Solartracker (Nachführungssystem)

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Autor
Solartracker (Nachführungssystem)

    







BID = 619596

lolrene

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63
 

  


Abend zusammmen,

ich wollte ein Solartrack (auch Nachführungssystem) bauen.

Nur leider weiß ich nicht so recht wie man so etwas realisiert.

Sollte man dies Analog machen oder doch über einen Microcontroller ?

Wie würde so ein Schaltplan aussehen oder hat jemand schon Erfahrungen mit einem "Lichtsensor sucht den hellsten Punkt mit X und Y-Achse-System" ?

Ich freue mich über Antworten

Gruss

BID = 619603

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

 

  

Hallo,

was sind denn deine Kenntnisse? Einfach nachbauen ist nicht, wenn es komplizierter als ein einfaches analoges Nachführen ist, wo man bspw. mithilfe zweier Lichtsensoren den Motor so nachdreht, dass die Differenz beider Sensoren 0 ist. Das geht schon, hat aber Nachteile.

Ich würde ein System bevorzugen (und bin demnächst auch (wieder) dabei), indem die Daten zum Nachregeln aus den aktuellen Uhrzeit- und Datumswerten errechnet werden (z.B. über DCF77 oder WLAN oder GPS samt Koordinaten ).

Einfache Systeme habe ich gebaut, in denen mit einer Achse, azimutal, nachgeregelt wurde. Die Solarzelle war so platziert, dass sie im Osten und Westen einen recht steilen Einfallswinkel gestattet, während er im Süden relativ flach war. Optimaler ist es mit zwei Achsen, um die azimutale Position und den Sonneneinfallswinkel nachführen zu können.
Waren aber Prototypen, keine Dokumentation... .

Als Motoren sind/waren Scheibenwischermotoren geplant - sie haben ein Schneckengewinde und sind recht genau, auch PWM-kontrolliert, steuerbar. Ein Inkrementalgeber hilft, die tatsächliche Position zu ermitteln - so kann starker Wind z.B. das System nicht aus dem Takt bringen (oder andere Parameter wie Batteriespannung etc.)
Außerdem haben sie eine relativ kleine Leistung (7W etwa), die je nach Anzahl der Schritte und Getriebeverhältnissen nur kurzzeitig umgesetzt wird. Auch der Controller benötigt nicht viel Strom.

Pläne habe ich keine, wäre auch nur bedingt bereit welche herauszurücken, wenn ich welche hätte (alles vorerst im Kopp). Das ist doch beträchtliche Arbeit vom ersten Prototypen zum günstig herstellbaren fertigen Gerät.

Also, nochmals: was genau schwebt dir vor und welche Grundlagen bringst du mit? Das ist zwar theoretisch relativ einfach, praktisch jedoch wirds immer schwieriger, v.a. bei mir die ganze mechanische Mimik. Vielleicht wird es billiger, ein fertiges System zu kaufen. (Zeit ist Geld).

_________________

BID = 619612

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681

In der Praxis werden eigentlich nur ein-Achsen-Systeme gebaut. Entweder ist man vollkommener Subventionsritter und baut sich Solarzellen auf das Dach einer drehbaren Lagerhalle, oder man nimmt eine schräge Achse (steht mit dem Südende auf den Boden und zeigt schräg Richtung Norden).
Am störunempfindlichsten sind Tracker, die gar keine Helligkeit messen und danach regeln, sondern eine Steuerung, die mit vorher eingegebenen Daten funktioniert. Die Sonnenbahn ist ja hinreichend genau bekannt

Steht der Basteltrieb im Vordergrund (Du willst Messen und Regeln), oder soll es zuverlässig und störungsarm sein?


Gruß, Bartho

BID = 619616

lolrene

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63

Dann nehme ich doch lieber zuverlässig und störarm

[ Diese Nachricht wurde geändert von: lolrene am  9 Jul 2009  1:15 ]

BID = 619617

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Ich halte es langsam nicht mehr aus!
Warum schreibe ich eigentlich Texte hier, wenn in keinster Weise darauf eingegangen wird?

Ich widme mich nun anderen Dingen, ich habe keine Lust mehr. Kein Danke, keine Reaktion sondern nur dämliches "ich will lieber...". Dann mach doch!

Achja, Edit:
Das beinhaltet auch, dass Sachen wiederholt werden und am Ende immer der die Blumen bekommt, der es als Letzter wiederholt hat. @Bartho: ist nicht auf dich bezogen, eher allgemein.

