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Ghost

21.08.2009 14:39


Einsatz von Solarzellen im Schiffsmodellbau

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Moin moin Zusammen


Angeregt durch Teddys kleinen Schreibexses hab ich auch mal etwas im Forum gestöbert und bin dabei mal wieder auf diesen schon etwas älteren  



Die Idee ist zwar nicht neu aber könnte man nicht auch Solarzellen direkt auuf einem Funktionsmodell verwenden ohne das es groß der Optik schadet wenn das Modell den eine entsprechende größe hat.

Bei einem Modellen wie z.B. meiner Tesla das über ein recht großes Arbeitsdeck verfügen wäre es doch möglich dort Solarzellen anzubringengen und mit dem so gewonnenen Strom den Fahrakku zu Laden.



Das man auf diese Art das Modell nicht komplett versorgen kann ist mir schon klar aber müßte es nicht reichen um die Fahrzeit eines Schiffmodells zu verlängern, den gerade mit Funktionsmodellen ist man ja des öfteren auch langsam unterwegs oder man liegt gestoopt "vor Anker"? :wink: 





Euer Ghost


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Teddy

21.08.2009 14:54



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Was ich mir gedacht habe ist, Solarzellen auf mein Hafenmodul zu bauen. Damit könnte ich, zumindest ist das mein Grundgedanke an dieser Stelle, das Modul den Tag über aufladen, damit ich Abends, wo wahrscheinlich am meisten Strom benötigt wird, genug Strom zuverfügung habe.

Auf Schiffen, wenn es nicht selbst entworfene Schiff sind, wirkt es meiner Meinung nach, zu sehr als Fremdkörper.


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Ghost

21.08.2009 16:32



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Moin Kai 


Die Idee mit den Solarzellen auf den Hafenmodulen find ich Klasse und sollte auch funktionieren denn man hat ja in der Regel eh keine großen verbraucher im Hafen.


Beim manchen Schiffen könntest du aber recht haben das es etwas befremdlich aussieht wenn man anstelle des normalen Decks nur dunkle Solarzellen sieht.
Ich könnte mir aber vorstellen das es auf dem Wasser schon weniger auffallen würde und man könnte das Solardeck zur Not auch so bauen das man es abnehmen kann.




Ghost


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Loeffel

21.08.2009 21:36



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Den Fahrakku laden sehe ich als problematisch an. Denn Du ziehst ja gleichzeitiges ein Vielfaches an Strom aus dem Akku. Ich glaube auch nicht, dass Du die Fahrzeit, wenn Du dieses Problem gelöst hast merklich verlängern kannst.

Den Empfängerakku oder den Akku für die Beleuchtung und solche Funktionien dann schon eher.


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Ghost

21.08.2009 21:42



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Ich würde mal sagen wenn es bei der Pollux mit dem Solar-Schleppkahn klappt sollte das auch bei anderen Modellen klappen!



Ghost


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Loeffel

21.08.2009 22:09



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Klappen ja, aber bei den Stromaufnahmen nahezu sinnlos. Eine Pollux braucht nicht viel.


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Ghost

21.08.2009 22:28



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Moin Loeffel 


Du scheinst nicht den ganzen Sinn zu verstehen, es geht nicht darum den Stromverbrauch während der Fahrt zu decken den dafür hat man ja den Akku!

Aber man könnte den Akku in Ruhezeiten auf dem Wasser z.B. im Hafen wieder aufstocken.



Ghost


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Loeffel

21.08.2009 22:55



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Das ist mir schon klar, aber das ganze ist eine simple Rechenaufgabe.

Nehmen wir an, Dein Fahrakku hat 8Ah. Nehmen wir weiterhin an, Du hast ein Solarmodul mit 800mA. Dann sind das, na? Genau 1/10C und bei dieser Ladung brauchst Du 12-14h um den Akku aufzuladen.

Nehmen wir also weiterhin an, Du bist ca. 4h auf dem See. Davon fährst Du 2h. (Ob Du laden kannst während Du fährst weiß ich nicht, das ist etwas was jemand sagen muss, der sich damit auskennt. Es ist ja etwas anderes einen Akku laden, wenn man dies mit Überschussenergie macht, als wenn man zu wenig hat.)

Nehmen wir nun an, Du kannst mit diesem Akku diese 4h fahren. Dann würdest Du, mit viel Glück 1h rausholen, allerdings ist es wohl eher so, dass Du für diese 4h bei einem großen Schiff wohl eher 16Ah und das Solarmodul bringt nur im Idealfall volle Leistung. Dann sind es eher so etwa 15Minuten,  die Du dazu gewinnst. Nicht wirklich viel für so einen Pott.


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Teddy

22.08.2009 07:46



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Vielleicht kann man da ja ne andere Lösung finden. ;-) Ich bin jetzt kein Elektroniker, aber es müsste doch eigentlich möglich sein, den Strrom der Solatzelle als Ergänzung zu nehmen, oder? So könnte man zwar den Akku nicht aufladen, aber die Laufzeit etwas verlängern.

