Im zweiten Teil haben wir uns angeschaut wie eine Solarzelle in einer Photovoltaikanlage funktioniert. Ob eine Reihen- oder Parallelschaltung besser ist und wie man die Spannung und den Strom einer Solarzelle mit einem Multimeter messen kann. Im zweiten Teil wollen wir uns anschauen wie die Leitung aus den Solarzellen in einem Batteriespeicher für Sonnenlose Stunden gespeichert werden kann. Dabei ist so ein Batteriespeicher mit einem Ladegerät für Akkus vergleichbar, nur dass der Strom nicht aus der Steckdose kommt.
Teil 1, das Projekt im Puppenhaus, wie Funktioniert eine Photovoltaikanlage
Um die Leistung aus den Solarzelle im Batteriespeicher zu speichern musst du einiges beachten. Zum einen muss verhindert werden, dass die Solarzellen bei Nacht den Speicher entleeren, denn Solarzellen können ähnlich wie eine Lampe auch Strom verbrauchen. Zudem ist die Spannung aus den Solarzellen, vor allem wenn in Reihe geschaltet viel zu hoch für den Batteriespeicher. Wären die Solarzellen direkt an den Batteriespeicher angeschlossen würde die Spannung den Akku zerstören. Doch der Reihe nach beginnen wir mit einer ganze einfach Schaltung und arbeiten uns dann langsam an einen richtigen Solarregler vorwärts.
Mingnon Akku direkt mit Solarzelle laden
Wenn die Spannung der Solarzelle zur Spannung des Akkus passt spricht natürlich nichts dagegen diesen direkt an den + und - Pol des Akkus zu klemmen. Allerdings wird sich der Akku über die Solarzelle wieder entladen sobald keine Sonne mehr scheint.
Besser ist es eine 1N4007 Diode einzubauen. Durch die pn-Schicht lässt die Diode die Spannung nur in eine Richtung durch und zwar von der Solarzelle zum Akku. Allerdings speichert ein 1,2 Volt Akku nicht sonderlich viel Energie und wenn es mehrere Tage bewölkt ist reicht die Leistung nicht aus dem Akku zu laden.
Aus diesem Grund haben wir im letzten Teil mehrere Solarzellen verbunden, schließt du 4 Solarzellen mit je 5 Volt zusammen dann, erhältst du eine maximale Spannung (den sogenannten Peak) von immerhin 20 Volt. Diese Spannung muss aber so weit reduziert werden, dass der Akku keinen Schaden nimmt. Dafür gib es verschiedene Möglichkeiten, die einfachste Möglichkeit ist mit einem Festspannungsregler. Dieser LM78__ gibt es in verschiedenen Spannungen zu kaufen. Ich verwende hier einen LM7809, dieser liefert eine Konstante Spannung von 9 Volt, was ideal ist um einen 9 Volt Akku zu laden.
Die Schaltung muss noch durch eine Diode (1N4007) ergänzt werden, sonst würde bei Dunkelheit der LM7809 zerstört werden. Da die Spannung am Ausgang auf keinen Fall höher sein darf als am Eingang. Die zweite Diode sogt dafür dass sich der Akku bei Nacht nicht über die Solarzellen entlädt. Die Kondensatoren (Eingang 220 uF, Ausgang 1 und 22 uF.) sollen große und schnelle Spannungsschwankungen glätten (das heißt ausgleichen). Zum Schluss noch eine LED mit einem Schalter um die Spannung aus dem Akku auch Nutzbar zu machen.
Hier die Solarregler Schaltung als Versuch auf einem Breadboard mit zwei Multimeter. Eingang ist 15,6 Volt und der Ausgang ist konstant bei 9 Volt.
Der LM7809 reduziert die Spannung zwar ganz wunderbar auf 9 Volt, großer Nachteil dieser Schaltung ist aber, dass der LM7809 dazu mehr als 2 Volt am Eingang haben muss. Sinkt die Spannung am Eingang auf unter 10 Volt sinkt die Spannung am Ausgang dann auf 7,6,5 Volt usw. Das heißt unter 11 Volt am Eingang liegt sehr wenig Spannung am Ausgang an. Dafür funktioniert diese Schaltung sehr gut und ist extrem einfach zu bauen. Und diese Seite soll ja nur das Prinzip einer kompletten Photovoltaik Anlage verdeutlichen und keine solche darstellen.
Das heißt ganz praktisch, bei einem stark bewölken Himmel, wie oben auf dem Bild, sieht das Ergebnis für Spannung am Eingang und Ausgang des LM7809 so aus. Obwohl die Solarzellen noch 8,6 Volt liefern, kommt am Ausgang des LM7809 nur noch 7,1 Volt heraus. Bei wenig Licht ist diese Schaltung also nicht ganz Ideal.
Hier die Schaltung fertig gelötet auf einer Lochrasterplatine. Ich habe lediglich 2 Kondensatoren verwendet (Eingang 220 uF. Ausgang 1 uF.)
