Anschluss einer Solarzelle an eine Bleibatterie

[L_B_S]

Hallo zusammen,

Aufgabe diese Solarzelle

Techn. Daten:
Leistung ca. 50 W
Leerlaufspannung 33V
Nennspannung 25 V
Nennstrom ca. 2,1 A
Kurzschluss-Strom 2,5 A

ist das Laden bzw. Ladungserhaltung einer Bleibatterie ca. 70 - 90 Ah für ein Weidezaungerät.
Natürlich gibt es dafür Regler. Meine Idee ist es, die Solarzelle aber direkt über eine Diode an die Batterie anzuschließen.
Da der Kurzschlusßstrom max 2,5 A beträgt ist eine Überladung der Batterie bei dieser Ah -Zahl nicht zu befürchten.
Was mir Sorgen bereitet ist, daß die Solarzelle bei voller Sonneneinstrahlung überlastet wird und event. Schaden nimmt.
Kennt sich dort jemand mit aus bzw. hat Erfahrungen damit ?

Gruss
Ludwig

[oglbi]

Nach meinem Verstaendnis fliesst weiter Strom in den Akku wenn die Sonne scheint und der Akku voll ist.
Das kann fuer den Akku nicht gesund sein.

Vor knapp 40 Jahren habe ich NiCd-Akkus mit einem Carreratrafo aufgeladen und die waren schwuppdiwupp kaputt.

[L_B_S]

Ja, das ist richtig. Es fließ weiterhin Strom. Aber max 2,5 A, wenn die Sonne kräftig scheint , was nicht immer gegeben ist. Bleiakku's vertragen bzw. sind rel. unempfindlich gegen Überladung. Ausserdem wird ständig Strom vom Weidezaungerät entnommen.
2,5 A ist nicht kritisch. Unterladung bzw. längere Zeit ungeladen ist ist nicht so gut für die Lebensdauer.
Die Solarzelle ist (oder könnte) das Sorgenkind sein.

[Multi-kv]

Hallo L_B_S,
nein, die Solarzelle nimmt keinen Schaden, wenn sie ständig auf Höchstlast fährt - dafür ist sie ja gebaut!
Was Schaden nimmt ist sicherlich der Bleiakku, selbst wenn er 80 Ah hat. Wenn die Sonne im Sommer 8 h ständig scheint und die Nennspannung von 25V auf eine 12 V Bleibatterie eindrischt ist das für die Zellen nicht gut! Wenn es ein Nassakku ist, wird er fröhlich gasen, die Sommerhitze wird zustätzlich zur Verdunstung beitragen, der Füllstand sinkt und die Plattenkorrosion nimmt massiv zu. Selbst wenn Du regelmässig Wasser nachkippst ist das auf Dauer nicht gut. Im späten Herbst und Winter kann man das sicherlich machen, da ist die Sonneneinstrahlung im Mittel viel geringer.
Aber: was spricht gegen einen kleinen step-down Converter, den Du für 3 Eur beim Chinesen bekommst? Ich lade meine Bleiakkus alle so

Wenn die Sonne morgens noch schwach ist oder der Himmel stark bewölkt, lasse ich den Umweg über den Step-down manchmal weg und schließe den Akku direkt an die Solarpanel an. Wenn ich es dann vergesse und die Sonne heraus kommt, brutzelt der Akku schön vor sich hin und Schwefelsäuredämpfe (Aerosole) kommen über den Überdruckschlauch heraus. Habe ein Taschentuch darunter gelegt, das schon an einer Stelle ganz zerfressen ist!

Allerdings wirst Du mit einem 50W Panel die 2,5 A praktisch nie erreichen. Bei optimaler Sonneneinstrahlung kannst Du mit 1,5 A rechnen, das relativiert die Sache wieder. Dennoch, der Leerlaufstrom bei Erhaltungsladung und ca. 14,0 V liegt bei einer guten Bleibatterie in deiner Größenordnung bei ca. 100 - 300 mA. Die 1,5A sind immer noch deutlich zuviel. Die Spannung kann dann evtl. bis 15 ... 16 V steigen, dann stellt sich ein Gleichgewicht des Gasens und Verluste ein. Auf Dauer ungünstig für die Batterie.

