann übernehemn die Sensoren die Feinpositionoierung. Die neue Positíon wird dann wieder abgespeichert für den Start am nächsten Morgen. So hat man immer eine gute Startposition, ansosnten finden die Sensoren die Sonne gar nicht, weil sie im Sommer so einen weiten Bogen macht das sie von total von hinten auf die Anlage trifft.

Schöne Grüße Selfman

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Traue keinem Ding, das du nicht selber vermurkst hast.

BID = 498906

DerStudent

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Beiträge: 36

Hi,

Ich würde mir das echt ernsthaft überlegen, die Solarzellen immer nachzuführen. Das kostet im übrigen ja auch Energie. Und Z.B. dieser Vorschlag mit zwei oder mehr Sensoren zu arbeiten... Sone Linse kann dreckig oder auch mal teilverschattet werden. Außerdem ist der Aufwand enorm.
Dann würde ich eher überlegen dem System zwei feste Positionen zu Verfügung zu stellen, dass das Dach vormittags etwas mehr der Sonne entgegengeneigt ist, und ab mittags kippt es zur anderen Seite. Wenn man das geschickt anstellt, kommst du fast den ganzen Tag auf ein AM von 1...2 was doch schon recht gut ist. Außerdem arbeiten die Zellen auch mit diffusem Licht, das bedeutet, die müssen nicht senkrecht zur Sonne stehen.
Eine genaue Nachführung würde allerdings Sinn machen, wenn du mit Spiegeln zur Konzentration arbeiten würdest, aber das tust du ja nicht.
Und um den Wirkungsgrad der Zellen etwas hochzuziehen, könntest du z.B. nachmittags mit einer Billigpumpe zeitweise n bisschen Wasser über die Zellen rieseln lassen - das wäre sinnvoll eingesetzte Hilfsenergie.

MfG DerStudent

BID = 498936

selfman

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Beiträge: 1681
Wohnort: Seekirchen a. W.

Die Analge braucht ja nicht immerzu nachführen. Einmal kurz alle halbe Stunde oder Stunde reicht. Energie dafür braucht man sicher nicht allzuviel. Unsere Kräne schwenken auch mit einem Lastmoment von 150 Metertonnen ganz kinderleicht dank Kugeldrehkränze.

Ich kann es nicht ganz genau sagen, aber soweit ich die Messungen an unserer Solaranlage (200m2 zur Heutrocknung) beurteilen kann, dürften sich die Energieerträge verdoppeln, wenn nur die Himmelsrichtung nachgeführt wird. Eine Verbesserung aufrund des Sonnenstandes infolge der Tages- oder Jahreszeit nicht einkalkuliert.

Die Beschattung ist allerdings ein Problem, aber nicht nur bei den Sensoren. Man muß erst einmal einen Platz finden, wo nie und zu keiner Tages- und Jahreszeit von irgenwoher ein Schatten fällt, von irgenwelchen Gebäuden oder Gewächsen. Dies trübt nicht nur die Sensoren sondern auch den Ertrag an Energie.

Schöne Grüße Selfman

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BID = 499299

hajos118

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Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein

Um die Solarzellen optimal auszurichten, montiere sie auf einer Fahrradfelge, evtl kannst Du noch ein Antriebszahnrad dran lassen und dann per Kette nachführen. Um den unterschiedlichen Winkel bei verschiedenen Jahreszeitzen auszugleichen kannst Du die Achse kippen. Problematisch dürfte die mechanische Konstruktion sein... Die Ausrichtung gemäss der Tageszeit läuft am besten über Uhrzeit - die dabei anfallenden Energie"kosten" sind ziemlich sicher geringer als die benötigte Energie bei Nachregelung über Sensoren, die gegen alle möglichen externe Einflüsse sicher sein müssen.

Und bei Montage auf ein Rad kannst du über Magnete mit Reed-relais die Startposition für Morgens festlegen.

... waren nur ein paar Gedanken dazu...
Bleib' d#ran und viel Glück!

BID = 499507

bastler16

Schreibmaschine

Beiträge: 2140
Wohnort: Frankreich

Was mir beim Lesen einfällt: Der mechanische Aufbau sollte stabil sein, um Wind auszuhalten. Um die maximale Sonnenbestrahlung zu gewährleisten wird das Haus wohl auf relativ ungeschütztem Gelände aufgestellt, und die Windangriffsfläche ist vermutlich nicht so gering.

