Solarzellen & Batterien

Ich hatte vor, ein paar Solarzellen zu haben, die eine Batterie aufladen!
Meine Frage dazu lautet:

Wie kann ich eine Batterie über Solarzellen aufladen und gleichzeitig die Batterie arbeiten lassen? (Wenn ich einige Solarzellen an der Batterie anbringe und dann von dort aus eine Lampe sage, wie kann ich dann sicher sein, dass alle Die Energie der Solarzelle geht zuerst an die Batterie und dann an die Lampe.

Und wie kann ich feststellen, ob eine Batterie fast voll ist (also weiß ich, wann ich die Batterie wechseln muss)?

Wenn mir die Frage nicht wirklich klar ist, dann sag es bitte :)

Die Solarzellen liefern bei Beleuchtung etwas Strom. Dies kann angewendet werden, um den Akku aufzuladen. Es spielt keine Rolle, ob gleichzeitig mit der Stromaufnahme etwas anderes an die Batterie angeschlossen ist. Sie können den Strom der Solarzellen dennoch effektiv nutzen. Tatsächlich ist es effizienter, die Endlast direkt mit Strom zu versorgen, als zuerst die Energie in einer Batterie zu speichern und später die Batterie mit Strom zu versorgen. Der Sinn der Batterie besteht darin, den Strom bei Bedarf nutzen zu können, nicht nur, wenn die Solarzellen ihn liefern können.

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

Mit anderen Worten, es ist nichts Falsches daran, dass der Solarzellenstrom einen Teil der Batterie entlastet, wenn die Batterie aufgeladen wird und die Batterie dann den Laststrom liefert. Wie ich bereits sagte, ist dies tatsächlich effizienter, da es zu einem gewissen Verlust bei der Speicherung und der Rückgewinnung von Energie aus der Batterie kommt.

Zu wissen, wann der Akku voll ist und was dagegen zu tun ist, ist ein separates Thema. Einige Batterietypen sind ziemlich pingelig, wie sie aufgeladen werden. Für diese benötigen Sie einen aktiven Schaltkreis zur Überwachung der Batteriespannung und möglicherweise der Temperatur, um zu entscheiden, mit welchem ​​Strom sie aufgeladen werden soll oder bei welcher Spannung sie gehalten werden soll.

Blei-Säure-Batterien sind in diesem Bereich ziemlich nachsichtig und haben kein Problem mit dem kontinuierlichen Laden, selbst wenn sie voll sind. Die einfachste Lösung besteht darin, die Solarzellen so anzuordnen und zu dimensionieren, dass sie nur bei maximalem Strom, den die Batterie bei voller Leistung aufnehmen kann, die maximale Erhaltungsspannung erzeugen können. Dann können Sie einfach die Solarzellen über die Batterie anschließen und fertig. Dadurch wird der Akku viel langsamer aufgeladen, als es bei niedrigem Verbrauch möglich ist. Bei einer einfachen Einrichtung wird jedoch garantiert, dass er nicht beschädigt wird.

Wenn die Größe oder die Kosten des Solarmoduls wichtig sind, müssen Sie die daraus gewonnene Energie effizienter nutzen. In diesem Fall würde ich ein Schaltnetzteil verwenden, das von einem Mikrocontroller angetrieben wird und berücksichtigt, welchen Strom die Solarzellen abgeben können, welche Batteriespannung und möglicherweise welche Batterietemperatur sie haben, um zu entscheiden, mit welchem ​​Strom sie gegebenenfalls aufgeladen werden sollen. Das wird kompliziert. Sie müssen das Batteriedatenblatt sorgfältig lesen und das Ladesystem entsprechend umsetzen.

Der Strom der Solarzelle fließt zu jeder angeschlossenen Last. Die Batterie ist nur eine Last wie jede andere. Wenn also sowohl Ihre Last als auch die Batterie an die Solarzelle angeschlossen sind, kann nicht sichergestellt werden, dass die Batterie zuerst versorgt wird.
Dies ist übrigens wahrscheinlich kein gutes Setup. Zum Laden des Akkus 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 Sie sie richtig implementieren möchten. Batteriespannung und Solarzellenspannung stimmen nicht überein, sodass Sie sie nicht direkt anschließen können.

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

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

Der komplexeste Teil ist also dieses A & V-begrenzte DCDC und die Aufrechterhaltung eines optimalen Stroms für Solarzellen.

Zum Laden der Batterien benötigen Sie eine Ladereglereinheit, die es dem Akku ermöglicht, bis zu einem bestimmten Grenzwert aufzuladen und den Ladevorgang auszuschalten, wenn der Akku aufgeladen wird. Außerdem wird der Ladevorgang des Akkus gestartet, sobald die Spannung des Akkus unter a fällt bestimmte Schwelle.

Sie können die Panels nicht einfach direkt an die Batterie anschließen. Die Batterie bläst das Panel ab, da das Panel nachts als Last für die Batterie fungiert, da die Spannung am Panel im Vergleich zur Batterie erheblich niedrig ist. (Potentialunterschied sehen Sie Kumpel!)