MPPT-Solar-Lader bei folgender PV-Anlage sinnvoll? 17,5Wp 45Ah

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Autor
MPPT-Solar-Lader bei folgender PV-Anlage sinnvoll? 17,5Wp 45Ah
Suche nach: solar (661)

    







BID = 840130

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264

Hallo,
wollte mir kurz mal mit einer Frage melden.

Hab hier ein PV-Modul innen am Fester hängen und das liefert Mittags gut 0,4A (bei 12-15V). Ist ein 1A-Modul mit 17,5 Wp (Fenster ist nicht optimal, ich weiss. Aber es ist so einfacher, es ist geschützt und die 90°-Ausrichtung ist für die Wintersonne besser.)
Demnächst kommt da ein Blei-Gel-Akku mit 12V/45Ah dran.

Sehe ich es richtig dass hier ein MPPT-Laderegler (Maximum Power Point Tracking) unsinnig ist? Meine Überlegung ist, dass wenn ein Eigenbau mit 80-90% Wirkungsgrad nur 5% mehr Leistung rauskitzelt ergibt das trotzdem einen Verlust.
Wollte mir das MPPT schenken und einfach einen µC nehmen der U_max und I_max überwacht. Bekommt einen "Längsregler-Transistor" der bei Bedarf hochohmig geschaltet wird. (Überlege noch ob eine Pseudo-MPPT mit dem Längsregler (ungepulst) was bringt - werde ich dann sehen. )

Links zu MPPT:
http://www.mikrocontroller.net/topic/146080
http://www.timnolan.com/uploads/Arduino%20Solar/ArduinoSolar.pdf

(Der µC wird primär als Lastabwurf und Unterspannungserkennung dienen und soll im letzteren Fall den Akku über ein konventionelles Netzteil am Leben erhalten.)


P.S.
Dass dieses Projekt wirtschaftlich nicht viel Sinn macht, weiß ich. Man braucht aber ein Hobby und würde meine bestehende 12V-Beleuchtung daran anschließen und somit einige 2-10 VA-Trafos mit unbekannten Leerlaufverlusten einsparen.
Weitere Planungen sind bei Energieüberschuss einen GBit-Switch und WLAN-AP auch mit PV-Strom zu füttern. Dann noch so Kleinigkeiten wie 5V-Handylader und Ladegeräte für NiMH-Akkus. ... Aber ein Schritt nach dem anderen.


P.P.S.
Mir geht es gut und das Studium ist auch mehr oder weniger abgeschlossen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackLight am 26 Jul 2012 10:58 ]

BID = 840133

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Sehe ich es richtig dass hier ein MPPT-Laderegler (Maximum Power Point Tracking) unsinnig ist? Meine Überlegung ist, dass wenn ein Eigenbau mit 80-90% Wirkungsgrad nur 5% mehr Leistung rauskitzelt ergibt das trotzdem einen Verlust.
Selbst wenn das 20% sind, lohnt es sich nicht, und die doppelte Leistung wirst du so nicht erreichen können.

Selbst 20% wären aber nur etwas über 1W.
Gesetzt den Fall du könntest das über 4h pro Tag realisieren, so wären das im Jahr 1,6kWh oder für 40 Cent Strom.
In 20 Jahren könntest du -bei gutem Wetter- so die Kosten wieder hereinbekommen, die Arbeitszeit nicht eingerechnet.


Mir scheint es sinnvoller zu sein die Neigung der Solarzelle veränderlich zu machen und jahreszeitlich etwas nachzujustieren, denn schon bei einem Fehlwinkel von 30° verlierst du 15% der Leistung.


Zitat :
und somit einige 2-10 VA-Trafos mit unbekannten Leerlaufverlusten einsparen.
Du brauchst sie nur primärseitig abzuschalten, dann ist die Leistungsaufnahme genau bekannt.

BID = 840140

Ltof

Inventar



Beiträge: 9307
Wohnort: Hommingberg

Unabhängig davon, dass in Deinem Fall kein Gewinn sondern Verlust zu erwarten ist, noch ein Hinweis.


Zitat :
BlackLight hat am 26 Jul 2012 10:57 geschrieben :

Links zu MPPT:
http://www.mikrocontroller.net/topic/146080

Ich hab's mal kurz überflogen und wenn ich das richtig sehe, wird auch hier ein häufig gemachter Gedankenfehler wiederholt.

Die meisten versuchen, das Solarmodul im MPP zu betreiben. Da wird Strom und Spannung gemessen, gerechnet und das beste Übersetzungsverhältnis des DC/DC-Wandlers gesucht.

M.E. alles Humbug. Das Einzige was zählt, ist der verfügbare Ladestrom aus dem MPP-Tracker heraus. Das Maximum des Ladestroms zu suchen und zu finden, reicht. Ob in diesem Arbeitspunkt das Solarmodul genau in seinem MPP betrieben wird, ist egal. Was zählt, ist der MPP des Gesamtsystems und den findet man anhand des Ladestroms. Nebenbei ist das auch noch einfacher handzuhaben, weil nur noch eine Messgröße eingeht. Man kann zusätzlich noch die Modulspannung messen und erst mal die typische MPP-Spannung anfahren. Von da aus ist der Tracker schneller am Ziel.

