Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie ist der Stromverlauf einer Solarzelle über den Tag?


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von Bartosz B. (bartosz)


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Hallo,
ganz kurze Frage: Wie ist in etwa der Stromverlauf einer Solarzelle über 
den Tag hinweg?
Kann ich das in PSpice mit einer Sinusquelle simulieren? Oder lieber 
Rechteck mit schrägen Rampen?

Ich habe im Netz nur dies finden können. So ganz überzeugt bin ich 
nicht.
https://www.researchgate.net/figure/Battery-Voltage-versus-Time-for-November-8_fig10_237813023

Im Anhang ist eine Sinusquelle zu sehen, die über 12h (43200 Sekunden) 
0V – 18V – 0V durchläuft.

Worauf ich hinauswill: Ich möchte demnächst hier einen anderen Thread 
eröffnen und möchte mich aber erst vorbereiten und die Amperestunden, 
die ich bekommen kann, abschätzen.

von Wolfgang (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Kann ich das in PSpice mit einer Sinusquelle simulieren?

Kommt auf den Breitengrad und die Jahreszeit an. Zumindest in 
Deutschland ist es nachts dunkel, d.h. der Ertrag ist über viele Stunden 
gleich Null.

von Base64 U. (6964fcd710b8d77)


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Lichtstärke und Einfallswikel wird vermutlich eine große Auswirkung 
haben.

Temperatur der Zellen auch, könnte man eventuell aktuell noch 
vernachlässigen.

von Bartosz B. (bartosz)


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Wolfgang schrieb:
> Bartosz B. schrieb:
>> Kann ich das in PSpice mit einer Sinusquelle simulieren?
>
> Kommt auf den Breitengrad und die Jahreszeit an. Zumindest in
> Deutschland ist es nachts dunkel, d.h. der Ertrag ist über viele Stunden
> gleich Null.

Jup, Deklination habe ich mir angesehen.
Das Diagramm im Bild zeigt die maximale Höhe für den Breitengrad ϕ = 
53,8° über ein Jahr.

von Bartosz B. (bartosz)


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Base64 U. schrieb:
> Lichtstärke und Einfallswikel wird vermutlich eine große Auswirkung
> haben.
>
> Temperatur der Zellen auch, könnte man eventuell aktuell noch
> vernachlässigen.

Ja, Zellen geben im Winter eine höhere Spannung ab als im Sommer.

von Wolfgang (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Kommt auf den Breitengrad und die Jahreszeit an.

... Zellausrichtung nicht vergessen.

Im PVGIS vom JRC kannst du nach Anklicken des Standortes in der Karte 
stündliche Werte aus dem Zeitraum 2005...2016 abrufen und damit 
Solarzellen modellieren. (Hourly Data auswählen)
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/#MR

von Bartosz B. (bartosz)


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Wolfgang schrieb:
> Im PVGIS vom JRC kannst du nach Anklicken des Standortes in der Karte
> stündliche Werte aus dem Zeitraum 2005...2016 abrufen und damit
> Solarzellen modellieren. (Hourly Data auswählen)
> https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/#MR

Das ist super, danke dir.
Anbei mal 2 Tage im Juni.

von Jemand (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Anbei mal 2 Tage im Juni.

Und was erkennt man daran an den beiden Diagrammen? Einen höchst 
komischen Einbruch immer zur selben Zeit, und was schließt man daraus?

Bartosz B. schrieb:
> Worauf ich hinauswill: Ich möchte demnächst hier einen anderen Thread
> eröffnen und möchte mich aber erst vorbereiten und die Amperestunden,
> die ich bekommen kann, abschätzen.

grau ist alle Theorie, u. die auf´m Papier und im PC v.a. ganz dolle ...

von Firlefanz (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> ganz kurze Frage: Wie ist in etwa der Stromverlauf einer Solarzelle über
> den Tag hinweg?

Log die Daten, dann weißt Du es.

von Bartosz B. (bartosz)


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Da die Einbrüche zur selben Zeit stattfinden, tippe ich auf einen Baum, 
der einen Schatten auf die Zelle wirft.

In den Diagramm ist die Leistung in mW auf der y-Achse und die Zeit auf 
der x-Achse.
Was deutlich wird, ist, dass die Leistung innerhalb von 1 h komplett auf 
0 geht (tatsächlich 0W ! Ich habe immer gedacht, nachts gibt es ein 
bisschen Streustrahlung. Aber ist für den Photoeffekt zu wenig ne...).

Wie würdet ihr den Anstieg von 04:11 Uhr bis 10:11 Uhr deuten? Ist ja 
kein reiner Anstieg? Wahrscheinlich Wolken...

