Treintje op zonne-energie

[Verwijderd]

Voor mijn eindwerk op school zou ik willen een treintje maken op zonne energie
De kas heb ik al gemaakt in polyester:
http://i6.tinypic.com/14ce16h.jpg
ik zou dus willen zonnepaneeltjes erop hangen
er komt een batterij van 12Volt in en 2 motortjes om de wielen aan te drijven
Als ik goed gemeten heb zouden er 33 paneeltjes opkunnen
het zijn paneeltjes van velleman: 1Volt, 200mA
http://www.velleman.be/be/en/product/view/?id=339364#
Nu is de vraag: hoe moet ik al mijn paneeltjes schakelen ???
Als ik ze allemaal in serie zet heb ik ongeveer 33 V en de batterij werkt maar op 12 V
Op sommige sites staat ook dat er een diode tussen de panelen en de batterij moet
en op andere staat dat er een laadregelaar tussen moet

[McKaamos]

Liefst een laad regelaar (moet ivm bepaalde typen batterijen, maar over het algemeen is dat voor elke batterij het beste. Loodaccu kan je opzich laden zonder lader circuit maar weegt teveel voorje project).

De panelen zou ik in 2 sets serie schakelen.
Dan heb je 2x 16 volt (1 paneeltje dus niet gebruikt) en dus totaal 400mA op 16 volt.
Je hebt nl altijd overspanning nodig om een accu te laden.

Anyway, probeer het licht te houden. LiPo Accu's zijn superlicht en leveren veel vermogen.
Daar MOET je een ladercircuit bij hebben btw, overladen = uit elkaar ploffen met een stevige vuurbal.
Net als te ver ontladen btw.

wil je puur op de panelen rijden, dan kan je er wel een regelcircuitje tussen zetten die er netjes 12 volt van maakt (LM317T schakeling anyone?)

[ Voor 46% gewijzigd door McKaamos op 21-06-2006 12:42 ]

[JvdBosch]

Nou, lijkt me dat je dus 3 groepen van 11 seriele celletjes parallel moet zetten. Dan heb je 11 Volt op 600mA. Daar moet een motortje wel op lopen (6.6Watt dus).

[Ricvdp]

Het slimste lijkt me dus om ze in een aantal series te zetten, en die parallel aan elkaar te zetten. Over die diodes weet ik niets, je zou eens op wikipedia kunnen zoeken ofzo.

Edit: spuit11 :x

[ Voor 6% gewijzigd door Ricvdp op 21-06-2006 12:40 ]

[McKaamos]

JvdBosch schreef op woensdag 21 juni 2006 @ 12:37:
Nou, lijkt me dat je dus 3 groepen van 11 seriele celletjes parallel moet zetten. Dan heb je 11 Volt op 600mA. Daar moet een motortje wel op lopen (6.6Watt dus).

batterij moet ook nog geladen worden he zonder overspanning kom je er dan niet.

[taaiewillem]

Heb je al gekeken hoeveel cellen er in een commerciele zonnecel lader voor 12 V accu's zitten? Volgens mij is de belaste spanning per cel zo laag dat je al gauw aan de 30 cellen zit.
Succes met je projekt !

[JvdBosch]

McKaamos schreef op woensdag 21 juni 2006 @ 12:41:
[...]


batterij moet ook nog geladen worden he zonder overspanning kom je er dan niet.

Ow ja.... ff overheen gelezen... Of je pakt gewoon 8 of 9 NiMH batterijtjes van 1.2V als accu. Die hebben geen laadcircuit nodig, zeker niet met zulke lage laadstromen. Anders inderdaad de 12V accu's opladen met 2x15 celletjes. De extra 3 celletjes kun je dan gebruiken om de spanning uit de accu te kunnen verhogen, als hij opgeladen wordt (spanningsval door gevraagde amperage).

[McKaamos]

JvdBosch schreef op woensdag 21 juni 2006 @ 12:49:
[...]


Ow ja.... ff overheen gelezen... Of je pakt gewoon 8 of 9 NiMH batterijtjes van 1.2V als accu. Die hebben geen laadcircuit nodig, zeker niet met zulke lage laadstromen. Anders inderdaad de 12V accu's opladen met 2x15 celletjes. De extra 3 celletjes kun je dan gebruiken om de spanning uit de accu te kunnen verhogen, als hij opgeladen wordt (spanningsval door gevraagde amperage).

NiMH's zijn veel te zwaar volgens mij... en ook daar heb je een laadcircuit bij nodig eigenlijk, anders gaan ze nogal snel stuk.
Ik zou zeggen: ga voor LiPo (3.7volt per cell en lichter dan een NiMh batterij) of anders Li-Ion (ook 3.7v per cel).