P.S.: Dein Solarpanel ist für diesen Zweck auch nicht ganz optimal, da relativ hohe Leerlauf-/Nennspannung. Mein 50W Panel hat eine Nennspannung von 18V bei entsprechend höherem Nennstrom. Bei schwacher Sonneneinstrahlung ist die Stromausbeute bei diesen Panels mit höherer Leerlaufspannung geringer und der Akku braucht diese hohe Spannung nicht (wird sie auch nie erreichen). Würde also in jedem Fall diesen Converter zwischenschalten - macht das Ganze auch bei wenig Sonne effektiver!

[L_B_S]

Hallo Multi-kv,

ein Danke erst einmal für die ausführliche Antwort. Mit dem Bleiakku, das sehe ich nicht so eng. Der ist gebraucht und war (fast) geschenkt. Das Gleiche gilt für die Solarzelle, ein Garantierückläufer. Mit dem step-down Converter hast du eigentlich Recht. Bin immer skeptisch bei dem China-Zeug aber ich denke, für den Preis kann man eigentlich nichts verkehrt machen.
Meintest du das: https://www.ebay.de/i/272472544878?chn= ... gJal_D_BwE
Dürfte auch ausreichend dimensioniert sein.

Gruß
Ludwig

[ferrum]

Was spricht gegen eine Ladeschlussabschaltung? Im einfachsten Fall Zener Diode Bipolartransistor und Widerstand wo den Strom einfach im Bipo verbrennt so ähnlich wie eine Crow Bar nur im Linearbetrieb.
lg ferrum

[Multi-kv]

Hallo Ludwig,

ich habe einige dieser step-down Converter aus China in kleinen Netzteilen und Ladegeräten im Einsatz und mir ist bisher noch keiner kaputt gegangen, außer bei massiven Bedienfehlern (große Batterie verpolt angeschlossen mögen die nicht
Nutze die auch täglich an meiner kleinen Solaranlage (1 x 50Wp, 2 x 120 Wp) um Akkus etc. aufzuladen (kann umschalten von parallel auf seriellen Betrieb und habe dann bis 44V Nennspannung).

Ich bevorzuge die nächste Größe: z.B. diesen : https://www.ebay.de/itm/152664756135

Noch etwas besser, da auch cc möglich ist dieser: https://www.ebay.de/itm/162716758287

Da bekommst Du für gut 3 Eur einen verlässlichen Buck-Converter mit CV/CC bis zu 9 A! Der ist zwar etwas überdimensioniert, aber effizient und zuverlässig.
Es gibt auch noch kleinere und sehr günstsige bis ca. 1 - 1,5 A, die dürften hier auch schon reichen, liegen um 1 Eur - aber denen würde ich für eine Anwendung im Freien nicht so trauen.
Mußt das Ding für draußen schon gut verpacken gegen Regen etc.
Du kannst den Converter natürlich auch ganz weglassen und im Sommer dann eine abdunkelnde Folie etc. über das Panel legen
Für Herbst- und Winterbetrieb dürfte das auch so o.k. sein, nur bei einem langen Sonnentag im Sommer würde die Batterie schon sehr leiden.
Wie hoch ist denn der Verbrauch des Weidegeräts? Wenn das im Mittel wesentlich mehr als 100-200 mA zieht, könnte es im Winter schon mal knapp werden.
An schlechten Tagen im Herbst oder Winter liegt der Ertrag eines PV-Panels oft nur bei 5-10% der Nennleistung, bei Dir also 2,5 - 5 W. Ein guter Sonnentag und die Batterie ist wieder voll,
aber 2 Wochen Regenwetter und die Batterie ist tiefentladen, was bei Bleibatterien ganz schlecht ist. Du solltest max. die Hälfte der Kapazität entnehmen, die Spannung sollte für eine 12V
Batterie nicht unter 11V fallen. Da könnte man über Z-Diode und Mosfet auch eine einfach Tiefentlade-Schutzschaltung bauen. Aber die Frage ist natürlich, was schlimmer ist:
Tiere ausgebüxt oder Batterie defekt?

[oglbi]

Wie stabil ist denn die Ausgangsspannung bei diesen step down wenn die Eingangsspannung um 10V schwankt?