Aber warum musst das ausgerechnet auf den Boot sein? Macht am Land doch mehr Sinn. Akku ausbauen, an eine Landstation anschließen und aufladen. So oft wie die Ghost im Wasser war, wird das ja sonst eh nie was.  :undweg:


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Ghost

22.08.2009 09:02



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Moin Kai


Ich glaube du meinst meine Tesla den eine Ghost habe ich nicht.  :wink:  :pfeif: 

Die Idee mit den Solarzellen ist ja nicht nur für die Tesla sondern eher allgemein gedacht. 

Aber ich werd ja wohl auch nicht immer probleme mit dem Antrieb der Tesla haben so das sie irgendwann auch länger auf dem Wasser bleiben kann.


Ghost


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Teddy

22.08.2009 09:43



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Ach, ja ich meinte die Tesla. :D


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Gast

22.08.2009 12:06



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Moin Jörg

Habe für dich mal einen kleinen Test gemacht und es schnell mal ausgearbeitet.

Aus einem Taschenrechner entfernte ich das Objekt der Begierde.  
Natürlich möchte ich kein Ökoschwein sein, das einen ganzen Taschenrechner wegwirft, nur um an die Solarzelle zu kommen. So baute ich den Rechner wieder zusammen, und bis seine chemische Batterie erschöpft ist, darf er noch weiterrechnen.

Da ist sie nun. Man erkennt deutlich, dass 4 Einzelzellen in Reihe geschaltet wurden. Damit ist die erzielbare Spannung hoch genug, um einen PIC zu betreiben. 

Allerdings hat jede Zelle nur ca. 0,5 qcm Fläche. Die Stromausbeute wird also gering sein.

http://forum.modellkapitaene.net/images/article/solarzelle.jpg

Große Solarmodule haben normalerweise eine recht konstante Ausgangsspannung (ca. 0,5V pro Zelle) die über große Lastbereiche recht konstant bleibt, bevor sie schließlich recht plötzlich unter Überlast zusammenbricht. Der Überlastpunkt hängt von der momentanen Beleuchtung des Modules ab. Mein Kleinmodul verhielt sich aber anders. 

http://forum.modellkapitaene.net/images/article/1diagramm.gif

Die blaue Linie zeigt den Spannungswert, welcher von Laststrom des Verbrauchers abhängig ist, bei konstanter (recht hoher) Beleuchtung an. Das Modul verhält sich also eher wie eine Konstantspannungsquelle mit sehr hohem Reihenwiderstand. Der errechnete Innenwiderstand ist mit der pinkfarbenen Linie dargestellt, und über weite Bereiche recht konstant bei 3 bis 4 kOhm.
Die gelbe Linie ist der Versuch, ein dem Solarmodul nahekommendes Ersatzschaltbild zu entwickeln. Es ist die errechnete Ausgangsspannung einer 2,25 V-Quelle mit einem 3,4 kOhm Reihenwiderstand. In weiten Bereichen verhält es sich sehr ähnlich dem Solarmodul.
Der Innenwiderstand des Solarmoduls wird von der einfallenden Lichtstärke verändert. Eine hohe Lichtstärke resultiert in einem kleineren Innenwiderstand, während eine geringere Lichtstärke den Innenwiderstand erhöht.

http://forum.modellkapitaene.net/images/article/2diagramm.gif

Hier sieht man die vom Solarmodul abgegebene elektrische Leistung bei unterschiedlicher Belastung. Die meiste Energie (fast 0,4mW) gewinnt man aus dem Modul, wenn die Spannung schon auf nur noch 1,3V zusammengebrochen ist. Diese Spannung ist aber für viele Verbraucher schon zu klein.

Bei Modulspannungen über 2V können nur Leistungen unter 0,2 mW entnommen  werden.
Alles in allem liefert das Modul nicht viel Energie. Wenn die Spannung noch im nutzbaren Bereich liegen soll, lassen sich nur wenige 10 µA Dauerstrom entnehmen. Das reicht gerade einmal für einen PIC12F629 im LP-Mode (32kHz) ohne WDT. 
 
Wenn der PIC aber nur gelegentlich für kurze Zeit aus dem SLEEP geholt werden soll, bietet es sich an, die Energie des Solarmoduls in einem Goldcap zu speichern. Dann kann kurzzeitig deutlich mehr Strom zur Verfügung gestellt werden. Da das Modul in Dunkelheit aber keinen extrem hohen Innenwiderstand besitzt, muss es über eine Shottky-Diode mit dem Goldcap verbunden werden, um die Entladung des Goldcap über das Solarmodul bei Dunkelheit zu verhindern. 
Falls die Gefahr besteht, dass der Goldcap über seine Nennspannung geladen wird, kann man parallel zum Goldcap eine Reihenschaltung mehrerer LEDs anschließen. Die müssen so ausgewählt werden, dass sie knapp unterhalb der Goldcap-Nennspannung leitend werden. LEDs haben hier (meiner Erfahrung nach) bessere Eigenschaften als Z-Dioden.

http://forum.modellkapitaene.net/images/article/lader.gif

Es gibt kleine Zellen die sind nur 37 x 66 mm haben 8V und 44 mA
Also für Fahraccu´s bringen sie nichts. Und nur für Belecuhtungsakku´s solange 
Du nur mit Fahrlicht Stb, Bb, Top, Hecklicht fährst. Das könnte gehen, aber um Solarzellen für den ganzen Erhalt der Akku´s zu benutzen, so groß kannst Du nicht bauen, da macht Deine kleine Schätze ich mal Ärger.