[MeMoRy]

Even duidelijk:

Als je die paneeltjes aansluit, komt er helemaal niet direct 1 Volt en 200 mA uit! Is allemaal afhankelijk van de licht-omstandigheden!
Ik zou eerst 1 zo'n paneeltje kopen en daar uitgebreide metingen aan doen (een meetrapport in je eindverslag ziet er helemaal mooi uit ), voordat je veel geld uitgeeft en helemaal niet de resultaten krijgt die je verwacht!
Het voltage zal waarschijnlijk ook inzakken zodra je er een last aanhangt...

Ik vind zelf goldcaps een goede opslagmethode. Dat zijn condensatoren met een heel hoge waarde (NB: maar laag voltage). zijn erg efficient, maar wat duurder.

Verder: zwaardere batterijen/condensatoren geven naderhand een langere looptijd, MAAR kosten veel meer tijd om op te laden, dus veel meer tijd voordat je er het gewenste spanningsniveau uithaald.

Denk er goed over na, voordat je al je geld kwijt bent...

[Verwijderd]

Waarom eigenlijk 12v?
ik zou 3v nemen, dat zijn 3 NiMH penlites (3,6v). Die kan je dan weer eenvoudig laden met de zonnecellen (4 cellen in serie). Da's niet echt goed voor de accu's, maar wel zo eenvoudig.
Moet je alleen een leuk 3v motortje vinden, maar dat mag geen probleem zijn.
@boven:
Zo'n goldcap zou helemaal mooi zijn, die zijn ook lekker makkelijk op te laden.

[ Voor 16% gewijzigd door Verwijderd op 21-06-2006 13:17 ]

[Verwijderd]

De vraag is ook welke motortje komt er in de trein en wat zijn de specs ervan. Als je dit weet kan je gaan kiezen uit een van de opties hierboven aangedragen of nog iets anders. 12V veronderstel ik?

Wat is het doel van de batterij? Moet die echt lang zelfstandig kunnen rijden? Als je er niets mee inzit dat het wagentje alleen rijdt als er licht is, dan zou ik inderdaad, zoal reeds geopperd, 2*16 paneeltjes nemen en die 16V dan gewoon met een 7812 naar 12V brengen.

Voor opslag met een condensator: voor zover ik weet kan een batterij nog altijd meer energie opslaan per gewicht en volume dan een condensator. De energie opgeslagen in een condensator wordt gegeven door 0.5*C*U². De capaciteit gaat de hoeveelheid energie maar lineair doen toenemen, terwijl de spanning de hoeveelheid energie kwadratisch doet toenemen. Vandaar dat 12V elcos (of goldcaps in serie) misschien handiger zijn dan goldcaps. Hangt er natuurlijk ook weer vanaf hoeveel energie er opgeslagen moet worden...

[MeMoRy]

je vergeet daarbij even dat zonnepanelen zo weinig energie geven, dat efficientie belangrijk is...

batterijen kunnen misschien wel meer opslaan, maar zijn minder efficient: er gaat energie verloren bij het opslaan (merk je aan het feit dat batterijen warm worden bij het opladen).

Zelfde met die 7812: de 4 volt die van die 16 volt (die je dus alleen in optimale omstandigheden haalt) wordt gewoon gedissipeerd over de spanningsregelaar.... een efficiency van ~ 75 % dus!

plus dat spanningregelaars vaak een ingangsvoltage dat minimaal 2 volt hoger ligt dan de output... zou de ingangspanning inzakken, dan zal de uitgangspanning nog minder worden!!!

Je moet het echt zo aanpakken dat je zo min mogelijk energie verliest...

edit: Als ik het zo bekijk is het efficienter 2*12 zonnepanelen te nemen en die direct aan te sluiten

[ Voor 8% gewijzigd door MeMoRy op 21-06-2006 14:09 ]

[Verwijderd]

Ik dacht dat het rendement bij het opladen van een condensator in een RC- kring exact 50% is. 50% gaat naar de weerstand en wordt daar gedissipeerd, 50% gaat naar de capaciteit en wordt daar opgeslagen.

[McKaamos]

MeMoRy schreef op woensdag 21 juni 2006 @ 13:54:
je vergeet daarbij even dat zonnepanelen zo weinig energie geven, dat efficientie belangrijk is...

batterijen kunnen misschien wel meer opslaan, maar zijn minder efficient: er gaat energie verloren bij het opslaan (merk je aan het feit dat batterijen warm worden bij het opladen).

