Einen schönen guten Tag in die Runde!
Heute möchte ich Euch ein kleines Nebenprojekt von uns vorstellen. Es geht um die Energieversorgung unseres Equipments bei Events und andere Veranstaltung im Freien.
Wie ihr es beispielsweise vom FPV-Treffen kennt, aber wir dort auf laute Stromaggregate gesetzt um unsere Pavillions, Laptops und Ladegeräte mit Energie zu versorgen.
Nun jedoch wollen wir einen neuen Weg einschlagen, der gut zu unserem innovativen Hobby passt. Wir setzen ab sofort verstärkt auf den Einsatz von Solarmodulen zur Stromerzeugung. Einen ersten Test habe ich am Wochenende auf meinem Balkon durchgeführt. Aber schauen wir uns das Ganze einmal im Detail an...
Solarmodul
Über Beziehungen haben wir ein 80x80cm großes Solarmodul deutscher Fertigung erhalten. Es handelte sich bei unserem Modul um eine Testzelle, welche nicht für den Verkauf bestimmt war, daher auch die unkonventionelle Größe. Das Modul besteht aus 60 Solarzellen, ist für den Außeneinsatz geeignet und sollte rein rechnerisch ca. 100-120 Watt Leistung haben.
Das Modul liefert eine Leerlaufspannung von weit über 17V bei direkter Sonneneinstrahlung, bei Bewölkung sind es um die 16V.
Anhang anzeigen 36167
Umwandler und Reglerelektronik
Um den erzeugten Solarstrom für einen Verbraucher nutzbar zu machen, benötigt man einen sog. Solarcontroller. Dieser verwaltet den vom Modul erzeugten Strom, begrenzt die Spannung und verteilt den Strom dann an die Verbraucher. Ich habe mir eine Solarcontroller beschafft, welcher bis maximal 30A Stromstärke betrieben werden kann. Klar, für unser Modul ist das weit überdimensioniert. Der Controller schaltet automatisch zwischen 12/24V, je nachdem wie weitere Solarmodule zu einem Array zusammengeschlossen sind.
Unser Controller hat folgende Anschlussmöglichkeiten:
Das ganze habe ich zu Testzwecken ersteinmal grob verbunden, sprich noch keine (spritz)wassergeschützte Installation. Es ging bei dem Test vorrangig um einen ersten Funktionstest, ob das ganze System praktikabel arbeitet.
Als erstes habe ich die Plus- und Minusleitung des Solarmoduls angeschlossen. Jedoch erst nach dem Anschluss des Bleiakkus erwachte der Solarcontroller zum Leben und startet direkt mit dem Laden des Akkus! Der Akku dient in diesem Fall als Bufferspeicher. Wird kein Verbraucher angeschlossen, so wird der Akku geladen. Ist der Akku vollständig aufgeladen, schaltet der Controller auf Erhaltungsladung. Den Ladestrom begrenzt der Controller automatisch, quasi so, wie wir das von unseren normalen Ladegeräten kenne. Je voller der Akku wird, desto niedrieger die Ladestromstärke. Die Spannung beim Ladevorgang kann bis auf den Zehntelvolt eingestellt werden! Standardmäßig lädt der Controller den Bleiakku mit 13,6V.
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Verbraucher - LiPo Ladegrät
Bis hierhin läuft das System - das Solarmodul speist den Bleiakku mit Strom. Nun integrieren wir einen Verbraucher in das System. Dafür muss einer meiner LiPo-Lader herhalten.
Der Strom zum Verbraucher kann per Tastendruck freigeschaltet werden, das gefällt mir. Doch bevor wir Saft auf das Ladegerät geben, werfen wir noch einen Blick auf die Einstellungen im Controller: Wir können auch hier wieder eine Maximalspannung eingeben, welche nicht überschritten wird. Alles was darüber geht, wir in Wärme umgewandelt. Der Controller hat dafür auf der Rückseite einen wohldimensionierten Kühlkörper. Die Minimalspannung verhindert, dass wir den Bleiakku nicht tiefenentladen. Wird die Minimalspannung erreicht, so schaltet der Controller den Verbaucher weg und lädt den Bleiakku wieder aussreichend auf. Laut Anleitung kann auch der Ausgang mit bis zu 30A belastet werden, also eine ganze Menge Holz
Von den Einstellungen her passt alles, daher wurde per Tastendruck am Controller mein Ladegerät zum Leben erweckt. Für einen ersten Durchlauf habe ich einen 3s 2200mAh Lipo geladen. Der Ladevorgang wurde gestartet und ich habe auf die Stromstärkeanzeige für das Laden das Bleiakkus umgeschaltet. Dort konnte ich sehen, dass diese nun von 0,5A auf 3,0A hochgelaufen ist. Eine weitere Anzeige teilte mir mit, dass 2,2A an den Verbraucher geschickt werden. Das bedeutet, dass der Akku mit 0,8A weiter geladen wird.
