Dimensionering av solpanel och batteri?
-
- Inlägg: 8
- Blev medlem: 23 oktober 2011, 19:11:34
- Ort: Åre
- Kontakt:
Dimensionering av solpanel och batteri?
Hej,
jag har byggt ihop en liten enkel vindmätare för att kunna sätta upp ett antal för att mäta vinden på olika platser för oss som håller på med kiting på snö. På flera platser har vi tillgång till 220V men det är också flera platser som vi mäta på där det inte finns ström att tillgå så har börjat titta på möjligheterna att driva vindmätaren med en solcell. Och som någon uttryckte här på forumet är det lite av "extremsport" att välja solcellsdrift men passar ju bra för kiting då:)
Jag tänkte jag skulle försöka ta reda på så mycket som möjligt innan jag köper in något istället för att chansa men har haft svårt att hitta någon bra genomgång på vad man skall ta i beaktning etc. Självklart spelar det roll var man befinner sig och när på året. Nu vill ju vi helst få mätvärden hela året runt och vi skall börja med att placera ut mätare kring Åre så det finns iaf lite sol vintertid även om det inte är mycket ljus i december/januari. Och där får man kanske helt enkelt inse begränsningen eller kompletterar med en mindre vindsnurra för vind har vi gott om:)
Min vindmätare är rätt lik den blastur bygger. En arduino som microcontroller och en GSM/GPRS shield för kommunikation samt en enklare typ av givare för vindhastighet och riktning. För att få en uppfattning om förbrukningen med nuvarande kod(skickar data var 5:e minut, GSM modulen påslagen hela tiden) så kopplade jag in den till en fulladdad 3000 mAh LiPol cell(med 5V spänningsreg) och lät den köra tills den dog. Jag fick ut ca 25 timmars körtid, vilket ger ca 120 mA strömförbrukning. Så med detta har jag en bra grund på vad jag maximalt behöver. Själva GPRS modulen kan dra upp mot 2A men vad jag fått fram genom att skumma igenom databladen för den samt att det fungerar bra och stabilt att driva hela enheten via USB så har shield kretskortet komponenter för att hantera peak strömmarna på 2A så att det räcker med USBens max på 500mA. Så klarar jag max leverera 500mA och kontinuerligt 120mA så bör jag vara hemma.
Så då är den stora frågan hur stor solcell behövs samt hur mycket kapacitet i batteriet? Egentligen behöver jag ju bara dimensionera för absolut sämsta fallet, vilket för all del här uppe är nästan så gott som mörker:( Jag har sett att tex Conrad säljer en del solceller och har tex en 20W panel för 600 kr. 20W värdet mäts har jag sett vid 100000 lux vilket vi tydligen bara har på midsommarafton:) Men hur ser effektkurvan ut för sådan här solcell ut?
Hittade weatherspark.com som har en massa väderstatistik för olika platser runtom i världen. Vet inte exakt hur man skall använda denna information men intressant att se data så som molnighet tex.
Om jag kan få fram effektkurvan(eller räcker det bara att använda verkningsgraden för solcelle?) samt få fram information om hur mycket infallande energi jag kan få vid dessa breddgrader så borde jag kunna få fram ett idealfall om det nu skulle vara klart väder hela året. Någon som vet var eller hur man kan räkna ut infallande energi vid olika breddgrader?
Amerikanska National Renewable Energy Laboratory(NREL) har en kalkylator för att räkna ut storlek på solpaneler för att driva hus så lite större skala men gör man deras beräkning får man även fram en lista per månad för infallande energi som man borde kunna nyttja. Kan beräkna en solcells verkningsgrad utifrån de värden som presenteras i databladen? För då bör jag kunna omvandla tabellen NREL till Wh och på så sätt få en uppfattning hur mycket energi som skulle tillföras ett batteri. Och sedan borde det väl bara vara att räkna ut hur stort batteri jag behöver för att inte drabbas av negativ energibalans(molnighet inte beaktad), eller?
Många frågor men hoppas det finns lite personer med erfarenhet här på forumet att räkna på detta och som kan ge lite råd och tips. Tack på förhand,
/Karl-Petter
jag har byggt ihop en liten enkel vindmätare för att kunna sätta upp ett antal för att mäta vinden på olika platser för oss som håller på med kiting på snö. På flera platser har vi tillgång till 220V men det är också flera platser som vi mäta på där det inte finns ström att tillgå så har börjat titta på möjligheterna att driva vindmätaren med en solcell. Och som någon uttryckte här på forumet är det lite av "extremsport" att välja solcellsdrift men passar ju bra för kiting då:)
Jag tänkte jag skulle försöka ta reda på så mycket som möjligt innan jag köper in något istället för att chansa men har haft svårt att hitta någon bra genomgång på vad man skall ta i beaktning etc. Självklart spelar det roll var man befinner sig och när på året. Nu vill ju vi helst få mätvärden hela året runt och vi skall börja med att placera ut mätare kring Åre så det finns iaf lite sol vintertid även om det inte är mycket ljus i december/januari. Och där får man kanske helt enkelt inse begränsningen eller kompletterar med en mindre vindsnurra för vind har vi gott om:)
Min vindmätare är rätt lik den blastur bygger. En arduino som microcontroller och en GSM/GPRS shield för kommunikation samt en enklare typ av givare för vindhastighet och riktning. För att få en uppfattning om förbrukningen med nuvarande kod(skickar data var 5:e minut, GSM modulen påslagen hela tiden) så kopplade jag in den till en fulladdad 3000 mAh LiPol cell(med 5V spänningsreg) och lät den köra tills den dog. Jag fick ut ca 25 timmars körtid, vilket ger ca 120 mA strömförbrukning. Så med detta har jag en bra grund på vad jag maximalt behöver. Själva GPRS modulen kan dra upp mot 2A men vad jag fått fram genom att skumma igenom databladen för den samt att det fungerar bra och stabilt att driva hela enheten via USB så har shield kretskortet komponenter för att hantera peak strömmarna på 2A så att det räcker med USBens max på 500mA. Så klarar jag max leverera 500mA och kontinuerligt 120mA så bör jag vara hemma.