Zelfde met die 7812: de 4 volt die van die 16 volt (die je dus alleen in optimale omstandigheden haalt) wordt gewoon gedissipeerd over de spanningsregelaar.... een efficiency van ~ 75 % dus!

plus dat spanningregelaars vaak een ingangsvoltage dat minimaal 2 volt hoger ligt dan de output... zou de ingangspanning inzakken, dan zal de uitgangspanning nog minder worden!!!

Je moet het echt zo aanpakken dat je zo min mogelijk energie verliest...

edit: Als ik het zo bekijk is het efficienter 2*12 zonnepanelen te nemen en die direct aan te sluiten

en dan rijd je 10cm door schaduw en het ding valt stil... lijkt me geen goed plan eigenlijk.
je moet gewoon een of andere vorm van backup power hebben.
een paar opgeladen condensatoren is al voldoende.

[ Voor 3% gewijzigd door McKaamos op 21-06-2006 14:30 ]

[Verwijderd]

Nicad accus kunne ook erg goed tegen overlading en diepe ontlading In iedergvel is dat de rede waarom NS Nicad accus gebruiken in de treinen. Veder kan je eventueel een zender diode gebruiken om overladen spaningen te verkomen.

[ Voor 23% gewijzigd door Verwijderd op 21-06-2006 14:35 ]

[virus.elektro]

je zou inplaats van een 78xx een Low drop regelaar kunnen gebruiken. hierbij is het spanningverlies over de regelaar minimaal 0,3 volt maar is deze toch stabiel. daardoor kan de spanning van de cellen dus tot bijvoorbeeld 3.3 zakken als je 3 volt wilt

[Verwijderd]

Ik dacht aan een schakelende regelaar die alle spanningen naar iets meer dan 12v brengt
Alle panelen in serie dus
De motoren enzo hebben volgens mij niets te maken met het opladen met de zonnepanelen

[Dr.Roelski]

Voor de duidelijkheid: een zonnepaneel levert een vermogen afhankelijk van de hoeveelheid (zon)licht.
Of dit vermogen een hoge spanning of een hoge stroom wordt ligt aan de belasting!
Je zal zien dat je een lineaire verhouding tussen stroom en spanning krijgt als je met een variabele weerstand gaat meten op een paneel.
Een spanningsregelaar (zoals de 7812) zal waarschijnlijk ook niet werken zoals je verwacht. Deze gaan er namelijk altijd vanuit dat de belasting minder vraagt dan de ingangsspanning kan leveren. In jouw geval is de kans groot dat de batterij en de motoren meer vragen dan het paneel kan leveren. In dat geval zakt de spanning van het paneel net zo lang, tot het vermogen wat de spanningregelaar ingaat gelijk is aan wat er gevraagd wordt. Dit effect had je ook gehad als je het paneel direct op de batterij had aangesloten.
Wel moet je rekening houden met overladen.Indien de batterijen vol zijn dan stijgt de spnning van het paneel net zolang tot hij z'n vermogen weer kwijt kan (of de maximale spanning van het paneel berijkt is).
Met een laadregelaar heb je daar natuurlijk geen last van, maar die hebben wel verlies.
Dus de vraag blijft: wat is de bedoeling? Moeten er korte (zon)onderbrekingen opgevangen worden tijdens het rijden op zonne-energie, of moeten de panelen de batterijen opladen en wordt er korte tijd mee gereden?

[Verwijderd]

Ff my two cents: Li-po is allemaal heel mooi en tof maar gezien je een trein maakt moet die enkel rolwrijving overkomen (ok en wat luchtweerstand maar euh ) , lijkt me dan ook zwaar overkill om daar 100'en euro's te gaan uitgeven aan laadregelaars en accu's, terwijl je evengoed bent met simpele standaard NiMh of NiCd cellen.. zelfs gewoon een gel-accu.
Zoals hierboven gezegd zal je spanning / stroom die geleverd wordt door de zonnepanelen idd afhangen van je belasting. Veel weet ik ook niet echt over die dingen, maar lijkt me dan dat je best voor een schakeling gaat die puur de accu's moet opladen en dus relatief weinig stroom vreet?
Motoren kunnen nogal es zware pieken trekken en dat lijkt me niet echt gezond voor zo'n zonnepaneeltje.

[dr snuggles]

De diode die genoemd wordt in de startpost zou kunnen zijn om ervoor te zorgen dat er geen stroom gaat lopen als de spanning van de zonnecellen lager is dan die van de accu (zodat de accu de zonnecel niet gaat lopen opwarmen). Zit je (thomasovaere) nog op de middelbare school?