_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am  9 Jul 2009  1:24 ]

BID = 619618

lolrene

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63

Dann wird dieses Danke wohl zu spät kommen.
Dein liebevoll ausgeführter Text war auf jedenfall Lesenswert und man merkt das du dir mühe gegeben hast.

Auf dem Gebiet bin ich neu , mehr als einen Lichtsensor anschliessen das er weiß ob es Hell oder Dunkel ist bekomme ich nicht hin.
Umso schwieriger erschien es mir dadurch deine Idee weiterzuverfolgen.

Aber Danke

Aber eins frage ich mich noch immer, warum kein einfacher Lichtsensor ausreicht, wenn doch diese Systeme so söranfällig sind ?

Der "Lichttracker" würde doch die Position immer wieder ins Lot bringen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: lolrene am  9 Jul 2009  1:27 ]

BID = 619619

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

@lolrene

Ja, schon gut, tut mir Leid, du hast meinen Frust von heute abbekommen. Habe von morgens bis abends geschlitzt, gestemmt, geschwitzt und scheiß Kupferrohre verlötet. Und nach den Nachrichten konnte ich nicht mehr... .

Also, sry nochmals!

---
Was Bartho und ich meinten: ein System, was nicht auf Helligkeitsdifferenzen basiert, sondern auf den bekannten Sonnenständen. Ich ermittle per µC und z.B. DCF77-Empfänger (Radiosender für Zeit- und Datumswerte und anderes) die Zeit und errechne anhand des Datums und der Uhrzeit den Aufstellwinkel bzw. einachsig die azimutale Position, also Himmelsrichtung. Anstatt groß rechnen zu lassen kann man sich auch eine Tabelle in irgendeinem Speicher, vorzugsweise aber ROM, ablegen, aus der der µC, wiederum anhand der Zeit (und Datum), diese Infos holt. Großes Rechnen wird überflüssig, einzig ein Index muss gebildet werden. Und die Zeitintervalle, in denen der Motor angefahren wird. Dieser kann, muss aber nicht gleich lang sein. Im Winter z.B. würde z.B. dieser Intervall kürzer sein als im Sommer.

Um es sich einfacher zu machen greift man eben auch gerne auf einachsige Nachführungen zurück, indem man, wie auch von Bartho und mir erwähnt, eine Achse schräg dreht.

Gruß
und nichts für Ungut

Edit:

Zitat :

Aber eins frage ich mich noch immer, warum kein einfacher Lichtsensor ausreicht, wenn doch diese Systeme so söranfällig sind ?

Der "Lichttracker" würde doch die Position immer wieder ins Lot bringen.

Normalerweise schon. Sollte aber z.B. ein Sensor verkotet sein ( ) würde ein Sensor, unabhängig (oder weitestgehend) von seiner Belichtung, den gleichen Wert liefern. System i.A. Die automatischen z.B. fahren die Zelle abends dann zurück in Aufgangsstellung, also Osten bzw. je nach Punkt auf Erde Ost-Nord-Ost oder ähnlich.


_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am  9 Jul 2009  1:38 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am  9 Jul 2009  1:40 ]

BID = 619626

Her Masters Voice

Inventar


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Beiträge: 5307
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ein grosser Nachteil der einfachen Sensormethode ist auch wenn diesiges Wetter herrscht und der einfache Sensor kein Helligkeitsmaximum feststellen kann. Je nach Schaltung macht das System dann garnichts oder (nach Murphy) genau das Gegenteil von Dem was man eigentlich wollte. Bei der berechneten Methode wird das Panel auch bei dichtem Wolkenbehang dorthin gedreht wo die Sonne sein müsste wenn da nicht die Wolken wären.
Als Antrieb haben wir damals übrigens einen Motor mit angeflanschter Gewindestange genommen. Am Rand des Panels war dann einfach eine Mutter angeschweisst in der sich die Gewindestange drehte. Hat einige Jahre prima funktioniert bis ein Sturm die komplette Konstruktion zerlegt hatte. Steuerung war übrigens eine CControl, soweit ich mich erinnere sogar Eine die mit der graphischen Oberfläche programmiert wurde.

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Tschüüüüüüüs

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BID = 619635

sam2

Urgestein



Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)

Um was für eine Anlage handelt es sich denn, an welcher Art von Montageort?
Und vor allem: Was möchtest Du genau erreichen?