(Und diese Basteleien sind nicht so einfach, das hab ich beim Bau "meiner Holzkiste" gelernt. )

BID = 499980

bastler16

Schreibmaschine

Beiträge: 2140
Wohnort: Frankreich

Und noch Lesestoff für die Neigung der Solarzellen: https://forum.electronicwerkstatt.d......html

BID = 501830

Iopodx

Neu hier



Beiträge: 41

Hey Leute,

auf die Idee mit den Fotodioden bin ich heute auch gekommen.

Allerdings gibt's auch diese 0.5Watt Solarmodule. Davon zwei Stück direkt nebeneinander. Allerdings so, dass dazwischen ein Stück Holz, oder so etwas ist, damit eine immer verschattet wird, wenn die Sonne nicht genau parallel auf diese fällt. Das allerdings nur zur Sonnenstandsnachführung.

Sollte doch über eine Differenzspannungsmessung möglich sein? Kenn jemand gute A/D Karten für den Computer? Die auch noch günstig sind?

Der Plan zwecks Winkelanstellung ist vorerst verworfen... Das Haus wird nun nicht mehr gedreht, ich denke es ist sinnvoller zwei Rohre, aus dem Haus ragen zu lassen, das Innere zu drehen, und darauf dann eine Platte mit Solarmodulen zu montieren.

Danke!

MfG
Iopodx

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Iopodx am 20 Feb 2008 19:40 ]




[ Diese Nachricht wurde geändert von: Iopodx am 20 Feb 2008 19:46 ]

BID = 501861

Peda

Schriftsteller



Beiträge: 891

1. Ist eine Spannungsmessung für die Katz, weil sich bei unterschiedlicher Einstrahlung die Leerlaufspannung einer Solarzelle sich kaum ändert. Gemessen werden muss der Kurzschlusstrom.

2. Wirst du kaum mit den gegebenen Solarmodulen deine PC-Kiste betreiben können, auch keinen VIA.
Das ergibt zu wenig Energie, auch wenn du Nachführst.

_________________
Do you have Math Problems ?? Then call 0049-0800 sin(lg((10^45*tan(56))/(f(0)'->(45x^3/3x^2*3x^7)))

BID = 501866

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Moin,

Über genau dieses Thema hatte ich mir vor nem halben Jahr im Sommer den Kopf zerbrochen, da ich sowas mal machen wollte für unsere Module. Der Ertrag steigert sich logischerweise wirklich, der Energieaufwand zum Nachstellen fällt kaum ins Gewicht.

Ich hatte mir diverse Dinge überlegt, bin dann zum Schluss gekommen, keine Sensoren zu verwenden, sondern einen Kalender:

Ein AVR ist bestückt mit einem Quarz, welcher durch Teilung (interner Timer) 1Hz erzeugt, und somit eine einfache Uhr darstellt. Ein DCF77-Empfänger (aus nem alten Wecker) dient zur Synchronisation, sodass selbst bei Temperaturschwankungen die Uhr recht genau bleibt (solange die Elektronik nicht versagt ).

Über ein Getriebe und einen Schritt- oder aber auch 'nur' Getriebemotor wird nun die Solarzelle einen bestimmten Winkel weitergedreht - die Winkel-Ist-Referenz kann von Sensoren am Motor kommen, sodass auch wirklich der richtige Winkel eingestellt wird - Wind darf die Anlage nicht aus dem Gleichgewicht bringen.

In einer Tabelle im µC liegen dann die Datensätze, die konkret die entsprechenden Winkel in der jeweiligen Jahreszeit festlegen.


Abgeschreckt haben mich folgende Faktoren:
- Mechanisch nicht so einfach und erst recht nicht umsetzbar für große Module -> Kosten-/Nutzenfaktor wird bedenklich.
- Ein einzelnes Modul ist schon ein Aufwand, aber für viele Module einfach nicht machbar, da Aufwand sehr groß
-> wie fein soll Regelung sein (Auflösung Winkel von Ost nach West, eher noch Nord-West; Auflösung der Änderung dieser Daten, da sich dies von Sommer zu Winter und umgekehrt ändert. -> auch dies erfodert große Tabellen, den µC das ausrechnen zu lassen, wäre overkill und vermutlich unpraktisch, auch wenn er sonst kaum was zu tun hat...)

Ich hatte noch kurz weiterüberlegt z.b. alle Nachregellungen zentral zu kontrollieren über nen etwas leistungsfähigeren Prozessor, habs dann aber vorerst aufgegeben, da ich mit industriellen Nachführungen, die ziemlich genial sind, einfach wirtschaftlich nicht mitkommen kann. Aber zu 100% ist der Gedanke noch nicht aufgegeben, vorerst habe ich aber wichtigere Dinge, die meine Zukunft betreffen, zu erledigen.

_________________


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