MeMoRy schreef op woensdag 21 juni 2006 @ 13:09:
Als je die paneeltjes aansluit, komt er helemaal niet direct 1 Volt en 200 mA uit! Is allemaal afhankelijk van de licht-omstandigheden!
Ik zou eerst 1 zo'n paneeltje kopen en daar uitgebreide metingen aan doen (een meetrapport in je eindverslag ziet er helemaal mooi uit ), voordat je veel geld uitgeeft en helemaal niet de resultaten krijgt die je verwacht!
Het voltage zal waarschijnlijk ook inzakken zodra je er een last aanhangt...

Ik vind dit eigenlijk de belangrijkste reactie in dit topic. Een zonnecel gedraagt zich best vreemd, bij het meten kom je daar achter. Een zonnecel lijkt meer op een stroombron dan op een spanningsbron.

Wat ik zou doen:
• Meetrapport over de zonnecel maken
• Jezelf afvragen of je wel een accu wil toevoegen en hoeveel capaciteit deze dan zou moeten hebben (afweging tussen gewicht en de hoeveelheid tijd kunnen rijden in de schaduw, ergens licht een optimum) .
• Nadenken over hoe je de zonnecellen gaat schakelen aan de hand van je meetrapport.
• Nadenken over een omvormer zodat er altijd een stabiele spanning uit de combinatie van zonnecellen komt, bijvoorbeeld 13V~14V als je accu dat nodig heeft.
• Nadenken over het totale elektrische circuit om je treintje te laten rijden.

Je kunt trouwens ook ideeën opdoen van de Nuna III. Stuur ze eventueel een mailtje, vinden ze vast leuk .

Succes .

[ Voor 17% gewijzigd door dr snuggles op 22-06-2006 13:48 ]

[Part]

wwillem schreef op donderdag 22 juni 2006 @ 13:40:
.
• Nadenken over een omvormer zodat er altijd een stabiele spanning uit de combinatie van zonnecellen komt, bijvoorbeeld 13V~14V als je accu dat nodig heeft.

Een stabiele spanning is niet nodig voor de accu's.
Zoals je al aangaf is een zonnecel te vergelijken met een stroombron.
Als je de accu's oplaad met een stroomsterkte kleinere als 1/10 van de capaciteit van de accu dan kun je ze niet overladen. (bij NiMH en nicad)
Dus als je bv penlites van 2500mAh neemt dan kun je ze probleemloos met 250 mA overladen.

Een zener diode zou ik ik dan ook niet gebruiken hoogstens een stroombegrenzer als het nodig is.
Wel moet je een diode in serie zetten zodat de accu's niet over de zonnecel ontladen worden als er geen zon is.

[ Voor 4% gewijzigd door Part op 22-06-2006 19:12 ]

[Verwijderd]

Zolang er geen gegevens zijn over de werkspanning/vermogen/stroom van de belasting/motor, kan je nu al moeilijk gaan oordelen over dewelke de beste manier is om de zonnecellen en batterijtjes te gebruiken.

[MeMoRy]

Verwijderd schreef op woensdag 21 juni 2006 @ 14:23:
Ik dacht dat het rendement bij het opladen van een condensator in een RC- kring exact 50% is. 50% gaat naar de weerstand en wordt daar gedissipeerd, 50% gaat naar de capaciteit en wordt daar opgeslagen.

dat klopt iig niet... een condensator dissipeert (theoretisch) nul vermogen. Als je een condensator direct op gelijkspanning aansluit, zal hij zichzelf met een zo groot mogelijke stroom opladen en zich dan als een open-klemmen-paar gedragen. De weerstand (R) in de RC-kring limiteert de laadstroom, volgens de zogenaamde RC-constante. De last (Rl) hangt dan over de condensator.
Zodra je er spanning op zet, zal eerst veel stroom naar de condensator gaan, waardoor de spanning naar de last laag is. Na een tijdje is de condensator opgeladen is wordt de spanning over de gelimiteerd door Vin * Rl / (Rl + R). Eigenlijk denk ik dat je in dit geval de R in de RC kring niet nodig hebt... de zonnepanelen limiteren zichzelf.

Overigens kan je wel een 50% spanningsdeler met een RC kring maken: met wisselspanning...