Denn in den meisten Fällen lohnt sich eine Nachführung nicht, weil der Aufwand hierfür den geringen Mehrertrag übersteigt!

_________________
"Das Gerät habe ich vor soundsoviel Jahren bei Ihnen gekauft! Immer ist es gegangen, immer. Aber seit gestern früh geht es plötzlich nicht mehr. Sagen Sie mal, DA STIMMT DOCH WAS NICHT???"

BID = 619658

lolrene

Gelegenheitsposter



Beiträge: 63

Das Solarpanel soll auf ein Flachdach also wäre ein schräges einachsiges System ja perfekt.

Es herrscht keine Beschattung sodass sich das Panel auf die SOnnenwanderung , die am Tag stattfindet, konzentrieren kann.

Ort ist Nordhorn (Niedersachsen) ganz im Westen an der Holländischen Grenze.

Gruss

BID = 619676

sam2

Urgestein



Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)

Nochmal: Wie kommst Du zu der Annahme, daß der geringe zu erwartende Mehrertrag den erheblichen Mehraufwand auf Dauer decken könnte???

BID = 619678

selfman

Schreibmaschine



Beiträge: 1681
Wohnort: Seekirchen a. W.

Wo NOH ist weiß ich!

Wenn die Sonneneinstrahlung durch keinen Schatten behindert wird (was ja meistens das größte Problem ist), dann kann ich mir schon vorstellen, daß sich da ein gehöriger Zuwachs an der gewonnen Leistung erzielen läßt.

Wir haben bei uns Versuche mit Solarenergie an unseren Gebäuden gemacht. Einmal mit fast südseitiger Dachausrichtung und zum Vergleich noch einmal mit einer um genau 90° nach Westen versetzten Dachausrichtung bei gleicher Neigung. Das Ergebnis ist, daß die Kurve der Einstrahlungsleistung in Westausrichtung auch in etwa 80-90% der der Südausrichtung hat, aber nur halt um einige Stunden versetzt. Wenn man jetzt noch in Betracht zieht, daß man das gleiche Spiel auch noch zur Ostseite machen kann, dann würde ich mir eine Steigerung der Energieausbeute um mindestens 100% erwarten, vorrausgesetzt das den ganzen Tag die Sonne ungetrübt scheint. Potential ist das sicher mehr als genug.

Allerdings ist dem der relativ große mechanische Aufwand entgegenzusetzen. Durchführbar ist es praktisch sowieso nur bei kleinen und kleinsten Anlagen, sprich einzelnen Panelen. (Ich wüßte z.B. nicht wie ich den ca. 200qm großen Kollektor, der das ganze Scheunendach bedeckt, der Sonne nachführen sollte ohne die ganze Scheune zu drehen. ) Gerade aber bei kleinen Anlagen ist aber das Problem, daß das Doppelte von "nicht viel" auch nicht viel mehr ist. Daher wird es eher nur dort gemacht, wo mit den vorhandenen Panelen wirkliche ALLES rausgeholt werden muß. Ansosnten baut man einfach ein Modul mehr auf.

Aber brennend interessieren würde mich so ein Versuch schon. Vor allem wieviel mehr man damit wirklich erzielen könnte, wenn man den Einstrahlungsverlauf in allen zwei Achsen nachkorrigiert. Nur habe ich leider keine Zeit für solche Spielereien.

Als Sensorik hätte ich mir schon einmal gedacht, zwei kleine Solarzellen im gleich großen Winkel (nicht zu wenig) nach links und rechts zur Oberfläche des Hauptmoduls anzuordnen. Abgeleitet von der Energieausbeute der beiden Zellen könnte man ev. auch bei diffusen Lichtverhältnissen noch die optimale Stellung in dieser Achse herausfinden.

Schöne Grüße Selfman

_________________
Traue keinem Ding, das du nicht selber vermurkst hast.

BID = 619680

sam2

Urgestein



Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)

Daß ne Regelung mit Sensorik wenig sinnvoll wäre, haben wir hier im Forum doch schon ausfüphrlich diskutiert.
Wenn überhaupt, dann Nachführung gemäß des prognostizierten Verlaufs.

Aber Du hast die Knackpunkte der Sache schön herausgearbeitet.

Nur am Fazit ändert sich nichts.
Abgesehen davon, daß Du nichts dagegen hättest, wenn ein anderer sich den Aufwand macht...

BID = 619688

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681

Es ist zu prüfen, welche Art von Dachaufbauten an deinem Wohnort zugelassen sind, da gibt es teilweise Beschränkungen in der Höhe.
Ist ein Blitzschutz vorhanden?