Ich werde morgen noch mehr auswerten.
Für die PSpice-Simu werde ich dann eine Rechteck-Quelle mit schrägen 
Rampen in Kombination mit etwas Sinus-Noise hernehmen.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Bartosz B. schrieb:
> Anbei mal 2 Tage im Juni.

Wo kommen die Daten her, hast Du die selber aufgenommen? Ist das die 
Leistung direkt an den Solarzellen, oder steckt da noch Elektronik 
dahinter?

> Baum, der einen Schatten auf die Zelle wirft.

So gegen 14 Uhr, das ist plausibel. So ganz trauen würde ich den 
Diagrammen nicht, denn wie kommt eine negative Leistung gegen 19 Uhr 
zustande.

Wenn Du an die Daten kommst, wäre eine Mittelung über ein paar Tage 
interessant.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Bartosz B. schrieb:
> Wie würdet ihr den Anstieg von 04:11 Uhr bis 10:11 Uhr deuten?

Auch das ist etwas merkwürdig, denn im Juni sollte es um 10 Uhr schon 
heller sein. Anstieg sollte etwa sein wie Abfall, klarer Tag 
vorausgesetzt.

von Bartosz B. (bartosz)


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Oh verdammt, man sollte den richtigen Diagrammtyp auswählen 😬 Nicht 
interpolieren, liebes Excel. Da war ich vorhin zu schnell.

Anbei 3 Diagramme (21.6., 22.6., 23.6.) mit geraden Linien

Ich habe auf der Website meinen Wohnort ausgewählt, Slope auf 60° (ich 
hoffe das ist der richtige Winkel und nicht der Gegenwinkel) und Azimuth 
auf 180° gestellt, und dann eine csv-Datei heruntergeladen. Habe aus 
dieser Datum und Leistung extrahiert und die beiden in eine .xlsx 
geschrieben und geplottet. Mehr kann ich nicht sagen, ob noch Elektronik 
dahintersteckt.
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/#MR

An den 3 Diagramm sieht man, dass die morgendlichen Anstiege alle 
unterschiedlich sind. „Nur“ stündliche Messwerte... Auch wenn ich froh 
bin, dass es diese Seite gibt.

von Rückfrage (Gast)


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Und

cui bono

bzw. haste noch was vor damit oder wars das?

von ACDC (Gast)


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Mohandes H. schrieb:
> denn wie kommt eine negative Leistung gegen 19 Uhr
> zustande.

Da werden die Zellen wieder aufgeladen.....

von APW (Gast)


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Wenn man sich näher in solare Energiesysteme einarbeiten will, gibt es 
vom Volker Quaschning interessante, gut lesbare Bücher. Ich hab von dem 
"Regenerative Energiesysteme" und "Photovoltaik". Da sind z.B. auch 
beispielhafte Bestrahlungs-/Ertragskurven drin (feste PV-Installationen, 
nachgeführte PV-Installationen, Verlauf übers Jahr etc.).

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bartosz B. schrieb:
> Anbei mal 2 Tage im Juni.
Wie zur Hölle denke ich, als ich die Diagramme so ansehe, schafft man es 
eigentlich, einen Tag grafisch in 5 gleiche Zeitabschnitte aufzuteilen?

Weiß der Softie, der das verbrochen hat, nichts davon, dass für 
Uhrzeiten die Teiler 4 und 6 viel leserlichere Darstellungen 
ermöglichen?

: Bearbeitet durch Moderator
Beitrag #6831819 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Stefan F. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Weiß der Softie, der das verbrochen hat

Bei den vielen praktischen automatischen Optimierungen stellt sich Excel 
an manchen anderen Stellen unfassbar dumm an. LibeOffice aber auch.

von Bartosz B. (bartosz)


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Ich stimme dir zu, Lothar.
Stefan sagt's richtig. Excel stellt sich manchmal dumm an und man muss 
Arbeit reinstecken.

@Rückfrage: Ja, ich möchte mit PSpice eine Solarladeregelung bauen. Dazu 
mache ich die Tage einen neuen Thread auf.

von Wolfgang (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Da die Einbrüche zur selben Zeit stattfinden, tippe ich auf einen Baum,
> der einen Schatten auf die Zelle wirft.

Nein, die Daten im PVGIS sind qualitätskontrollierte Sonnendaten und 
haben nichts mit örtlichem Bewuchs zu tun.