Anhang zum Goldcap:

Ein Gold-Cap ist ein Doppelschicht-Kondensator. Der Doppelschicht-Kondensator wurde 1972 von der Firma Panasonic entwickelt und 1978 auf den Markt gebracht. Von einigen Herstellern wird er unter der Bezeichnung Super-Cap gehandelt. Die Bezeichnung Gold-Cap ist der Handelsname dieses Kondensators und ein Warenzeichen der Firma Panasonic. Cap ist die Abkürzung für Capacitor (= Kondensator). Das Gold bezieht sich auf die verbale Vergoldung dieses Kondensators. Gold ist in diesem Kondensator nicht enthalten.
Der Gold-Cap ist von seinen Eigenschaften her zwischen Elektrolytkondensatoren und wiederaufladbaren Akkus angeordnet. Durch sie wurden einige Anwendungen erst möglich. Sie sind trotz ihrer hohen Kapazität besonders klein. Die Spannungsfestigkeit ist nicht besonders hoch. Sie liegt bei wenigen Volt. Der Gold-Cap eignet sich jedoch wegen seiner hohen Kapazität als Überbrückungsspannungsversorgung. In Geräten in denen Daten bei ausgeschaltetem Zustand erhalten bleiben sollen, ist er besonders geeignet.
Die Lebensdauer des Gold-Cap ist auf 8 bis 10 Jahre begrenzt. Die Lebensdauer reduziert sich schneller, wenn die Betriebstemperatur höher liegt als erlaubt. Oder wenn häufig hohe Ströme entnommen werden. Dann tritt mit der Zeit ein Kapazitätsverlust auf. Ein Gold-Cap eignet sich dann am besten, wenn er selten mit geringem Strom entladen wird.
Vom elektronischen Prinzip her hat ein Doppelschicht-Kondensator keine Polarität. Diese kommt bei der Fertigung hinzu. Deshalb muss auf die Polung geachtet werden. Bei dauerhafter Falschpolung wird der Gold-Cap zerstört, aber er explodiert nicht.


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PeterS

02.09.2009 23:18



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Schon etwas spät dran, aber trotzdem noch meinen Senf dazu:

Hab mir da auch schon Gedanken drüber gemacht, doch immer wieder verworfen. Der Wirkungsgrad der Zellen ist einfach noch zu schlecht.

-Ein positives Experiment von Klaus -dem ich nie eine Chance gegeben hätte- aus dem parallel-Universum:
Eine Nautic (mit fast ohne Akku). angetrieben von 8W Solar auf (vermutlich) einem Glockenanker von Faulhaber.
Scheint prima zu funktionieren, ist allerdings einiges an Elektrik mit drin...

- noch ein Experiment von mir: eine Brunnenpumpe, die per 5W-Solarzelle in Intervallen Grundwasser pumpt. Seit Jahren problemlos mit einem Pufferakku 12V/17Ah. Keine Elektronik ausser der Schottky-Diode.


Worüber man sich jetzt eben Gedanken machen muß:
Wieviel von meiner Boots-Oberfläche will ich mit Zellen zupflastern?
Und wir reden hier jetzt nicht von 0,4 mW, sondern von hmm.. 5-10W
Meine Motoren brauchen (sparsame!) ~70W, und wenn ich das auch nur zum Teil kompensieren will, brauchts eben Fläche.
Ein 50W-Solarmodul ist heute immer noch ~1/3qm groß...

Zum Thema Eektrik:
Wenn der Ladestrom der Solarzelle unter 10/C bleibt, brauchts eigentlich keine beondere Elektrik. Die Schottky-Diode sollte rein, damit sich der Akku nicht über die Solarzellen entladen kann. Die typischen Solar-Pannels liefern Ausgangsspannungen bis ~18V. Der Srom stellt sich dann bei einem Blei-Akku mehr oder weniger selbst ein. (Lipos da mal ausgenommen)

Unterm Strich:
Man kann sicher ~20-40% Fahrzeit verlängern, muß aber sein Arbeitsdeck mit Zellen zubauen...


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Ghost

03.09.2009 00:30



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Moin Peter


Das Projekt von Klaus kenn ich den von ihm hab ich auch schon ein paar Tipps bekommen, nur schade das ihm seine Nautic vor kurzem gekentert und gesunken ist.


Aber wie du schon geschrieben hast hängt es immer davon ab wieviel Fläche man mit Solarzellen bestücken kann und will und wieviel der Antrieb benötigt, leider habe ich derzeit kein Messgerät mehr um das mal bei mir festzustellen.



Ghost