Anhang anzeigen 36169
Weiter ging es unspektakulär, der Ladevorgang lief problemlos durch und da der Akku nahezu voll war, hat sich auch hier die Stromstärke nicht wesentlich erhöht.
Anhang anzeigen 36170
Trotzdem wollte ich wissen, was das Modul drauf hat. Für den nächsten Test musst eine H4 Halogenglühbirne mit 55W herhalten. Wir kennen diese Lampen aus dem KFZ-Bereich. Notdürftigt habe ich die beiden Kabel am Sockel der Glühbirne angeschlossen und per Tastendruck mit Strom versorgt. Die Ladestromanzeige des Bleiakkus schnellte auf beachtliche 5,2A hoch und die Glühbirne brannte in gewohnter Helligkeit. Mit einem zufriedenen Lächeln gönnte ich mir einen Kaffee.
Wie geht es weiter?
Mit der Leistungsfähigkeit bin ich total zufrieden. Nun werde ich mir ein paar Gedanken über den weiteren Ausbau machen. Ich habe vor, sämtliche Komponenten (Controller, Bleibatterie mit mind. 12V 60Ah, Anschluss für weitere Verbraucher, 220V Konverter) in einer wasserdichten Box unterbringen. An diese Box können wir dann unser Equipment anschließen. Die Beleuchtung für unseren Pavillon besteht aus 12V Hochleistungs-LEDs, Laptops laufen dann auf speziellen Konvertern, die die 12V auf bspw. 20,1V konvertieren, und der Ladegeräteanschluss ist ebenfalls problemlos möglich.
Die Solarzelle hat dann den ganzen Tag Zeit den Akku vollständig zu laden/zu puffern (je nach Verbrauch). Am Abend nutzen wir dann den gespeicherten Strom für unsere Geräte und die Beleuchtung. Am nächsten Morgen beginnt der Controller bei den ersten Sonnenstrahlen erneut mit dem Ladevorgang der Bleibatterie.
Natürlich werde ich weiter berichten. Wenn ihr Fragen oder Anregungen habt, freue ich mich natürlich über diese.
Beste Grüße
Heiko
Heute möchte ich Euch ein kleines Nebenprojekt von uns vorstellen. Es geht um die Energieversorgung unseres Equipments bei Events und andere Veranstaltung im Freien.
Wie ihr es beispielsweise vom FPV-Treffen kennt, aber wir dort auf laute Stromaggregate gesetzt um unsere Pavillions, Laptops und Ladegeräte mit Energie zu versorgen.
Nun jedoch wollen wir einen neuen Weg einschlagen, der gut zu unserem innovativen Hobby passt. Wir setzen ab sofort verstärkt auf den Einsatz von Solarmodulen zur Stromerzeugung. Einen ersten Test habe ich am Wochenende auf meinem Balkon durchgeführt. Aber schauen wir uns das Ganze einmal im Detail an...
Solarmodul
Über Beziehungen haben wir ein 80x80cm großes Solarmodul deutscher Fertigung erhalten. Es handelte sich bei unserem Modul um eine Testzelle, welche nicht für den Verkauf bestimmt war, daher auch die unkonventionelle Größe. Das Modul besteht aus 60 Solarzellen, ist für den Außeneinsatz geeignet und sollte rein rechnerisch ca. 100-120 Watt Leistung haben.
Das Modul liefert eine Leerlaufspannung von weit über 17V bei direkter Sonneneinstrahlung, bei Bewölkung sind es um die 16V.
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Umwandler und Reglerelektronik
Um den erzeugten Solarstrom für einen Verbraucher nutzbar zu machen, benötigt man einen sog. Solarcontroller. Dieser verwaltet den vom Modul erzeugten Strom, begrenzt die Spannung und verteilt den Strom dann an die Verbraucher. Ich habe mir eine Solarcontroller beschafft, welcher bis maximal 30A Stromstärke betrieben werden kann. Klar, für unser Modul ist das weit überdimensioniert. Der Controller schaltet automatisch zwischen 12/24V, je nachdem wie weitere Solarmodule zu einem Array zusammengeschlossen sind.
Unser Controller hat folgende Anschlussmöglichkeiten:
- Temperatursensor
- Anschluss Solarzelle + -
- Anschluss Bleiakku (12V/24V) + -
- Anschluss Verbraucher (12V/24V) + -
Das ganze habe ich zu Testzwecken ersteinmal grob verbunden, sprich noch keine (spritz)wassergeschützte Installation. Es ging bei dem Test vorrangig um einen ersten Funktionstest, ob das ganze System praktikabel arbeitet.