Bartosz B. schrieb:
> Ich habe auf der Website meinen Wohnort ausgewählt, Slope auf 60° (ich
> hoffe das ist der richtige Winkel und nicht der Gegenwinkel) und Azimuth
> auf 180° gestellt

Azimuth 180° ist Ausrichtung nach Norden, -90° ist Ost, +90° ist West.
Eine Inklination von 60° bedeutet steil stehende Zelle.

Mit deinen Aufstellungsdaten scheint die Sonne mittags fast parallel zum 
Panel. Dazu kommt der diffuse Lichteinfall.

von mIstA (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> An den 3 Diagramm sieht man, dass die morgendlichen Anstiege
> alle unterschiedlich sind.

Aber sie beginnen zumindest zur gleichen Zeit, wenns auch an den ersten 
beiden Tagen morgens unterschiedlich bewölkt zu sein scheint, denn der 
Anstieg in der Früh müßte bei klarem Himmel sonst genauso steil sein wie 
der Abfall abends.

Aber der Einschnitt am Nachmittag wird jetzt endgültig mysteriös, der 
tritt am dritten Tag nämlich um 'ne Stunde später auf als an den beiden 
andern Tagen, kann somit auch kein Schatten sein.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Wolfgang schrieb:
> qualitätskontrollierte Sonnendaten und haben nichts mit örtlichem
> Bewuchs zu tun.

Und wie erklärt sich dann der regelmäßige nachmittägliche Einbruch, 
jeden Tag ca. 1/2 Std. versetzt?

von Stephan S. (outsider)


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Für mich sieht das gepostete Diagramm nach einer Ost/West Anlage aus, 
deshalb mittags wenig. Oder eben dementsprechend Bewölkung.

Ein Hindernis wie ein Baum erklärt keine kurzen Einbrüche, da er über 
eine ganze Weile über das Modulfeld wandert.

Eine Sonnenfinsternis wäre auch eine Erklärung, das hatte ich mal am 
20.03.2015, das Ergebnis eines Wechselrichters siehe Anhang. Rote Kurve 
Sofi, blaue Kurve Vergleichskurve vom Tag davor. Die Anlage hat 22° 
Dachneigung und liegt ungefähr auf der Höhe von Heilbronn. Hatte mit dem 
Gedanken gespielt bei den Mondgrundstückseigentümern Schadensersatz 
einzufordern ;-)

Weitere Daten sind von einem März- und einem Juni-Tag von einer anderen 
Anlage in Nürnberg. 8,1 kWp Generatorleistung. Bei Interesse kann ich 
auch Rohdaten als .csv mit Stringspannungen, -strömen und Leistungen 
liefern. Leider keine Temperaturen. Man sieht sehr sehr deutlich, dass 
durch die Hitze im Sommer die Leistung ganz deutlich sinkt und der 
Ertrag durch mehr Sonnenstunden nicht oder gerade so ausgeglichen werden 
kann. Diese Anlage hat 54° Dachneigung, leider zu viel, aber so ist das 
Dach halt und dadurch hat man zusätzlich durch den Effekt der Kälte im 
Frühling und Winter noch zusätzlich Mehrertrag durch den steileren 
Winkel bei flacherem Sonnenstand.

von Stephan S. (outsider)


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Mit Baum sieht man schon deutliche Einschränkungen der Leistung über 
eine ganze Weile und dabei war das nur ein sehr schmaler Baum, der auch 
nicht die ganze Höhe des Modulfeldes hatte. Glücklicherweise konnte ich 
mich mit dem Nachbarn einigen dass er zugestimmt hat den Baum zu 
entfernen, weil er eh schief stand und alle umliegenden Gebäude 
gefährdet hatte.

von Wolfgang (Gast)


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Mohandes H. schrieb:
> Und wie erklärt sich dann der regelmäßige nachmittägliche Einbruch,
> jeden Tag ca. 1/2 Std. versetzt?

Mit der Ausrichtung der Solarzellen. Die Sonne scheint am frühen 
Nachmittag fast parallel zum Panel. (Az180°=Nord)

von solarion (Gast)


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Mohandes H. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> qualitätskontrollierte Sonnendaten und haben nichts mit örtlichem
>> Bewuchs zu tun.
>
> Und wie erklärt sich dann der regelmäßige nachmittägliche Einbruch,
> jeden Tag ca. 1/2 Std. versetzt?


Ganz einfach, der Mars steht doch zu dieser Zeit immer zwischen Erde und 
Sonne. Das müsste bei mC-net eigentlich jeder Vielschreiber wissen... 
:-)

von Wolfgang (Gast)


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p.s.

