Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

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juh
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Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von juh » 19 Mär 2019, 22:53

Hallo,

ich habe meiner Tochter vor einiger Zeit ein PROFI Solar Power 533875 geschenkt. Laut dazugehöriger ft-Werbung werden "erneuerbare Energien [...] in Zukunft immer wichtigere Energieträger". Was sie mit dem Set gelernt hat, ist dass es in Zukunft düster wird. Denn mit dem mini 60x60 Modul ist wenig anzufangen, wenn nicht gerade die Sonne volle Kanne drauf scheint.

Ich habe daher schon länger nach ft-tauglichen Alternativen gesucht. Vor 1.2 Jahren habe ich bei ebay (weltweite Suche) ein 90x90mm Modul gefunden, das man einfach auf eine Bauplatte kleben kann, die zwei Bundhülsen sind hier mit Polymorph befestigt:
web_DSC_2178.JPG
web_DSC_0189.JPG
web_DSC_0190.JPG
Aktuell konnte ich das Modul nicht mehr finden, vielleicht habe ich aber nicht lange genug geschaut. Es hatte ursprünglich eine AA-Bateriehalterung hinten draufgelötet.

Für den 3D-Drucker habe ich jetzt diese Variante in 60x120mm entworfen, bei der sich die Module leicht parallel schalten lassen, falls mehr Power benötigt wird. Die elektrische Verbindung erfolgt über eine 2-polige Steckerleiste, die mechanische z.B. per Achse 30 oder Verbinder 30:

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Liefert nominell 6V statt 2V wie das ft-Modul, muss man wissen, ob man das seinen Solarmotoren zumuten will.

Mehr hier auf thingiverse.

lgj
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DirkW
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von DirkW » 20 Mär 2019, 16:30

Hallo juh,

tolle Idee mit dem Solarmodul. :D
Was mir gut gefällt ist, dass die Solarmodule paralell geschaltet werden können.

Grüße
Dirk

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H.A.R.R.Y.
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 22 Mär 2019, 04:58

juh hat geschrieben:bei der sich die Module leicht parallel schalten lassen
Ich finde nirgends eine Angabe welche Module Du da genau verwendest. Beim Parallelschalten muss man nämlich aufpassen!
Ein Solarmodul ist wie eine Diode (oder ein Stapel Dioden mit je etwa 0,7 V Spannung). Plus ist wie immer an der Anode, Minus an der Kathode. Etwa so:

Code: Alles auswählen

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Bei Sonnenlicht wirkt die Solarzelle als Generator und der Strom kommt an der Anode raus, geht zur Kathode wieder rein. Im Schatten wirkt das eher nicht als Generator sondern lässt Strom von Anode nach Kathode durch, wie man es so von Dioden halt kennt. Schaltest Du zwei Stück parallel, nimmt das abgeschattete Modul Strom auf und wird heiß (bis hin zur Zerstörung bei größeren Anordnungen). Das andere Modul (bzw. alle beschienenen Module bei größeren Anlagen) liefert den Strom und wird auch heiß.

Für eine Parallelschaltung ohne Probleme, muss je Solarmodul eine normale Diode eingebaut werden, die den Rückfluss durch das abgeschattete Modul verhindert. Manche Module haben solch eine Diode bereits eingebaut, andere benötigen sie zusätzlich. Sieht dann beispielsweise so aus:

Code: Alles auswählen

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Dabei ist es egal ob die Zusatzdiode "oben" (+) oder wie gezeigt "unten" (-) sitzt. In jedem Fall wird an der Diode eine Spannung abfallen (ca. 0,7 V) die die erzeugte Spannung des Solarmoduls (0,7 V je einzelner Solarzelle) vermindert.
[edit]Jetzt stimmt die Polarität der Zusatzdioden - auch wenn es auf den ersten Blick seltsam aussieht![/edit]

Alternativ kann man die Module in Reihe schalten und einen Spanungswandler (DC/C-Konverter) hintendran setzen um die Ausgangsspannung runterzusetzen (und den Ausgangsstrom zu erhöhen). Hab ich in anderem Zusammenhang gemacht und das 12 V Modul (bis 18 V rauf bei voller Sonne) gibt selbst bei leicht bedecktem Himmel noch genug Saft her um via DC/DC-Wandler einen 4,5V-Motor anzutreiben. Okay, 3 W Solarmodul auf 0,5 W Motor ist die Konstellation (hat sich so ergeben). Hänge ich einen 3 W Motor dran, bleibt der auch gleich stehen wenn sich ein Schleierwölkchen vor die Sonne schiebt.