Så då är den stora frågan hur stor solcell behövs samt hur mycket kapacitet i batteriet? Egentligen behöver jag ju bara dimensionera för absolut sämsta fallet, vilket för all del här uppe är nästan så gott som mörker:( Jag har sett att tex Conrad säljer en del solceller och har tex en 20W panel för 600 kr. 20W värdet mäts har jag sett vid 100000 lux vilket vi tydligen bara har på midsommarafton:) Men hur ser effektkurvan ut för sådan här solcell ut?
Hittade weatherspark.com som har en massa väderstatistik för olika platser runtom i världen. Vet inte exakt hur man skall använda denna information men intressant att se data så som molnighet tex.
Om jag kan få fram effektkurvan(eller räcker det bara att använda verkningsgraden för solcelle?) samt få fram information om hur mycket infallande energi jag kan få vid dessa breddgrader så borde jag kunna få fram ett idealfall om det nu skulle vara klart väder hela året. Någon som vet var eller hur man kan räkna ut infallande energi vid olika breddgrader?
Amerikanska National Renewable Energy Laboratory(NREL) har en kalkylator för att räkna ut storlek på solpaneler för att driva hus så lite större skala men gör man deras beräkning får man även fram en lista per månad för infallande energi som man borde kunna nyttja. Kan beräkna en solcells verkningsgrad utifrån de värden som presenteras i databladen? För då bör jag kunna omvandla tabellen NREL till Wh och på så sätt få en uppfattning hur mycket energi som skulle tillföras ett batteri. Och sedan borde det väl bara vara att räkna ut hur stort batteri jag behöver för att inte drabbas av negativ energibalans(molnighet inte beaktad), eller?
Många frågor men hoppas det finns lite personer med erfarenhet här på forumet att räkna på detta och som kan ge lite råd och tips. Tack på förhand,
/Karl-Petter
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
120mA kontinuerligt är mycket!
Själv hade jag sett till att minska strömförbrukningen först och främst och det finns det fler anledningar till:
* Det ger mindre solceller.
* Det ger mindre vindkraftstorlek.
* Ackumulatorn ger längre drifttid vilket är bra som reserv.
Att sända data var 5'te minut behövs inte, det går lika bra att sända var 10'onde minut och då med data för varje 5 minut ändå. Då kan man stänga av GSM-modulen mellan dessa sändningar.
Sedan ska spänningsregulatorn såklart vara av switch-typen för att få bra verkningsgrad.
Strömtopparna kan man klara med kondensatorer. Jag tror inte att det är GSM-modulen som är en så stor strömbov ensamt så du bör kolla vilka delar som drar vad.
Själv hade jag sett till att minska strömförbrukningen först och främst och det finns det fler anledningar till:
* Det ger mindre solceller.
* Det ger mindre vindkraftstorlek.
* Ackumulatorn ger längre drifttid vilket är bra som reserv.
Att sända data var 5'te minut behövs inte, det går lika bra att sända var 10'onde minut och då med data för varje 5 minut ändå. Då kan man stänga av GSM-modulen mellan dessa sändningar.
Sedan ska spänningsregulatorn såklart vara av switch-typen för att få bra verkningsgrad.
Strömtopparna kan man klara med kondensatorer. Jag tror inte att det är GSM-modulen som är en så stor strömbov ensamt så du bör kolla vilka delar som drar vad.
-
- Inlägg: 8
- Blev medlem: 23 oktober 2011, 19:11:34
- Ort: Åre
- Kontakt:
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Jag kan inte påverka förbrukningen mycket annat än att slå av och på gsm modulen för som jag skrev är det en färdig arduino och shield till den. Visst jag skulle kunna se till att inte blinka med ngr lysdioder men det kommer inte ge mkt insparat....
Jag vill heller inte lägga allt för mycket tid på att optimera upp koden, det är redan rätt tajt att få in en REST klient i den. Och varje nytt AT kommando jag måste tillföra snor av det lilla ram jag har så just nu lägger jag hellre tid, energi och pengar på att lösa energiförsörjningen. Alltså att hantera av och påslagning av gsm modulen gör att jag hamnar mkt nära min ram gräns vilket riskerar hela enhetens stabilitet. Så om jag verkligen inte måste låter jag gärna bli att implementera det.
Så tillbaka till huvudfrågorna:) Hur går jag tillväga för att dimensionera solcell och batter? Det problemet kommer kvarstå även om jag drar 12mA.