Das Usermanual zu dem PVGIS sagt:
"Azimuth (orientation) of PV modules:
The azimuth, or orientation, is the angle of the PV modules relative to 
the direction due South. - 90° is East, 0° is South and 90° is West."
https://ec.europa.eu/jrc/en/PVGIS/docs/usermanual

Um den Ertrag für Panels auszurechnen, die nach Süd orientiert sind, 
muss daher ein Azimuth von 0° eingegeben werden.

von Bartosz B. (bartosz)



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@StephanS Danke dir für die Infos. ^^

@Wolfgang: Das habe ich gestern in der Schnelle übersehen. Anbei 
Diagramme von denselben 3 Tagen (21.6., 22.6., 23.6. 2016) mit Azimuth = 
0° und Inklination = 45°, Standort Lübeck.
Trotzdem noch Einbrüche...
Die Abschnitte in Excel gingen nicht enger, sonst wären die Labels auf 
der x-Achse nicht mehr lesbar. Würden sich überlappen

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Trotzdem noch Einbrüche...

Dann guck dir beispielsweise mal den 2016-06-04 oder 2016-06-06 an.
Da war blauer Himmel (Lat: 53,866°N, Lon: 10,685°E)

von Werner H. (werner45)


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Da ist eine Mutation der Loriotschen Steinlaus am Werk: Die Stromlaus, 
wenn sie Hunger hat...

von Heinz R. (heijz)


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was habt Ihr hier für merkwürdige Diagramme?

von Niemand (Gast)


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Soll das heißen es gibt jetzt schon eine Online-Simu für PV-Anlagen 
bzgl. Ertragswerten nach Standort und Ausrichtung sowie Panel-Stellung, 
aber nur in die Vergangenheit?
Lassen sich da auch noch spez. Module einpflegen und so variable 
WR-Typen dazu auswählen?
Und was bringt das dann eigentlich, der Solarteur bekommt dann eine 
Datei wonach er seinen Aufbau auszuführen hat?

von Niemand (Gast)


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@ Heinz, soll ich dir deines übersetzen?

von Heinz R. (heijz)


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was habt Ihr hier für merkwürdige Diagramme?

Niemand schrieb:
> @ Heinz, soll ich dir deines übersetzen?

sehr gerne, bin gespannt :-)

von Bartosz B. (bartosz)



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OK Folgendes:
Ich nutze nun eine Sinusquelle (V1) in Kombination mit einer 
Rechteckquelle (V2). Außerdem nutze ich noch eine dritte Quelle für 
kleine Störungen (z.B. Gewitterblitz, jemand flackert zufällig mit einer 
Taschenlampe auf die Zelle).

Die Quellen V1 und V2 sind zeitlich abgestimmt.

Eine Frage zum Schluss: Hat jemand eine Idee, wie ich die Spannungen zu 
den falschen Zeiten (siehe rote Schraffur) wegbekomme? Ich habe schon 
mit Dioden und time-controlled switches probiert, aber da gibt's es dann 
komische Artefakte.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Na mit time multiplizieren in Abhängigkeit von if=...<gewünschte 
Zeitabschnitte>

Taschenlampe, hab sehr gelacht. Bitte mach einfach mal ein paar echte 
Messungen.
Die Kurve ist streng mathematisch ohne Wolkengeschichte.

Was soll das denn insgesamt werden? Ein Statistikmodul für die Auslegung 
von Backupspeichern über lange Zeiträume?

Übrigens ist die Summe der solaren Einstrahlung über Jahre gesehen 
erstaunlich konstant, egal wie der Sommer so war. Ist irgendwie ja auch 
logisch, denn wenn hier keine Wolken sind, sind sie sozusagen gerade 
eben woanders.

von Bartosz B. (bartosz)


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Abdul K. schrieb:
> Was soll das denn insgesamt werden? Ein Statistikmodul für die Auslegung
> von Backupspeichern über lange Zeiträume?

Hallo Abdul, ich möchte später eine Solarladeregelung entwerfen. Dafür 
brauche ich eine Kurve, die in etwa realistisch ist. Ich weiß, ich 
könnte einfach die Kurve einbrechen lassen, aber das kann ich immer 
noch.

>mit time multiplizieren in Abhängigkeit von if=...<gewünschte
>Zeitabschnitte>

Muss ich mir angucken

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Dafür bräuchts nur MPPT. Eigentlich reicht sogar nur Spannungsregelung 
bei ungefähr 2/3 U_Leerlauf des Moduls. Echtes MPPT bringt halt ein paar 
Prozentpunkte mehr.

von Niemand (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> was habt Ihr hier für merkwürdige Diagramme?
>
> Niemand schrieb:
>> @ Heinz, soll ich dir deines übersetzen?
>
> sehr gerne, bin gespannt :-)

die Module sind nach SSW ausgerichtet, und am 26.9 war schei_ Wetter und 
am 27.9 wurde es dann wieder besser, mal grob gesagt oder vermutet?