Als erstes habe ich die Plus- und Minusleitung des Solarmoduls angeschlossen. Jedoch erst nach dem Anschluss des Bleiakkus erwachte der Solarcontroller zum Leben und startet direkt mit dem Laden des Akkus! Der Akku dient in diesem Fall als Bufferspeicher. Wird kein Verbraucher angeschlossen, so wird der Akku geladen. Ist der Akku vollständig aufgeladen, schaltet der Controller auf Erhaltungsladung. Den Ladestrom begrenzt der Controller automatisch, quasi so, wie wir das von unseren normalen Ladegeräten kenne. Je voller der Akku wird, desto niedrieger die Ladestromstärke. Die Spannung beim Ladevorgang kann bis auf den Zehntelvolt eingestellt werden! Standardmäßig lädt der Controller den Bleiakku mit 13,6V.
Anhang anzeigen 36168
Verbraucher - LiPo Ladegrät
Bis hierhin läuft das System - das Solarmodul speist den Bleiakku mit Strom. Nun integrieren wir einen Verbraucher in das System. Dafür muss einer meiner LiPo-Lader herhalten.
Der Strom zum Verbraucher kann per Tastendruck freigeschaltet werden, das gefällt mir. Doch bevor wir Saft auf das Ladegerät geben, werfen wir noch einen Blick auf die Einstellungen im Controller: Wir können auch hier wieder eine Maximalspannung eingeben, welche nicht überschritten wird. Alles was darüber geht, wir in Wärme umgewandelt. Der Controller hat dafür auf der Rückseite einen wohldimensionierten Kühlkörper. Die Minimalspannung verhindert, dass wir den Bleiakku nicht tiefenentladen. Wird die Minimalspannung erreicht, so schaltet der Controller den Verbaucher weg und lädt den Bleiakku wieder aussreichend auf. Laut Anleitung kann auch der Ausgang mit bis zu 30A belastet werden, also eine ganze Menge Holz
Von den Einstellungen her passt alles, daher wurde per Tastendruck am Controller mein Ladegerät zum Leben erweckt. Für einen ersten Durchlauf habe ich einen 3s 2200mAh Lipo geladen. Der Ladevorgang wurde gestartet und ich habe auf die Stromstärkeanzeige für das Laden das Bleiakkus umgeschaltet. Dort konnte ich sehen, dass diese nun von 0,5A auf 3,0A hochgelaufen ist. Eine weitere Anzeige teilte mir mit, dass 2,2A an den Verbraucher geschickt werden. Das bedeutet, dass der Akku mit 0,8A weiter geladen wird.
Anhang anzeigen 36169
Weiter ging es unspektakulär, der Ladevorgang lief problemlos durch und da der Akku nahezu voll war, hat sich auch hier die Stromstärke nicht wesentlich erhöht.
Anhang anzeigen 36170
Trotzdem wollte ich wissen, was das Modul drauf hat. Für den nächsten Test musst eine H4 Halogenglühbirne mit 55W herhalten. Wir kennen diese Lampen aus dem KFZ-Bereich. Notdürftigt habe ich die beiden Kabel am Sockel der Glühbirne angeschlossen und per Tastendruck mit Strom versorgt. Die Ladestromanzeige des Bleiakkus schnellte auf beachtliche 5,2A hoch und die Glühbirne brannte in gewohnter Helligkeit. Mit einem zufriedenen Lächeln gönnte ich mir einen Kaffee.
Wie geht es weiter?
Mit der Leistungsfähigkeit bin ich total zufrieden. Nun werde ich mir ein paar Gedanken über den weiteren Ausbau machen. Ich habe vor, sämtliche Komponenten (Controller, Bleibatterie mit mind. 12V 60Ah, Anschluss für weitere Verbraucher, 220V Konverter) in einer wasserdichten Box unterbringen. An diese Box können wir dann unser Equipment anschließen. Die Beleuchtung für unseren Pavillon besteht aus 12V Hochleistungs-LEDs, Laptops laufen dann auf speziellen Konvertern, die die 12V auf bspw. 20,1V konvertieren, und der Ladegeräteanschluss ist ebenfalls problemlos möglich.
Die Solarzelle hat dann den ganzen Tag Zeit den Akku vollständig zu laden/zu puffern (je nach Verbrauch). Am Abend nutzen wir dann den gespeicherten Strom für unsere Geräte und die Beleuchtung. Am nächsten Morgen beginnt der Controller bei den ersten Sonnenstrahlen erneut mit dem Ladevorgang der Bleibatterie.
Natürlich werde ich weiter berichten. Wenn ihr Fragen oder Anregungen habt, freue ich mich natürlich über diese.
Beste Grüße
Heiko