Jag vill heller inte lägga allt för mycket tid på att optimera upp koden, det är redan rätt tajt att få in en REST klient i den. Och varje nytt AT kommando jag måste tillföra snor av det lilla ram jag har så just nu lägger jag hellre tid, energi och pengar på att lösa energiförsörjningen. Alltså att hantera av och påslagning av gsm modulen gör att jag hamnar mkt nära min ram gräns vilket riskerar hela enhetens stabilitet. Så om jag verkligen inte måste låter jag gärna bli att implementera det.
Så tillbaka till huvudfrågorna:) Hur går jag tillväga för att dimensionera solcell och batter? Det problemet kommer kvarstå även om jag drar 12mA.
-
- Inlägg: 8
- Blev medlem: 23 oktober 2011, 19:11:34
- Ort: Åre
- Kontakt:
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Tack, den kalkylatorn har jag sett och testat men tycker jag får konstiga värden och lite osäker på vad jag skall mata in. Tex anger jag 12V, 28 dagar, väljer februari, samt anger 1 st 0.6W enhet i 24h så får jag att panelen behöver va för södra, mellersta och norra sverige, 30W, 20W och 60W. Väljer jag december får jag däremot 15W, 20W och 30W. Tycker det verkar bra konstigt att jag i feb behöver mer effekt i södra sverige än i mellersta? Mindre moln??? Och att man i december klarar sig på halva effekten i södra sverige i december jmf med februari?
Och januari verkar det inte gå att driva något alls, får infinity på panelen för alla delar av sverige. Tar man dock och kollar NREL:s tabell som jag länka till tidigare så ser man att mängden infallande energi för östersund är nästan tre ggr så stor i januari(0.55) jämfört med december(0.22) så då undrar man ju vad som ligger bakom när den kalkylatorn säga att det går bra med 20W i december men det inte alls går i januari?
/Karl-Petter
Och januari verkar det inte gå att driva något alls, får infinity på panelen för alla delar av sverige. Tar man dock och kollar NREL:s tabell som jag länka till tidigare så ser man att mängden infallande energi för östersund är nästan tre ggr så stor i januari(0.55) jämfört med december(0.22) så då undrar man ju vad som ligger bakom när den kalkylatorn säga att det går bra med 20W i december men det inte alls går i januari?
/Karl-Petter
-
- Inlägg: 7166
- Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
- Ort: Jamtland
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Tyvärr kan jag inte hjälpa dig med dimensioneringen. Däremot ska jag hålla med Icecap, varje sparad mA är viktig.
Förmodligen vill du ha lite olika placeringar i höjdlägen. Då uppstår ett nytt problem. Nedisning. Speciellt på högre höjd är det en extrem nedisning i Åretrakten. När isen har fått tag i solpanelen reflekteras bara solstrålarna och snön tinar svårligen bort. Vikten av isen kan bli avsevärd och göra att solcellerna bryts sönder speciellt vid extrem vind.
Förmodligen har du vetskap om detta redan, men jag tänkte att det kan vara bra att påminna.
Förmodligen vill du ha lite olika placeringar i höjdlägen. Då uppstår ett nytt problem. Nedisning. Speciellt på högre höjd är det en extrem nedisning i Åretrakten. När isen har fått tag i solpanelen reflekteras bara solstrålarna och snön tinar svårligen bort. Vikten av isen kan bli avsevärd och göra att solcellerna bryts sönder speciellt vid extrem vind.
Förmodligen har du vetskap om detta redan, men jag tänkte att det kan vara bra att påminna.
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Karl-Petter: Förstå mig rätt men detta är just ett typexempel på att detta att använda "out of the box"-enheter är enkelt - men att resultatet blir ack så fel...
Du har alltså en ganska avancerat funktion med speciella behov - men din enhet klarar knappas att uppfylla dessa behov.
Fördelen med lågt strömförbrukning är just att skulle panelerna isa igen kan en vettig ackumulator klara driften under kanske 10 dygn. Panelen behöver inte heller bli så fysisk stor vilket är viktigt med tanke på vinden och krafterna den kan påverka med.
Det finns alltså helt enkelt rikligt med anledning till att omdesigna enheten.
Sedan vet jag att GSM-modulen inte drar speciellt mycket ström om man använder de energisparlägen som finns, mobiltelefoner har ju sedan länge haft passningstider på veckor ibland så projektet är i grunden fel designat, vara sig i mjukvara som i hårdvara.
Men rent praktisk: i norra delen av Sverige ska du ha väldigt stora paneler då det är så lite ljus så sällan på vintern. Detta betyder också att du måste ha en laddningsreglering också, annars bränns ackumulatorn upp på sommaren.
Exakt storlek på panelen för norra Sverige vill jag inte sia om men 60W låter lite snålt för mig... Sedan "måste" du ha en ackumulator med kapacitet för minst två dygns drift och helst 5 dygn - och där kommer rätt design in igen...
Och ja, jag har pillat lite med sådant i mitt jobb, alltså solpanel, elektronik och drifttider.
Du har alltså en ganska avancerat funktion med speciella behov - men din enhet klarar knappas att uppfylla dessa behov.
Fördelen med lågt strömförbrukning är just att skulle panelerna isa igen kan en vettig ackumulator klara driften under kanske 10 dygn. Panelen behöver inte heller bli så fysisk stor vilket är viktigt med tanke på vinden och krafterna den kan påverka med.
Det finns alltså helt enkelt rikligt med anledning till att omdesigna enheten.