Wäre evtl. eine Option um aus 6 V die 2 V für's Solarmotörchen zu machen.

Allerding sei nicht verschwiegen, dass eine einzelne abgeschattete Solarzelle wie eine richtige Diode den Stromfluss im Stapel blockiert. Teilweise abgeschattete Module sind daher generell sehr problematisch, egal ob Parallel- oder Reihenschaltung. Auch da gibt es Maßnahmen, aber ich denke das führt hier zu weit.

Grüsse
H.A.R.R.Y.
Zuletzt geändert von H.A.R.R.Y. am 22 Mär 2019, 15:51, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von ThanksForTheFish » 22 Mär 2019, 07:38

Das kann man doch fast 1:1 als ft:pedia Artikel übernehmen :D

Viele Grüße, Ralf
Samstag, 07.03.2020 Nordconvention in der Wedemark

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H.A.R.R.Y.
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 22 Mär 2019, 15:54

Eben: "Fast". Wenn die uneditierte Version mit der falschen Polarität in der ft:pedia stünde ...
Außerdem würde ich das wohl wieder in epischer Breite auswalzen und dann wird es doch nur langweilig. Aber mal sehen. Da gibt es noch Kniffe mit weniger Spannungsabfall an den Rückflußschutzdioden. Nur wer braucht das denn hier?

Grüsse
H.A.R.R.Y.
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von juh » 30 Mär 2019, 17:15

Hallo H.A.R.R.Y.,

vielen Dank für Deinen ausführlichen und informativen Beitrag, das Thema war mir in der Tat neu.
H.A.R.R.Y. hat geschrieben:Ich finde nirgends eine Angabe welche Module Du da genau verwendest
Genauer als der genannte ebay-Link geht nicht. Bei China-noname gehört das Rätseln um die Kennwerte (bzw. Zweifeln an den angegebenen) oft dazu, eine Diode oder wird da jedenfalls nicht erwähnt.

Ich habe heute die Zeit für einen Test gefunden: Zwei Module parallel mit einem Solar-Motor Marke Eigenbau als Verbraucher und, mangels Sonne, einem Halogenstrahler als Lichtquelle.

Unbeschattet: 6,4V 35mA, Motor schnurrt
Ein Modul komplett beschattet: 5,3V 25mA, Motor schnurrt weiter, aber etwas schwächer

Wärmeentwicklung war nach ca. 3 Minuten keine über die durch den Halogenstrahler verursachte Grundwärme zu beobachten.

Diese Werte hinterlassen mich etwas ratlos bezüglich der Frage, wie kritisch das theoretisch erwartbare Problem in diesem Setting praktisch werden kann.

In jedem Fall wäre es ohne Veränderung des Designs einfach, eine Diode in das Modul zu integrieren. Wäre dann z.B. 1N5817 eine gute Wahl? Allerdings würde sich der Spannungsabfall von 0,45V bei serieller Schaltung akkumulieren, richtig?

vg
Jan
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von Dirk Fox » 30 Mär 2019, 18:02

Macht bitte weiter - mehr davon!
(Und das Ergebnis dann bitte tatsächlich in einen ft:pedia-Beitrag gießen...)

Wäre es vielleicht sogar möglich, eine Modul-"Paarung" zu finden, die uns 9V für den Controller (ohne Motoransteuerung, denn dafür reicht die Leistung wohl nicht) liefert?

Beste Grüße,
Dirk
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juh
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Re: Alternative Solarmodule (teils 3D-Druck)

Beitrag von juh » 01 Apr 2019, 17:37

Dirk Fox hat geschrieben:Wäre es vielleicht sogar möglich, eine Modul-"Paarung" zu finden, die uns 9V für den Controller (ohne Motoransteuerung, denn dafür reicht die Leistung wohl nicht) liefert?
Für einen Controller sollte es ja auf jeden Fall etwas stabil Geregeltes sein, z.B. könnte man meine Module per passendem Step-Up auf 9V bringen. Die SX1308-basierten Step-Ups habe ich schon verschiedentlich im Einsatz, z.B. in meinem gepimpten Batteriestab. Bringt natürlich immer Verluste mit sich. Alternativ die Module in Serie und dann Step-Down oder Linearregler, wie HARRY schon schrieb. Niedervoltigere Module wie z.B. das Original-ft sollte man wohl immer erst mal in Serie schalten, ich glaube der Wirkungsgrad sinkt mit der Spannungsdifferenz. Wirklich beschäftigt habe ich mich damit aber noch nicht.

Was verbraucht denn eigentlich ein TX/TXT/ftDuino im Normalbetrieb?

lg
Jan
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