Solarzellen & Batterien

Die Solarzellen liefern etwas Strom, wenn sie beleuchtet werden. Dies kann zum Laden der Batterie verwendet werden. Es spielt keine Rolle, ob gleichzeitig etwas anderes an die Batterie angeschlossen ist, das Strom zieht, Sie können den Strom aus den Solarzellen trotzdem effektiv nutzen. Tatsächlich ist es effizienter, die Endlast direkt mit Strom zu versorgen, als die Energie zuerst in einer Batterie zu speichern und später die Last von der Batterie versorgen zu lassen. Der Sinn der Batterie besteht darin, den Strom dann nutzen zu können, wenn er benötigt wird, und nicht nur dann, wenn die Solarzellen ihn liefern können.

Nehmen wir zum Beispiel an, die Solarzellen können bei vollem Sonnenlicht 1 A erzeugen, und diese 1 A können zum Laden der Batterie verwendet werden. Nehmen wir nun an, eine Last wird eingeschaltet, die 400 mA zieht. Die 1 A von der Solarzelle werden aufgeteilt, so dass 400 mA die Last treiben und 600 mA übrig bleiben, um die Batterie aufzuladen. Das ist vollkommen in Ordnung. Wenn die Last höher wäre als der Solarzellenstrom, würde dies immer noch funktionieren. Nehmen wir an, die Last benötigt 1,5 A. 1A davon würde direkt von der Solarzelle und 500mA von der Batterie kommen.

Mit anderen Worten, es spricht nichts dagegen, dass der Solarzellenstrom die Batterie etwas entlastet, anstatt die Batterie zu laden und dann die Batterie den Laststrom liefern zu lassen. Wie ich bereits sagte, ist das tatsächlich effizienter, da beim Speichern und beim Abrufen von Energie aus der Batterie ein gewisser Verlust entsteht.

Zu wissen, wann der Akku voll ist und was man dagegen tun kann, ist ein separates Thema. Einige Batterietypen sind ziemlich pingelig, wenn es darum geht, wie sie aufgeladen werden. Für diese benötigen Sie eine aktive Schaltung, um die Batteriespannung und möglicherweise die Temperatur zu überwachen, um zu entscheiden, mit welchem ​​​​Strom sie aufgeladen oder auf welcher Spannung sie gehalten werden soll.

Blei-Säure-Batterien sind in diesem Bereich ziemlich nachsichtig und haben kein Problem mit kontinuierlichem Laden, selbst wenn sie voll sind. Die einfachste Lösung besteht darin, die Solarzellen so anzuordnen und zu dimensionieren, dass sie nur die maximale Float-Spannung bei dem maximalen Strom erzeugen können, den die Batterie aufnehmen kann, wenn sie voll ist. Dann können Sie einfach die Solarzellen über die Batterie anschließen und fertig. Dadurch wird der Akku viel langsamer aufgeladen, als er bei niedrigem Ladezustand kann, aber es ist eine einfache Einrichtung, die ihn garantiert nicht beschädigt.

Wenn die Größe oder die Kosten des Solarpanels wichtig sind, müssen Sie die daraus resultierende Energie effizienter nutzen. In diesem Fall würde ich ein Schaltnetzteil verwenden, das von einem Mikrocontroller gesteuert wird, der berücksichtigt, welchen Strom die Solarzellen abgeben können, die Batteriespannung und möglicherweise die Batterietemperatur, um zu entscheiden, mit welchem ​​​​Strom, falls vorhanden, aufgeladen werden soll. Das wird kompliziert. Sie müssen das Batteriedatenblatt sorgfältig lesen und das Laderegime entsprechend umsetzen.

Der Strom der Solarzelle geht an die angeschlossene Last, die Batterie ist nur eine Last wie jede andere. Wenn also sowohl Ihre Last als auch die Batterie an die Solarzelle angeschlossen sind, gibt es keine Möglichkeit sicherzustellen, dass die Batterie zuerst bedient wird.
Übrigens ist dies wahrscheinlich kein gutes Setup. Zum Laden der Batterie benötigen Sie einen konstanten Strom (abhängig von der Technologie), aber Ihre Last möchte höchstwahrscheinlich eine konstante Spannung.

Diese Aufgabe ist viel komplexer als man denkt, wenn man sie richtig umsetzen will. Batteriespannung und Solarzellenspannung stimmen nicht überein, daher können Sie sie nicht direkt anschließen.

Solarzellen haben einen optimalen Wirkungsgrad - wenn Sie weniger oder mehr Strom ziehen, ist die Gesamtleistung geringer (weil A * V niedriger ist). Sie können an diesem Punkt ohne Mikrocontroller oder spezialisiertes IC nicht weiterarbeiten. Ihre Aufgabe wäre, genau diesen Strom aus der Solarzelle zu ziehen und ihn mit einem DCDC-Wandler in einen strom- und spannungsbegrenzten Modus umzuwandeln und ihn direkt an die Batterie anzuschließen.

Dann können Sie Ihre Last einfach an die Batterie anschließen - und es funktioniert automatisch - wenn die Solarzelle mehr Strom erzeugt, als die Batterie verbrauchen kann, wird sie von Ihrem Gerät verbraucht. Wenn die Batterie aufgeladen ist (DCDC ist an der Spannungsgrenze), funktioniert Ihre Last von der Solarzelle.

Der komplexeste Teil ist also dieser A & V-begrenzte DCDC und die Aufrechterhaltung des optimalen Stroms für die Solarzelle.

Sie benötigen eine Ladereglereinheit, um die Batterien aufzuladen, die es der Batterie ermöglicht, bis zu einer bestimmten Grenze aufzuladen und den Ladevorgang abzuschalten, wenn die Batterie aufgeladen ist, und auch den Ladevorgang der Batterie startet, sobald die Spannung der Batterie unter a fällt bestimmte Schwellengrenze.

Sie können die Panels nicht einfach direkt an die Batterie anschließen. Die Batterie bläst das Paneel ab, da das Paneel nachts als Last für die Batterie wirkt, da die Spannung am Paneel im Vergleich zur Batterie erheblich niedrig ist. (Potenzieller Unterschied, den du siehst, Kumpel!)