Sedan vet jag att GSM-modulen inte drar speciellt mycket ström om man använder de energisparlägen som finns, mobiltelefoner har ju sedan länge haft passningstider på veckor ibland så projektet är i grunden fel designat, vara sig i mjukvara som i hårdvara.
Men rent praktisk: i norra delen av Sverige ska du ha väldigt stora paneler då det är så lite ljus så sällan på vintern. Detta betyder också att du måste ha en laddningsreglering också, annars bränns ackumulatorn upp på sommaren.
Exakt storlek på panelen för norra Sverige vill jag inte sia om men 60W låter lite snålt för mig... Sedan "måste" du ha en ackumulator med kapacitet för minst två dygns drift och helst 5 dygn - och där kommer rätt design in igen...
Och ja, jag har pillat lite med sådant i mitt jobb, alltså solpanel, elektronik och drifttider.
-
- Inlägg: 8
- Blev medlem: 23 oktober 2011, 19:11:34
- Ort: Åre
- Kontakt:
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Icecap; jag vet mycket väl att jag ligger på gränserna men målet är inte att bygga den felfria vindmätaren som funkar i alla väder utan snarare tvärtom, något som kan fungera men till en verkligen överkomlig kostnad.
Hade jag haft obegränsat med tid och resurser hade det ju bara varit att optimera upp elektroniken så mycket som möjligt och sedan se till att skaffa ett rejält batteripack som man kan ladda under sommaren och nyttja under vintern, men det är inte riktigt det läget som jag befinner mig i.
Jag gör det hela som ett hobby projekt vid sidan om jobbet. Samt elektronikdesign är inte min starka sida. Jag kan göra enklare kretskortslayout och har de teoretiska kunskaperna men inte praktiska erfarenheten så för mig att ro i hamn detta projekt är out-of-the-box enda möjliga lösningen tyvärr. Och just med Arduino som komponent får jag ned kostnaderna. Men det är möjligt att de är mycket dåligt energioptimerade, men tror nog snarare att det handlar om att GSM modulen står i ett läge där den energimässigt inte jobbar optimalt.
Du har ju helt rätt att den GSM enheten inte drar mkt, i standby skall den enligt databladet dra ca 1.5mA och att mäta lite på strömförbrukningen i lite olika fall för hela min enhet är ju klart intressant. Och som du skriver, kan jag halvera eller mer så hjälper det ju mycket! Men att ha en model för hur jag dimensionerar storlek på solcell och batteri behövs ju även om jag drar 15 mA eller så.
Tex en sak jag lätt skulle kunna göra är ju låta bli att skicka in värden när det är mörkt tex, eller kunna dynamiskt konfigurera enheten på distans med ett schema som anger hur ofta när på dygnet den skall skicka info. Och det kan nog finnas en del energi att spara genom att effektivisera mängderna data skickade, man kan ju göra mycket beräkningar på en byte om man bara ser till energikostnaden per byte.
Ett batteri med lagom kapacitet ser jag inte skall vara något större problem, då är det snarare att det tål temperaturerna samt inte tar skada ifall det blir en längre period utan uppladdning. Conrad har batterier som de anger skall vara till för solcellsladdning, och visst väljer jag ett rejält [url=Batteri
http://www.conrad.se/DRYFIT-SOLCELLSBAT ... ireusocl=1]batteri på 60Ah[/url](vilket borde ge ca 20 dygns drift med nuvarande förbrukning) så kommer det ju kosta en hel del. Och det kanske snarare räcker med deras 32Ah batteri, eller t.o.m det billigaste på 6.6 Ah.
Du skriver att du du tror 60W är i klenaste laget. Men enligt 24volt kalkylatorn så skall jag ju klara alla månader utom januari med en 20W panel(iaf om man anser att Östersund ligger i mellan sverige, alltså mitten av landet) Men för de flesta anses nog det som norra sverige men 24volt håller ju till i Vilhelmina så vet inte riktigt hur man skall tolka mellan sverige. Jag kontaktade Conrad och vad de skulle rekommendera och deras var deras 45W panel. Så nu har jag tre svar som skiljer minst med en faktor 3-4:) Så för att kunna bilda mig en egen uppfattning vill jag veta hur man bör räkna för att dimensionera en sådan här lösning och sedan utifrån det bilda mig en uppfattning om vad som kan vara tillräckligt.
Mindmapper: Jo mkt väl medveten om nedisningsproblematiken. Nu skall vi för all del inte sätta mätarn på toppen av skutan där det är som värst utan snarare i lite lugnare platser som tex Ullådalen. Men som jag skriver ovan, målet är inte att skapa mätaren som alltid funkar utan något som är tillräckligt och kan ge vinddata de dagar vi vill ut och åka. Då pratar vi om max -15 grader kallt, inte vindar över 15 m/s och inte allt för mycket nederbörd. Och i värsta fall så kommer mätarna bara stå en liten bit bort från allmän väg så man kan gå dit och plocka hem mätaren och låta den tina över natten i sämsta fall.
Det finns ju vindgivare för att klara sig bra i dessa miljöer men där kostar bara givaren 15.000 kr och behöver uppvärmning för garantera driften så inte speciellt intressant. Vi kan byta ut en vindgivare för några hundra rätt många gånger innan vi hamnar där. Och de kommer nog blåsa sönder, hände tex med den väderstation vi hade på Sylarna när jag jobbade där(var typ samma kvalite)
/Karl-Petter
Hade jag haft obegränsat med tid och resurser hade det ju bara varit att optimera upp elektroniken så mycket som möjligt och sedan se till att skaffa ett rejält batteripack som man kan ladda under sommaren och nyttja under vintern, men det är inte riktigt det läget som jag befinner mig i.
