Wie kann ich die Ladeleistung vom Solarpanel berechnen?
Ich muss in einem Projekt eine Lebendfalle für Feldhamster mit PV unterstützen, damit er den Bleiakku mit 12V und 4.5Ah laden kann. Im Internet habe ich ein Solarpanel für 12V Systeme mit einer Nennleistung von 20Wp gefunden würde das funktionieren.
4 Antworten
Ohne Stromverbrauch kann man nicht sagen, ob das funktioniert.
Den Akku an sich wird das aufladen. Wird aber pro Tag mehr verbraucht als das Panel liefert, dann ist der Akku irgendwann leer und das Ding funktioniert nur noch Zeitweise.
Die Leistung am Panel ist angegeben für Sonne die 1kW/m² liefert. Also sozusagen nur 12⁰⁰ Mittags, Mitte Juni bei wolkenlosem Himmel und perfekter Ausrichtung.
Zu allen anderen Zeiten bekommst Du entsprechend weniger Strom. Noch weniger bei Wolken und trüben Wetter.
Meine Theoretisch 240W Anlage schafft bei trüben Wintertagen oft mehrere Tage hintereinander nicht genug Energie für ein Handy und meine E-Zigarette einzufangen. Das dauert dann viele Tage bis die Batterien dann wieder endlich voll sind.
Ich habe schon mal eine Anlage für Biologen entwickelt, ich kann Dir also genau sagen wie so eine Anlage aussehen muss.
Du musst also ausrechnen oder ausprobieren wie viele Ah Deine Schaltung pro Tag verbraucht.
Da es sich hier um Lebensfang handelt, muss einer regelmäßig zur Anlage zur Kontrolle oder sich um die gefangenen Tiere kümmern. Bei meinem Projekt ging es nur um Wartung und Daten auslesen, das Ding hat Vögel anhand von Transpondern erkannt, also wie oft die ins Nest fliegen und wie lange die sich darin aufhalten.
Die Batterie sollte ganz ohne Panel mindestens 2 Wartungs bzw. Kontrollbesuche überstehen. So kann dann beim ersten Besuch die leer gehende Batterie erkannt werden und beim zweiten Besuch gegen eine Volle ausgetauscht werden bzw. das Solarproblem repariert werden.
In meinem Fall musste das also mindestens 2 Wochen halten. Wie oft bei Dir einer sowieso gucken muss damit kein Hamster verdurstet/verhungert weiß ich nicht. Ist Wasser und Futter in der Falle denke ich, dass Du mit alle drei Tage gucken (Tier gefangen aber nicht gemeldet) sicher ausreichend. Damit sollte die Batterie also für 7 Tage ausgelegt werden.
Damit die Anlage Regentage übersteht, sollte die in der Lage sein, die Batterie in weniger als einen halben Tag auf zu laden wenn die Sonne scheint. So kann sich die Batterie wieder voll sammeln bevor der nächste Regen kommt. Gelingt das nicht, kann das beim Kontrollbesuch erkannt werden und der Akku gegen einen vollen ausgetauscht werden.
Wie groß das Panel also sein muss hängt jetzt von der Batterie ab, also wie groß die Batterie ist, wie viel Strom beim Laden für Deine Schaltung abgezweigt wird und in welchen Jahreszeiten das Ding benutzt wird.
Du brauchst also eine Ersatzbatterie, eine für je zwei Geräte.
Und elektrisch gesehen kann das Panel nicht zu groß sein. Das ist aber eine Kostenfrage und wie man das dann aufstellt. Und ist das Panel besonders groß muss man Vandalismus und Diebstahl befürchten.
Ohne Zahlen kann man also leider nicht sagen was Du genau brauchst. Was Du da oben als Frage gestellt hast wird die Batterie laden wenn nicht zu viel Strom verbraucht wird. Und ob zu viel Strom verbraucht wird, das kann man ohne weitere Informationen nicht sagen.
Für dieses Projekt bräuchtest Du dann auch noch einen passenden Laderegler, wenn er nicht schon im PV-Panel ( PV-Ladegerät ) integriert sein sollte. Den elektrischen Wirkungsgrad der elektrischen Komponenten und der tatsächlichen Ladungsspeicherung im Akku kannst Du dann insgesamt mal grob mit ~ 80-85% beziffern.
In unseren Breitengraden wird solch ein PV-Panel mittags bei strahlendem Sonnenschein in optimaler Ausrichtung nach Süd in etwa 30 Grad Anstellwinkel ca. 70 bis 80% seiner Nennleistung erreichen, während es bei diffusem Licht bis hin zu starker Bewölkung auch auf unter 30 bis < 5-10% abfallen kann.
Bei optimaler Sonneneinstrahlung könnte der genannte Bleiakku prinzipiell binnen ca. 4 Stunden von (theoretisch) 0% Ladestand auf etwa 80-90% gebracht werden. Die letzten 10% dauern länger, da der Akku mit zunehmendem Ladestand immer weniger Ladestrom aufnehmen kann.
Unter ca. 60-70% Ladestand ( entspricht einer Ruhespannung von etwa 12,6V ) sollte so ein Bleiakku nie über längere Zeit abfallen können, und auch nur mal ganz kurzfristig bis darunter, aber auch nicht tiefer als 11,8V entladen werden.
Somit solltest Du bei einem Bleiakku mit Nennwerten von 12V/4,5 Ah nur mit einer tatsächlich "sicher" abschöpfbaren Speicherkapazität von etwa 16 bis 20 Wh kalkulieren beim Energiebedarf Deiner Fallenelektronik über die Nachtstunden.
Einen wesentlichen Faktor um zu berechnen ob das mit einem 20 W Modul funktioniert hast du leider nicht aufgeführt...: den Verbrauch an Strom.
Sprich... was zieht die Konstruktion an Ruhestrom, was zieht sie für den Betrieb, wie oft wird die Falle durchschnittlich ausgelöst, wie schnell muß der verbrauchte Strom nachgeladen werde.
Das wird schwierig, 20 Wp sind knapp 1,7 A bei vollem Sonnenschein und optimaler Ausrichtung du musst somit knapp 3 Stunden laden.... solange bleibt dir aber die Ausrichtung nicht erhalten, also brauchst du den ganzen Tag Sonne oder zumindest Licht um die Batterie zu laden....