Die einfachste und verschleißresistenteste Art einer Nahführung ist ein Gestell, bei dem manuell zwei- oder viermal im Jahr die Neigung verändert wird. Hat der Dachdecker um die Ecke bei einem Teil seiner Solarmodule so ausgeführt (bei denen, die fast am Boden stehen). Ist auch sehr unkritisch bei Sturm.

Bei der Einachsen-Lösung hängt die Achsenneigung von Deinem Standort (genauer: Dem Breitengrad) ab. Auch hier kann man Lösungen bauen, bei denen die Achsenneigung zwei- oder viermal im Jahr manuell verstellt wird.

Zur Sonnenbahn:
Wenn die Erde eine runde Scheibe wäre und die Sonne sich brav auf einer Kreisbahn drumherum drehen würde, wäre das alles viel einfacher. Nun hat aber der liebe Gott irgendwann mal die Unfehlbarkeitsphantasien des katholischen Papstes satt gehabt, und mit den Fingern geschnippt. Danach war die Erde dann kartoffelförmig, die Erdachse geneigt und die Erdlaufbahn auch nicht mehr wirklich rund.
Seitdem sind die Sonnentage nicht mehr gleich lang, und deswegen ändert die Sonne zur gleichen Uhrzeit nicht nur ihre Höhe, sondern steht auch noch täglich etwas weiter nach Westen bzw. Osten, je nach Datum und Uhrzeit.
Mehr Infos gibt's hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstand
Hier kannst Du Sonnenbahnen berechnen lassen:
http://cgi.stadtklima-stuttgart.de/mirror/SonneFre.exe
Hier habe ich die Daten für Nordhorn schon mal eingegeben, da kannst Du dir ein maßgeschneidertes Sonnenstandsdiagramm angucken:
http://cgi.stadtklima-stuttgart.de/.....t=500

Die programmtechnisch einfachste Ansteuerung des Motors lässt die Solarmodule pro am Tag einmal um ihre Achse rotieren, um die Erddrehung auszugleichen. Das Weiterdrehen kann z.B. im Viertelstundentakt geschehen, geringe Abweichungen vom optimalen Neigungswert (±5°) sind eh unkritisch.

Eine raffiniertere Steuerung gleicht die scheinbare Taumelbewegung der Sonne aus und bringt vielleicht max. 2% mehr Effizienz. An dieser Stelle übergebe ich wieder an DonComi

Wie viel Modulfläche soll den aufgeständert werden? Nur, damit wir mal einen Überblick bekommen.


Zitat :
Aber brennend interessieren würde mich so ein Versuch schon. Vor allem wieviel mehr man damit wirklich erzielen könnte, wenn man den Einstrahlungsverlauf in allen zwei Achsen nachkorrigiert.

Aus dem Kopf heraus in unseren Breitengraden: 30%-35%.
Wenn lolrene von Nordhorn nach Bayern umzieht, bekommt er durch den Standordwechsel 20%-25% Mehrleistung.


Zitat :
Als Sensorik hätte ich mir schon einmal gedacht, zwei kleine Solarzellen im gleich großen Winkel (nicht zu wenig) nach links und rechts zur Oberfläche des Hauptmoduls anzuordnen.

Rate mal, wo garantiert ein Vogel hinscheißt
Und schon hat die Anlage permanent Links- oder Rechtsschieflage. Bis das einer merkt...


Gruß, Bartho

BID = 619721

selfman

Schreibmaschine



Beiträge: 1681
Wohnort: Seekirchen a. W.


Zitat :
Abgesehen davon, daß Du nichts dagegen hättest, wenn ein anderer sich den Aufwand macht...
Och, gegen Aufwände die andere sich machen hatte ich noch nie etwas, warum auch?
Aber die Aussage hat so einen kleinen Beigeschmachk der mir nicht gefällt, als ob ich gerne hätte das Andere einen Aufwand nur für mich betreiben sollen. Das stimmt nicht!
Jeder kann wie er will, keiner muß! Nur wenn er es sowieso macht, würde ich es gerne wissen was es bringt, aber auch nur wenn er es gerne preisgeben will!
Zitat :
Rate mal, wo garantiert ein Vogel hinscheißt
Tja, Meßgeräte müssen nun mal regelmäßig kalibriert werden!

Schöne Grüße Selfman

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Traue keinem Ding, das du nicht selber vermurkst hast.


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