Jag gör det hela som ett hobby projekt vid sidan om jobbet. Samt elektronikdesign är inte min starka sida. Jag kan göra enklare kretskortslayout och har de teoretiska kunskaperna men inte praktiska erfarenheten så för mig att ro i hamn detta projekt är out-of-the-box enda möjliga lösningen tyvärr. Och just med Arduino som komponent får jag ned kostnaderna. Men det är möjligt att de är mycket dåligt energioptimerade, men tror nog snarare att det handlar om att GSM modulen står i ett läge där den energimässigt inte jobbar optimalt.
Du har ju helt rätt att den GSM enheten inte drar mkt, i standby skall den enligt databladet dra ca 1.5mA och att mäta lite på strömförbrukningen i lite olika fall för hela min enhet är ju klart intressant. Och som du skriver, kan jag halvera eller mer så hjälper det ju mycket! Men att ha en model för hur jag dimensionerar storlek på solcell och batteri behövs ju även om jag drar 15 mA eller så.
Tex en sak jag lätt skulle kunna göra är ju låta bli att skicka in värden när det är mörkt tex, eller kunna dynamiskt konfigurera enheten på distans med ett schema som anger hur ofta när på dygnet den skall skicka info. Och det kan nog finnas en del energi att spara genom att effektivisera mängderna data skickade, man kan ju göra mycket beräkningar på en byte om man bara ser till energikostnaden per byte.
Ett batteri med lagom kapacitet ser jag inte skall vara något större problem, då är det snarare att det tål temperaturerna samt inte tar skada ifall det blir en längre period utan uppladdning. Conrad har batterier som de anger skall vara till för solcellsladdning, och visst väljer jag ett rejält [url=Batteri
http://www.conrad.se/DRYFIT-SOLCELLSBAT ... ireusocl=1]batteri på 60Ah[/url](vilket borde ge ca 20 dygns drift med nuvarande förbrukning) så kommer det ju kosta en hel del. Och det kanske snarare räcker med deras 32Ah batteri, eller t.o.m det billigaste på 6.6 Ah.
Du skriver att du du tror 60W är i klenaste laget. Men enligt 24volt kalkylatorn så skall jag ju klara alla månader utom januari med en 20W panel(iaf om man anser att Östersund ligger i mellan sverige, alltså mitten av landet) Men för de flesta anses nog det som norra sverige men 24volt håller ju till i Vilhelmina så vet inte riktigt hur man skall tolka mellan sverige. Jag kontaktade Conrad och vad de skulle rekommendera och deras var deras 45W panel. Så nu har jag tre svar som skiljer minst med en faktor 3-4:) Så för att kunna bilda mig en egen uppfattning vill jag veta hur man bör räkna för att dimensionera en sådan här lösning och sedan utifrån det bilda mig en uppfattning om vad som kan vara tillräckligt.
Mindmapper: Jo mkt väl medveten om nedisningsproblematiken. Nu skall vi för all del inte sätta mätarn på toppen av skutan där det är som värst utan snarare i lite lugnare platser som tex Ullådalen. Men som jag skriver ovan, målet är inte att skapa mätaren som alltid funkar utan något som är tillräckligt och kan ge vinddata de dagar vi vill ut och åka. Då pratar vi om max -15 grader kallt, inte vindar över 15 m/s och inte allt för mycket nederbörd. Och i värsta fall så kommer mätarna bara stå en liten bit bort från allmän väg så man kan gå dit och plocka hem mätaren och låta den tina över natten i sämsta fall.
Det finns ju vindgivare för att klara sig bra i dessa miljöer men där kostar bara givaren 15.000 kr och behöver uppvärmning för garantera driften så inte speciellt intressant. Vi kan byta ut en vindgivare för några hundra rätt många gånger innan vi hamnar där. Och de kommer nog blåsa sönder, hände tex med den väderstation vi hade på Sylarna när jag jobbade där(var typ samma kvalite)
/Karl-Petter
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Då skulle jag köpa dessa:
http://24volt.eu/osc2/catalog/product_i ... cts_id=334
Sen vinkla de lite olika. Märker du att det sedan räcker med en så kan du
använda den andra till något annat.
http://24volt.eu/osc2/catalog/product_i ... cts_id=334
Sen vinkla de lite olika. Märker du att det sedan räcker med en så kan du
använda den andra till något annat.
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Först och främst fattas det lite information.
Du skrev: "...fulladdad 3000 mAh LiPol cell(med 5V spänningsreg)..."
* Vilken spänning ligger ackumulatorn på?
* Denna 5V spänningsreg är vilken typ?
Om vi utgår ifrån att det är en 7805 behöver den minst 7V för att fungera bra och bara den delen gör att effektiviteten är (som bäst) 71%. Men efter vad jag vet är 7V knappast en standard spänning på LiPo, det är väl i steg om 3V? Alltså borde det vara en 9V ackumulator och då blir effektiviteten med en linjär regulator ~55,5%.