Tatsächlich habe ich sogar schon Vorschlage gesehen, bei denen das Solarmodul mit einem Längsregler in den MPP gezogen wird. Das Solarmodul ist dann zwar im MPP, aber das Gesamtsystem hat einen garantiert schlechten Wirkungsgrad.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 26 Jul 2012 13:06 ]

BID = 840144

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Tatsächlich habe ich sogar schon Vorschlage gesehen, bei denen das Solarmodul mit einem Längsregler in den MPP gezogen wird.
Die Dummen sterben eben nicht aus.


Zitat :
Was zählt, ist der MPP des Gesamtsystems und den findet man anhand des Ladestroms. Nebenbei ist das auch noch einfacher handzuhaben, weil nur noch eine Messgröße eingeht. Man kann zusätzlich noch die Modulspannung messen und erst mal die typische MPP-Spannung anfahren. Von da aus ist der Tracker schneller am Ziel.
Auch da steckt der Teufel im Detail.
U.U ist es ja möglich, dass es zwei (evtl sogar noch mehr) MMP des Gesamtsystems gibt.
Der eine wird in der Nähe des MPP des Solarmoduls liegen, aber es ist auch der Fall möglich, dass die Verluste des (Buck-)Wandlers entfallen, wenn er gar nicht schaltet, sondern das Solarmodul direkt mit dem Akku verbindet.

Wenn die Sonne aufgeht, wird zunächst dieser Fall eintreten und dann könnte es passieren, dass dieser Betriebszustand nicht verlassen wird, weil das Anschwingen des Wandlers höhere Verluste zur Folge hat, und daher der evtl. bessere Arbeitspunkt bis zu einer großen Helligkeit nicht gefunden wird.


BID = 840147

Ltof

Inventar



Beiträge: 9307
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
perl hat am 26 Jul 2012 13:50 geschrieben :

... U.U ist es ja möglich, dass es zwei (evtl sogar noch mehr) MMP des Gesamtsystems gibt.
... dass die Verluste des (Buck-)Wandlers entfallen, wenn er gar nicht schaltet, sondern das Solarmodul direkt mit dem Akku verbindet. ...

Das stimmt! Diesen Fall sollte die Software berücksichtigen und zyklisch prüfen, ob der andere Arbeitspunkt besser ist.

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(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 26 Jul 2012 14:20 ]

BID = 840192

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
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Ich würde das Solarmodul über eine Diode direkt an den Akku anschließen.

Böses Überladen und Kochen der Zellen ist bei dem geringen Strom ausgeschlossen. 400 mA ist eher der Strom für eine gesunde Erhaltungsladung, kann man nicht wirklich als Ladestrom bezeichnen. Du solltest eher mit einem Multimeter die Akkuspannung überprüfen, um Tiefenentladung zu vermeiden.

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

BID = 840232

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264

Danke für die zahl- und hilfreichen Antworten. Lag ich mit meiner Vermutung doch nicht falsch.


Zitat :
perl hat am 26 Jul 2012 11:42 geschrieben :

[...] Selbst 20% wären aber nur etwas über 1W.
Gesetzt den Fall du könntest das über 4h pro Tag realisieren, so wären das im Jahr 1,6kWh oder für 40 Cent Strom.
In 20 Jahren könntest du -bei gutem Wetter- so die Kosten wieder hereinbekommen, die Arbeitszeit nicht eingerechnet.

Gut, damit ist die Sache begraben.

> Du brauchst sie nur primärseitig abzuschalten, dann ist die Leistungsaufnahme genau bekannt.



Zitat :
Ltof hat am 26 Jul 2012 12:52 geschrieben :

[...] Das Einzige was zählt, ist der verfügbare Ladestrom aus dem MPP-Tracker heraus. Das Maximum des Ladestroms zu suchen und zu finden, reicht. [...]
In dem Bild habe ich es noch nicht betrachtet, danke.

Dann werde ich mir die Spielereien mit dem "Längsregler" auch schenken, mehr als unnötige Abwärme erzeugen wird dies nicht.

@dl2jas
Jap, darauf läuft es hinaus.

BID = 840249

Ltof

Inventar



Beiträge: 9307
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
BlackLight hat am 27 Jul 2012 09:25 geschrieben :

... In dem Bild habe ich es noch nicht betrachtet, danke. ...

Gerne!

Zitat :

... Dann werde ich mir die Spielereien mit dem "Längsregler" auch schenken, mehr als unnötige Abwärme erzeugen wird dies nicht. ...

Ach, dann hattest Du ursprünglich auch vor, den Arbeitspunkt des Solarmoduls ohne Rücksicht auf Verluste zu optimieren?

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(Hanlon’s Razor)

BID = 840275

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264

@Ltof

Am Anfang wollte ich eigentlich den eingeplanten µC zur Unter-/Überspannungserkennung zusätzlich noch zur Strom-/Leistungsmessung bzw. -Datenerfassung verwenden.

