Produktionstagebuch – Solarzellen

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Produktionstagebuch – Solarzellen

Wir melden uns mit einem brandheißen Blog zurück. Im wahrsten Sinne des Wortes, denn heute wollen wir euch mehr zu unseren Solarzellen erzählen. Um genau zu sein, geht es heute um die Verschaltung. Viel Spaß! 🙂

Das Hauptziel eines effizienten Solarautos ist es, die Energie, die uns von der Sonne geboten wird, zu nutzen. Um die Energie der Sonne, unserer einzigen Stromquelle, zu maximieren, wird unser Solarpanel aus Solarzellen mit der höchstmöglichen Effizienz hergestellt, um so viel Strom wie möglich zu gewinnen.

Aus allem das Beste herausholen

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Vorläufiges Solarzellenlayout

Im Grunde dienen unsere Solarzellen, genau wie eine Batterien, als Energiequelle für unseren Elektromotor. Im Gegensatz zu einer normalen Batterie kann aber das Verhalten von Solarzellen unter Last, also mit einem angeschlossenen Verbraucher, nicht einfach als die Reihenschaltung einer idealen Spannungsquelle und eines konstanten inneren Widerstands beschrieben werden. Stattdessen ist das Verhalten von Solarzellen vollständig nicht linear, was zu einer Reihe von Effekten führt, die bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Soweit so gut, aber was ist genau zu beachten? Am Wichtigsten ist im Grunde, dass die Solarzellen die maximale Leistung in einem festgelegten Betriebspunkt liefern, der stark von der Bestrahlung und der Temperatur der Solarzelle abhängt. Um sicherzustellen, dass die Solarzellen immer in diesem optimalen Zustand betrieben werden, nutzen wir Maximum Power Point Tracker (MPPT). Was das genau ist? MPPT sind Leistungselektronik-Geräte, vergleichbar mit üblichen DC-DC-Wandler. Sie sind aber so programmiert, dass sie immer die Leistung auf dem maximalen Wert halten.

Da die verwendeten Maximum Power Point Tracker eine gewisse Mindestspannung auf der Seite der Solarzellen benötigen, müssen wir mehrere Solarzellen in Serie schalten. An diesem Punkt macht das nicht lineare Verhalten der Solarzellen die Arbeit für uns etwas komplizierter, denn selbst die Beschattung einer einzelnen Solarzelle in der Serie reduziert die nutzbare Leistung am Maximum Power Point drastisch. Dies kann nur durch den intelligenten Einsatz von Bypass-Dioden, die parallel zu den schattigen Solarzellen verbunden sind, überwunden werden. Da wir uns nicht erlauben können, die geringe Energie zu verschwenden, die wir von der Sonne bekommen, müssen wir unsere Verdrahtung sorgfältig anpassen, um das Beste daraus zu machen.

Die Erwartungen übersteigen

Um ein Schaltungslayout zu entwerfen, das unter den erwarteten Bedingungen am besten funktioniert, haben wir eine Software entwickelt, die die erwartete Bestrahlungsverteilung auf dem gekrümmten Solarpanel und die Temperatur der Solarzellen während des Tages simuliert. Die Software gibt auch die erwartete Leistung des gesamten Solarpanels zurück, wobei die Eigenschaften, die Verdrahtung und die Position der verwendeten Komponenten verwendet werden. Auf diese Weise können wir verschiedene Schaltungs- und Wetterszenarien testen und so das optimale Layout für unseren Solar-Array-Hersteller ermitteln.

Der Plan steht und die Umsetzung ist in vollem Gange. Für weitere spannende Themen und Aspekte rund um unser Projekt, müsste ihr natürlich nicht lange Warten, im nächsten Blog wird es wieder etwas Spannendes geben! Also Augen aufhalten und vorbeischauen. 🙂

 

Viele Grüße,

euer Sonnenwagen Team