Satte man istället i en switchad lösning med en effektivitet på kanske 85% (lätt att fixa) skulle det verkliga strömbehov sjunka till ~78mA och alltså ge ~38 timmars drift på en laddning, en förbättring på 52%. Med lite noggrannhet är 90% rimligt lätt att uppnå men det är inte mycket man vinner i verkligheten.
Men det fattas annan information: Hur mycket ström använder varje del? Detta är viktigt att veta om det ska optimeras något.
Sedan kör GSM-moduler oftast på 3,6V vilket betyder att den totala effektivitet med linjära regulatorer blir ~40%, alltså kastas 60% av effekten till GSM-modulen bort som värme... Så kolla om det går att sänka matningsspänningen till allt till 3,6V, lägg till en switchad regulator med en effektivitet på 85% och du har ett effektbehov på ~0,28W och då plötsligt kommer den nuvarande ackumulator att hålla i kanske 53 timmar.
Stäng av GSM/GPRS när den inte behövs, kanske beroende på tid på dygnet eller låt den bara sända ändringar över en viss variation och plötsligt sjunker effektbehovet än mer. Detta ger längre drifttid på en laddning och mindre panel rent fysisk.
Förstå mig rätt: jag dissar inte ditt projekt eller klankar ner på det eller dig, det är helt enkelt svårt att göra strömsnåla saker!
Och det är viktigt att det är strömsnålt! Detta pga. den fysiska storlek som behövs på panel, man vill knappast ha ett större segel stående på fjället helt enkelt. Jag är ganska övertygad om att du förstår resonemangen, det gäller helt enkelt om att hålla nere storleken på panelen för att undvika skador. Och mindre panel kostar inte heller en bondgård...
Du skrev: "...fulladdad 3000 mAh LiPol cell(med 5V spänningsreg)..."
* Vilken spänning ligger ackumulatorn på?
* Denna 5V spänningsreg är vilken typ?
Om vi utgår ifrån att det är en 7805 behöver den minst 7V för att fungera bra och bara den delen gör att effektiviteten är (som bäst) 71%. Men efter vad jag vet är 7V knappast en standard spänning på LiPo, det är väl i steg om 3V? Alltså borde det vara en 9V ackumulator och då blir effektiviteten med en linjär regulator ~55,5%.
Satte man istället i en switchad lösning med en effektivitet på kanske 85% (lätt att fixa) skulle det verkliga strömbehov sjunka till ~78mA och alltså ge ~38 timmars drift på en laddning, en förbättring på 52%. Med lite noggrannhet är 90% rimligt lätt att uppnå men det är inte mycket man vinner i verkligheten.
Men det fattas annan information: Hur mycket ström använder varje del? Detta är viktigt att veta om det ska optimeras något.
Sedan kör GSM-moduler oftast på 3,6V vilket betyder att den totala effektivitet med linjära regulatorer blir ~40%, alltså kastas 60% av effekten till GSM-modulen bort som värme... Så kolla om det går att sänka matningsspänningen till allt till 3,6V, lägg till en switchad regulator med en effektivitet på 85% och du har ett effektbehov på ~0,28W och då plötsligt kommer den nuvarande ackumulator att hålla i kanske 53 timmar.
Stäng av GSM/GPRS när den inte behövs, kanske beroende på tid på dygnet eller låt den bara sända ändringar över en viss variation och plötsligt sjunker effektbehovet än mer. Detta ger längre drifttid på en laddning och mindre panel rent fysisk.
Förstå mig rätt: jag dissar inte ditt projekt eller klankar ner på det eller dig, det är helt enkelt svårt att göra strömsnåla saker!
Och det är viktigt att det är strömsnålt! Detta pga. den fysiska storlek som behövs på panel, man vill knappast ha ett större segel stående på fjället helt enkelt. Jag är ganska övertygad om att du förstår resonemangen, det gäller helt enkelt om att hålla nere storleken på panelen för att undvika skador. Och mindre panel kostar inte heller en bondgård...
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Det är väl jag som är skyldig till begreppet 'extremsport' i solcellssammanhang
- och det är precis vad det är om du skall ha funktion vintehalvåret och du kan glömma billiga färdiga enheter då dessa är gjorda för medelehavsnivån med en skvätt sol varje dag och inte 3 månader i sträck utan sol. Du får konstruera allt från börja (i allafall mjukvarumässigt) och använda alla tänkbara trix med sleepläge, stänga av försörjningen på ev. sändarmoduler/telefon - även lysdioden som kostar 1 mA är en tung last och du kanske skall 1000-dubbla seriemotståndet (då syns den i allafall lite svagt i mökret)
Av större anläggningar som jag sett så är bidraget från solcellerna noll i stort sett 3 månader i sträck på vintern i Uppsalanivån och högre ännu värre och sommaren har man typ 4-8 ggr överkapacitet att hantera.