War dann beim Einlesen in das Thema Solarlader/Shuntlader und kam nebenbei zu dem Entschluss, dass die Erfassung mit dem µC am Anfang doch ein zu großer Schritt ist. Bin beim Einlesen aber zwangsweise auf Arbeitspunkt und MPPT gestoßen, dachte das wäre eine interessante Zwischenlösung.

Jetzt weiss ich es besser. Bei kleinen und Impedanz-/Spannungsangepassten PV-Systemen mit Batterie ergibt MPPT keinen großen Sinn, eine Solarzelle ist auch "nur" eine Diode und somit ein "Strombauteil".

P.S.
Hätte die Leistung schon über U_Bat und I_Solar ausgerechnet. Spätestens beim Programieren/Debuggen wäre mir aufgefallen, dass U_Bat relativ konstant ist - wenn der Akku in Ordnung ist. (Aber das ist eine andere Geschichte. ^^)

BID = 840291

Ltof

Inventar



Beiträge: 9307
Wohnort: Hommingberg

In der einfachsten Version hat ein µC-Solarregler nur zwei Entscheidungen zu treffen:
1. Lohnt sich das Einschalten? (Die Modulspannung liegt über der Akkuspannung)

2. Ist die Ladeschluss-Spannung überschritten? (also abschalten)

Bei meinem Solarregler wird bei Unterschreiten der Ladeschluss-Spannung wieder eingeschaltet, es gibt also nur eine winzige Hysterese. Die meisten anderen Solarregler haben eine viel zu große Hysterese. Da wird der Akku nie ganz voll und das entspricht nicht dem, was der Hersteller meiner Akkus empfiehlt (14,2 Volt konstant).

Was mir wichtig war:
Geringer Eigenbedarf des Solarreglers. In Ruhe, also z.B. Nachts braucht der bloß 0,3 mA. Wird geladen, zeigt der µC das durch gelegentliches Blitzen einer LED. Erst wenn der Akku (fast) voll ist, kommt die Lichtorgel der Statusanzeigen mit 2 LEDs. Maximal werden <10 mA konsumiert.

Es gibt Solarregler mit völlig überflüssigen Statusanzeigen:
"Solarspannung zu niedrig"
Für sowas verschwendet man keinen Strom!


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BID = 841763

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264


Zitat : Ltof hat am 27 Jul 2012 17:47 geschrieben :

"Solarspannung zu niedrig"

:D

Hab mir nun folgende Schaltung für den Ladezweig überlegt. Gibt es bei Reichelt eigentlich keinen "High-Side Measurement Current Shunt Monitor"? Sowas wie INA138/INA139/INA168/INA169/LTC6101/MAX4172/MAX4173 finde ich nämlich nicht. (Sonst bleibt ja immer noch die Bucht bzw. der Sample-Service. )

Aber erstmal alles bestellen und Teilgruppe für Teilgruppe testen.

P.S.
Als "Hochstrom"-Verbinder hab ich an XLR-4-polig gedacht und für Schwachstrom RJ45 - letzteres nutze ich schon erfolgreich (je 4 Pins pro GND/12V) in Kombination mit flachen Ethernet-Kabeln in der Farbe weiß.

BID = 841769

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Aber erstmal alles bestellen
Hast du Aktien von der Firma?

BID = 845317

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264

P.S.
Mir ist eben aufgefallen, dass bei der obigen Schaltung bei IC2A und IC2B (OPA2340) jeweils die vier Widerstände zur Bildung eines Differenzverstärker fehlen.
Hab wohl zuviel mit Instrumentenverstärkr rumgespielt.

Was sonst noch falsch ist werde ich auch mitteilen, wenn die Prototypplatine bestückt und fehlerarm ist.

BID = 848906

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264


Zitat : perl hat am 26 Jul 2012 11:42 geschrieben :

Mir scheint es sinnvoller zu sein die Neigung der Solarzelle veränderlich zu machen und jahreszeitlich etwas nachzujustieren, denn schon bei einem Fehlwinkel von 30° verlierst du 15% der Leistung.

Ja das wäre wohl die Optimallösung. Leider ist es ein Mietobjekt und muss bei senkrechter Montage schon mit Abschattungsverlusten am Morgen/Abend leben, andere Montage ist in meiner Situation nicht praktikabel.

Prinzipiell gebe ich dir aber Recht. Eben ist mir gegen 10 Uhr aufgefallen, dass das Modul über 0,5A liefert. Also 20% mehr als im Sommer. Abgesehen von einer wohl geringeren Modultemperatur wird jetzt die Fehlstellung merkbar kleiner sein da die Sonne tiefer steht.

BID = 872458

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264


Zitat :
INA138/INA139/INA168/INA169/LTC6101/MAX4172/MAX4173
Kleiner Zwischenstand:
Wer auch mal zum INA138 greifen will, es gibt den als SOT23-5 und TSSOP8! Leider völlig Pin-inkompatibel die beiden Gehäuse.
Der TSSOP8 wird auf ti.com als INA138-Q1 geführt, nur hält sich da nicht jeder dran.


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