Solar-Messungen

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 Vorgestellt wird ein kleines Projekt mit einem Arduino Duemilanove mit zusätzlichem DataLogger-Shield und einer passenden IO-Erweiterung um 4 analoge Kanäle zu erfassen und zusammen mit Datum und Uhrzeit im offline-Betrieb auf einer handelsüblichen SD-Speicherkarte zwischenzuspeichern.

Details zum Projekt wie genaue Beschreibung, Schaltpläne, Bestückungspläne, Messaufbau, Sourcecode, PC-Anwendung, Messkurven und detaillierte Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse sind den Projektunterlagen entnehmbar. Diese sind über den Downloadbereich verfügbar.

Hier nur auszugsweise der fertig aufgebaute Datenlogger als Foto sowie exemplarisch eine aufgenommene Messkurve vorab.

 

Exemplarisch eine der gemessenen Kurven:

Rahmenbedingungen zum Projekt:

Effekte durch nichtlinearen Innenwiderstand der Solarzelle und geringfügige Fehlanpassung durch nicht optimal gewählten Lastwiderstand bleiben hier unberücksichtigt, da diese Verhältnisse auch in der Praxis auftreten (z.B. vollen, teilentleerten, leeren Akku mit unerschiedlichen Spannungen, während dieser von der Zelle geladen wird). Zudem sind diese Faktoren ausschließlich für die maximale abgebbare Leistung der Zelle von Bedeutung und nicht für die grundsätzlichen Veränderungseffekte durch Umweltbedingungen, um die es hier im vorliegenden Projekt primär geht.

Hier sind noch die Ergebnisse der Auswertungen aufgelistet.

  •  Die nominale Leistung der Solarzelle wird nicht erreicht (auch nicht, wenn die Zelle zum Test manuell so gegen die Sonne positioniert wurde, dass die Sonnen-Einstrahlung senkrecht erfolgte, der Wert stieg zwar, erreichte aber in unseren Breiten nicht die Hersteller-Angaben).
  • Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung auf die Solarzelle hat enorm großen Einfluss auf die Leistung der Solarzelle. Auch auf einem Dach montierte Solarpanels können somit nur suboptimal arbeiten. Derartige Zellen können ja nicht gegenüber dem Sonnenstand nachgeführt werden!
  • Jede geringste Abschattung (z.B. durch Bewölkung) läßt die produzierte Leistung der verwendeten Solarzelle sofort einbrechen (0,85 W zu 0,02 W, d.h. im Verhältnis 42,5 zu 1 oder von relativen 100% auf 2,4%)!
  • Der jahreszeitlich bedingte Einfallswinkel senkt das maximal gewinnbare Enegieniveau von Solarzellen gegenüber dem Maximum während der Sommerzeit stark ab.
  • Die jahreszeitlich bedingte Bewölkung in unseren Breiten mindert die theoretisch mögliche Leistung weiter stark ab!
  • Nur 3 Monate im Jahreszeitablauf machen schon weit mehr als 1/3 weniger maximale Leistung im Tagesverlauf aus! Berücksichtigt man die oben aufgeführten, in unseren Breiten üblichen  Bewölkungseffekte, verstärkt sich dieser Erffekt zusätzlich.
  • Die Messergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Dimensionierung von solargestützten Stromversorgungsanlagen und sind teilweise doch sehr ernüchternd!

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