[Verwijderd]

Ik zit idd in de middelbare school
De batterij zal er normaal eentje zijn vanuit een moto en die kan wel tegen overladen (niet tegen te diep ontladen)
Hoeveel stroom de motoren nemen weet ik niet
Maar je zegt dat de spanning of stroom afhankelijk is van de belasting, de belasting is gewoon de batterij die opgeladen moet worden en die blijft toch altijd hetzelfde volgens mij
en het is de bedoeling dat de batterij zal opladen en dat in dan even kan rijden

[ Voor 10% gewijzigd door Verwijderd op 23-06-2006 10:57 ]

[Verwijderd]

Ik heb in Paint even geschetst hoe je het maximum uit je zonnecel kan halen.
Ik zou de suggestie volgen van hierboven en 1 zonnecel aanschaffen. Die meet je dan op.

=> Je meet eerst de Isc en de Voc op, en daarna meet je de IM en VM op voor verschillende weerstanden. zo kan je dan de fill factor bepalen, en dus het optimale werkingspunt (optimale VM en IM dus) van je zonnecel. (meer info : zie bijgevoegde prent).

zorg dat je tijdens het opmeten steeds identieke verlichtingsomstandigheden hebt. anders zijn je metingen waardeloos. edit: je kan als extra eens opmenten wat de invloed is van meer en minder licht op de groene karakteristiek



(tekening is aanklikbaar)

vervolgens kan je dus bepalen hoeveel zonnecellen je in serie en parallel moet plaatsen om je trein te laten rijden door de stroom te meten door je motor bij een bepaalde spanning.

de rest van het denkwerk laat ik aan jou over, anders heb ik je punten verdiend

mvg
mooseman007

[ Voor 13% gewijzigd door Verwijderd op 23-06-2006 12:13 ]

[Verwijderd]

je hebt het over belasting en weerstanden enzo
het is de bedoeling om er een batterij mee op te laden hé
niet meteen de verbruiker

[Verwijderd]

1)om een batterij te laden moet je ook een weerstand overwinnen. de interne weerstand van een batterij. dus wat je zegt is niet correct.

2)het opmeten met die weerstand is gewoon nodig om de ideale VM en IM te bepalen. eens je die hebt, kan je je laadsysteem voor de batterijen erop afstemmen dat dat juist de beste VM van de zonnecellen gebruikt.

[ Voor 7% gewijzigd door Verwijderd op 23-06-2006 16:16 ]

[Verwijderd]

MeMoRy schreef op donderdag 22 juni 2006 @ 23:48:
dat klopt iig niet... een condensator dissipeert (theoretisch) nul vermogen. Als je een condensator direct op gelijkspanning aansluit, zal hij zichzelf met een zo groot mogelijke stroom opladen en zich dan als een open-klemmen-paar gedragen. De weerstand (R) in de RC-kring limiteert de laadstroom, volgens de zogenaamde RC-constante. De last (Rl) hangt dan over de condensator.
Zodra je er spanning op zet, zal eerst veel stroom naar de condensator gaan, waardoor de spanning naar de last laag is. Na een tijdje is de condensator opgeladen is wordt de spanning over de gelimiteerd door Vin * Rl / (Rl + R). Eigenlijk denk ik dat je in dit geval de R in de RC kring niet nodig hebt... de zonnepanelen limiteren zichzelf.

Overigens kan je wel een 50% spanningsdeler met een RC kring maken: met wisselspanning...

Tijdens het laden van een condensator in een RC kring, geeft de bron een energie af die gelijk is aan E².C
Deze energie wordt gedeeltelijk opgeslagen in de condensator en gedeeltelijk gedissipeerd in de weerstand van de RC kring. Het in de weerstand gedissipeerde gedeelte is E².C / 2, evenals het in de condensator opgeslagen gedeelte. Kortom het rendement bij het oploaden van een C in een RC kring is 50%.
Ik heb het bewijs hiervan in mijn cursus elektriciteit even opgediept, ik wil het gerust inscannen en doorsturen/uploaden.

PS: de grootte van de R in de RC kring maakt niets uit, in alle geval blijft het rendement 50% Zie het als volgt:
Stel R is zeer klein, de gemiddelde stroomsterkte tijdens het opladen gedurende pakweg 5 a 6 tijdsconstanten is dan zeer groot. Het vermogen in een weerstand wordt gegeven door R.I² Indien R klein is in de formule, zal I groot zijn, Bij andere R waardes zal telkens de bijhorende I waarde de formule in evenwicht houden, waardoor het product altijd een constante zal blijven (met name 50% van het vermogen geleverd door de bron).

[Verwijderd]

naar het schijnt kan er stroom van het ene paneeltje naar het andere vloeien als je ze parallel zet
dus mss beter allemaal in serie en een schakelende regelaar?