Lite kan man kanske trolla som att ha en 16 Volts panel som lastas ned spänningen till 3.5-4.2 volt (dvs. för laddning av 1 st LiIon/LiPol-batteri) och den vägen kan få fram några mA laddning i den mulna vinterdagsljuset (dvs några få mA av en panel som kan ge 2 ampere på sommaren!!). Då nyttjar man att solcellerna inte läcker så mycket av sin genererade ström vid låg ljusstyrkor om spänningen per cell är nästan noll och på nästan 'kortsluten nivå'
Glöm det där med regulatorer, även switchade dito och framförallt lösningar med 78xx-serien - de drar för för mycket läck/viloström bara för sin egen funktion och kan lätt stå för 80% av energiförbrukningen om apparaten är igång någon minut i timmen. försök bygga grejorna så att det kan drivas direkt av LiIo-batteriet inom spänningsspannet 2.5 Volt - 4.5 Volt utan att använda regulatorer och om man inte klarar sig utan regulator så gäller det att sådana som har µA i viloströmförbrukning alternativt att din processor stänger av dessa (vilket innebär att din processor inte kan ha regulator över sig då den är hjärnan i besluten sas.)
laddningen av batteriet kräver också sin utrusting som inte drar någon ström vintertid när mara ha några mA att leka med totalt men på sommaren i stort sett skall dumpa 2 ampere i ström och i stort sett 10 Watt om dessa leder vid 4.5 Volt före dioden mot batteriet ala shuntreglerings-principen.
slutligen så är jag tveksam till LiIon övh. i skogen utan övervakning då om man misslyckas med laddningskontrollen och kör sönder batteriet så kan batteriet brinna ala termitbrand och kanske orsaka skogsbrand - kanske bättre att titta på lågurladdande NiMh-batterier istället...

Av större anläggningar som jag sett så är bidraget från solcellerna noll i stort sett 3 månader i sträck på vintern i Uppsalanivån och högre ännu värre och sommaren har man typ 4-8 ggr överkapacitet att hantera.
Lite kan man kanske trolla som att ha en 16 Volts panel som lastas ned spänningen till 3.5-4.2 volt (dvs. för laddning av 1 st LiIon/LiPol-batteri) och den vägen kan få fram några mA laddning i den mulna vinterdagsljuset (dvs några få mA av en panel som kan ge 2 ampere på sommaren!!). Då nyttjar man att solcellerna inte läcker så mycket av sin genererade ström vid låg ljusstyrkor om spänningen per cell är nästan noll och på nästan 'kortsluten nivå'
Glöm det där med regulatorer, även switchade dito och framförallt lösningar med 78xx-serien - de drar för för mycket läck/viloström bara för sin egen funktion och kan lätt stå för 80% av energiförbrukningen om apparaten är igång någon minut i timmen. försök bygga grejorna så att det kan drivas direkt av LiIo-batteriet inom spänningsspannet 2.5 Volt - 4.5 Volt utan att använda regulatorer och om man inte klarar sig utan regulator så gäller det att sådana som har µA i viloströmförbrukning alternativt att din processor stänger av dessa (vilket innebär att din processor inte kan ha regulator över sig då den är hjärnan i besluten sas.)
laddningen av batteriet kräver också sin utrusting som inte drar någon ström vintertid när mara ha några mA att leka med totalt men på sommaren i stort sett skall dumpa 2 ampere i ström och i stort sett 10 Watt om dessa leder vid 4.5 Volt före dioden mot batteriet ala shuntreglerings-principen.
slutligen så är jag tveksam till LiIon övh. i skogen utan övervakning då om man misslyckas med laddningskontrollen och kör sönder batteriet så kan batteriet brinna ala termitbrand och kanske orsaka skogsbrand - kanske bättre att titta på lågurladdande NiMh-batterier istället...
-
- Inlägg: 8
- Blev medlem: 23 oktober 2011, 19:11:34
- Ort: Åre
- Kontakt:
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Tack för alla era tips och tid ni tar er men tråden har helt spårat ut från min huvudfrågan; Hur dimensionerar jag panel och batteri? Alltså även om jag får ned förbrukningen till 10mA hur går jag till väga för att välja effekt på panelen och vilken kapacitet skall batteriet ha? Och hur skiljer det om jag ställer enheten på olika plaster i landet. Alltså inte bara av typen att större i norr...
Som jag skrev ovan; jag har inte tiden att designa om kretskort utan för att ha tiden att genomföra projektet måste jag använda out-of-the-box lösningar, så går det inte med färdiga komponenter så går det helt enkelt inte. Hade jag velat ha den hjälpen hade jag kallat tråden något annat.
Som jag skrev ovan; jag har inte tiden att designa om kretskort utan för att ha tiden att genomföra projektet måste jag använda out-of-the-box lösningar, så går det inte med färdiga komponenter så går det helt enkelt inte. Hade jag velat ha den hjälpen hade jag kallat tråden något annat.
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Är det inte bara att räkna ut hur mycket ström som försvinner, exempelvis per dygn, och sedan se till att solpanelen tillför minst lika mycket per dygn? För att få fram soltimmar på ett specifikt område kan du säkert ta SMHI:s hemsida till hjälp.
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Ett alternativ är ju att ha i en ackumulator i herrstorlek och att ha en att byta med, då bytar man varje t.ex. varje fredag o struntar i solpanelen som ändå ger ytterst marginellt.
Re: Dimensionering av solpanel och batteri?
Du har förmodligen ännu mindre tid att misslyckas med ett projekt för att du inte har gjort ett ordentligt grundarbete med att ta reda på förutsättningarna och därefter skaffat den utrustning som behövs för att lyckas med projektet. Vintertid har du svår energibrist oavsett hur mycket billiga solpaneler du kan köpa - just för att det inte finns några mängder ljus att göra ström av och förmodligen är panelerna snötäckta också - hur löser du problemet?karl-petter skrev:Tack för alla era tips och tid ni tar er men tråden har helt spårat ut från min huvudfrågan; Hur dimensionerar jag panel och batteri? Alltså även om jag får ned förbrukningen till 10mA hur går jag till väga för att välja effekt på panelen och vilken kapacitet skall batteriet ha? Och hur skiljer det om jag ställer enheten på olika plaster i landet. Alltså inte bara av typen att större i norr...