[Multi-kv]

Naja, bei step-down ist die Ausgangsspannung natürlich immer niedriger als die Eingangsspannung, i.d.R. so um die 1,2 - 1,5V.
Solange die Eingangsspannung entsprechend über der eingestellten Ausgangsspannung ist, bleibt die Spannung stabil.
Aber eine Solarzelle bricht ja auch spannungsmässig ein, wenn sie stärker belastet wird. Je nach Sonnenleistung sinkt dann natürlich auch
die Ausgangsleistung und Spannung.
Aber das ist bei einer Bleibatterie ja recht unkritisch. Für die Nacht braucht es aber eine Diode, sonst entlädt sich die Batterie wieder langsam.
Der Effizienz halber am besten eine Schottky-Diode, allerdings haben die auch einen etwas höheren Sperrstrom, d.h. einige mA können trotzdem zurückfließen.
Da die Zelle ja genug Nennspannung liefert, also doch besser ne normale Si-Diode.

[kilovolt]

Eine Solarzelle verhält sich wie eine (nichtideale) Stromquelle und kann dauerhaft kurzgeschlossen werden, ohne dass irgendwas passiert. Das Verhalten als Stromquelle bedeutet in der Praxis, dass der Kurzschlussstrom kaum höher liegt als der Nennstrom im idealen Betriebsbereich, deshalb ist eine Überlast gar nicht möglich.

Das, was die Solarzelle nach Jahren resp. Jahrzehnten altern lässt, ist wohl vorallem die UV-Strahlung der Sonne und allgemeine Witterungseinflüsse.

Gruss kilovolt

[L_B_S]

Hallo zusammen,

@ferrum
ist eigentlich nicht für mich, ist ein guter Bekannter von mir mit 'ner Viehweide, die etwas abseits liegt. Da wollte ich ich keinen großen Aufwand betreiben.


Er schaut dort mindestens alle 2-3 Tage vorbei und kann daher die Batterie überprüfen, wg Tiefentladung. Und wenn diese wirklich mal stark entladen ist,
muss er es so machen wie immer....mitnemen und an das Ladergerät.
Der Hintergrund ist der: er hatte sich vorher im Netz eine Windturbine gekauft https://www.ebay.de/i/254043299869?chn= ... 1&mkcid=28
weil dort immer etwas Wind geht.
Eigentlich guter Preis und auch solide gebaut (für ein China-Produkt jedenfalls), keine Frage. Aber ehe die sich dreht, muss schon Katrina über's Land fegen. Und was die Leistung angeht, ....gewaltig hochgestapelt.
Fall's die zufällig jemand in's Auge gefasst hat; blos die Finger davon lassen.

Gruss
Ludwig

[oglbi]

Das liegt an der Physik. Die Geschwindigkeit geht in der dritten Potenz ein.
Halbe Geschwindigkeit ist 1/8 der Leistung.

[L_B_S]

Noch einmal auf die Windturbine zurück zu kommen....

Das liegt an der Physik. Die Geschwindigkeit geht in der dritten Potenz ein.
Halbe Geschwindigkeit ist 1/8 der Leistung.

Das Ding kam mir von vorn herein suspekt vor. Man kann ja nun nicht erwarten, dass jemand vorher Physik studiert bevor er so eine Turbine kauft.
Allerdings werden manche Produkte in der Leistungsfähikeit derart "schön geredet" beworben, dass es für mich schon an Verbrauchertäuschung grenzt.
Hier noch so ein Beispiel: https://www.ebay.de/itm/273453325509?va ... gKOz_D_BwE

[oglbi]

Dass die Geschindigkeit in der dritten Potenz eingeht weiss ich auch erst seit gestern als ich nachgelesen habe.
Dass das Verhaeltnis expotentiell sein muss kann man sich aber denken wenn man in seinem Leben schonmal Fahrrad gefahren ist.
13m/s sind 47 km/h. Der Arbeitspunkt ist fuer 'etwas Wind' schon sportlich.

[ferrum]

@ferrum
ist eigentlich nicht für mich, ist ein guter Bekannter von mir mit 'ner Viehweide, die etwas abseits liegt. Da wollte ich ich keinen großen Aufwand betreiben.

Großer Aufwand ist das nicht Zener Diode in Serie Mit einem Widerstand an die Batterie. Spannung von der Zener diode muss ca. 0,7V kleiner sein als die Ladeschlussspannung. R 100 Ohm gegen Masse. Basis von einem Ausreichend dimensionierten Bipolartransistor 2N3055 oder so an den Mittelabrgriff von Zener Diode und Widerstand Emmitter an Masse Collector an Vcc von der Batterie. Noch ein Passender Kühlkörper für den Bipo und Fertig. Mit Kühlkörper sind das 4 Bauteile die normalerweise irgendwo rumliegen.

lg ferrun