Som jag skrev ovan; jag har inte tiden att designa om kretskort utan för att ha tiden att genomföra projektet måste jag använda out-of-the-box lösningar, så går det inte med färdiga komponenter så går det helt enkelt inte. Hade jag velat ha den hjälpen hade jag kallat tråden något annat.
att bygga extremt strömsnålt är en väg att minska problemet och man kanske kan klara sig med stora ytor solpaneler med 0.1% produktion under snön av vad dessa ger på sommaren - men definitivt inte om grejorna drar 120 mA i genomsnitt.
när det gäller solinfall i antal kWh/dygn så kan man titta på detta http://at8.abo.fi/cgi-bin/se/Huge-S - position, i jämnhöjd med Tierp ungefär på den svenska sida.
Effektflöde 1 kW/m^2 solljus motsvarar 100000 LUX som brukar vara referensens för en solpanels ström eller effektangivelse - tittar man i området november till februari så är dygnseffekten kring 200 Wh i jämförelse med 8000 Wh mitt på sommaren - en dynamik på 40 ggr i solpanelytan för samma effektleverans - och det under förutsättning att panelen lämnar ström linjärt med ljusstyrkan tills det är kolmörkt, vilket dom inte gör utan når en nollpunkt långt tidigare när strömgenereringen av ljuset är mindre än solpanelens egen interna läckage som är i sin tur kraftigt beroende mot vilken spänning den skall laddas emot.
En kortsluten solpanel har strömmen i stort sett linjärt efter infallande solljus medans en som har 0.336 Volt per cell läcker nästan 1.8% av strömmen som den ger vid 100000 Lux vilket innebär att den slutar ger någon ström alls vid 1800 Lux då självläckaget tar all ström som genereras av ljuset - medans nöjer man sig med 0.297 Volt per solcell så når man punkten när den helt slutar ger ström vid 600 Lux.
Har man den krassa situationen att ljusstyrkan inte nåt upp till 1800 Lux i december så kommer en solpanel inte att ge någon ström alls den dagen om man har motspänningen 0.336 Volt per cell medans med motspänningen 0.297 Volt per cell så kommer den att ge ca 1.2% av dess angivna max ström så länge ljuset är 1800 LUX.
så vintertid kring december kanske man måste ha 24 Watt 12 Volts panel @ 2 ampere ström som ger 17 Volt över öppen pol för att kunna ladda en 3.7 Volts LiIon-batteri med 24 mA under några få timmar mitt på dagen och dom 48 - 60 mAh som samlades ihop skall då räcka hela dygnet för utrustningen.
Det kanske är bättre för dig att åka och byta ett bilbatteri en gång per månad med beräknad 50% urladdning när du hämtar den (detta för att den inte skall frysa), vintertid medans sommartid så klarar det sig med solpaneler. - om du drar 120 mA kontinuerligt som du nämnde i början i 30 dagar så behöver du ett bilbatteri på minst 172 Ah per månad då bidraget från solen kan du räkna som noll under vinterperioden.
---
Mer söderut i landet så blir det lättare då antalet dagljustimmar är större vintertid - men det kan fortfarande vara mulet 1.5 månader i sträck utan en solglimt och det enda du har gå på är vad solcellerna producerar i mulet väder - dvs. kring 1% - 5% av full effekt (snöfritt på panelen) med största delen kring 1% - dvs 20 - 100 mA på en 24W-panel (2 Ampere) och dessa skall ladda batterierna på dom knappa 4-6 timmarna med sådan marginal att de försörjer även resterande 18-20 timmarna resten av dygnet.
även om du ha överflöd av energi på sommaren så måste du dimensionera grejorna så att dom är försörjda nog kring julafton när det är som mörkast eller ha väldigt stora energimagasin för flera månaders drift utan sol..
---
Du kan påverka mycket i avseende strömförbrukning med mjukvara som jag förstått att du har möjlighet att ändra i - och att lägga till några trissor/MOSFET som kan slå på och av yttre, mer strömförbrukande utrustning bör inte vara så avancerat - detta kan göras med 'luftbygge' i krympslang/smältlim i värsta fallet men kräver några portar på din CPU som styr det och att den är aktiv även i 'sleepläge' utan att dra för mycket ström. Även regulatorer om drar lite egen ström för att försörja yttre utrustning är tillåten så länge de bara är aktiv just under mätningen/uppringningen och därefter stängs av till nästa mätperiod - det du skall koncentrera på är så lite strömförbrukning som möjlig mellan perioderna - gärna under 100 µA och sedan räkna en ström och energibudget med vilotiden och hur mycket ström det drar när det är aktiverat och i slutändan få ett belopp på hur många mAh per dygn du behöver - och det är den strömkvantiteten i mAh gånger 1.4 ggr ungefär som måste skaffas fram per dygn med solpaneler - och som sagt under 3 månader och ännu längre tid ju mer uppåt landet så har du nästan ingen bidrag alls från solen - hur löses det ???