@ TO
Bartosz B. schrieb:
> ich möchte später eine Solarladeregelung entwerfen. Dafür brauche ich eine > 
Kurve, die in etwa realistisch ist.
sowas gibts schon lange fertig, und wenn kein Ertrag von oben runter 
kommt muß man bloß aufpassen dass nichts rückwärts in die Module wieder 
zurück fließt ...

von Helge (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Spannungsregelung bei ungefähr 2/3 U_Leerlauf des Moduls

Mit Temperatur ändert sich der Arbeitspunkt der Zellen wesentlich. Fürs 
Camping super, aber fest installierte Module brauchen etwas mehr 
Aufwand.

von Arno Nym (Gast)


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Hi,

Batteriekapazität am Bedarf ausrichten, mal mit einem Modul anfangen, 
aber den Laderegler so auslegen, dass man ein zweites montieren kann 
wenns nicht reicht.
Module sind billig, daher kann man mehr nehemen, Batterien sind teuer.
Mehr Module haben den Vorteil, dass bei schlechtem Wetter mehr kommt, 
auch wenn man bei Sonne dann nicht nutzbaren Überschuss hat.

Das Problem ist: Der Ertrag hängt stark davon ab, wie die Module 
ausgerichtet sind, von der geografischen Breite, vom Wetter und von der 
Beschattung.

Sinnvoll kann man das nur mit einem Kalkulator berechnen. Beispiel:
https://www.solarserver.de/pv-anlage-online-berechnen/

Anbei ein Beispiel von meiner Anlage (5kWPk). Weil es ein Augusttag ist 
mit 35°C ist der Ertrag gar nicht so gut, nur 27kWh. Im Mai können es 
schon mal 35 sein, im November nur 17.

Ich bin in Südbayern. In Norddeutschland sieht das um gute 20% 
schlechter aus.

von Achim S. (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Anbei
> Diagramme von denselben 3 Tagen (21.6., 22.6., 23.6. 2016) mit Azimuth =
> 0° und Inklination = 45°, Standort Lübeck.

Wie kann bei einer Anlage mit 1kW Peakleistung ein Y-Wert von 50000 
rauskommen? Welche Spalte der csv-Datei trägst du auf (tatsächlich P)?

Und bist du sicher, dass dein Excel den "englischen" Dezimalpunkt 
richtig interpretiert? Andernfalls kann der Einbruch einfach daher 
kommen, dass z.B. ein Messwert als 500.38W angegeben ist und der nächste 
als 500.3W (und du sie als 50038W und 5003W fehlinterpretierst)

Ich hab mir die JRC-Daten mal für München angeschaut und mit den 
Einstrahlungsdaten von 
https://www.mingaweda.de/historie/index.php?t=22&m=5&j=16?z=29114339 
verglichen. Zum Vergleich habe ich den 22.5.16 (klarer Tag) und 23.5.16 
(stark bewölkt) gewählt. Um den Vergleich einfach zu halten habe ich die 
Inklination bei JRC auf 0° gesetzt (so wie auch der Sensor der 
Messtation von mingaweda liegt).

Absolutwerte habe ich nicht nachgerechnet, aber der grundsätzliche 
Kurvenverlauf für die beiden Tage mit ganz unterschiedlichen 
Wetterbedingungen passt bei beiden Quellen gut zueinander.

von Achim S. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Ich hab mir die JRC-Daten mal für München angeschaut und mit den
> Einstrahlungsdaten von
> https://www.mingaweda.de/historie/index.php?t=22&m=5&j=16?z=29114339
> verglichen

hier noch der Vollständigkeit halber eine qualitative Gegenüberstellung 
der Daten von JRC und mingaweda für die beiden genannten Tage.

Bei Mingaweda zählt eigentlich nicht die orangene Kurve (UV-Index) 
sondern die daneben (Solarstrahl.), bei der ich nicht so recht weiß, wie 
ich die Farbe nennen soll. Für den qualitativen Vergleich spielt der 
Unterschied zwischen UV-Index und Solarstrahlung aber keine große Rolle.

von Bartosz B. (bartosz)


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Achim S. schrieb:

> Wie kann bei einer Anlage mit 1kW Peakleistung ein Y-Wert von 50000
> rauskommen? Welche Spalte der csv-Datei trägst du auf (tatsächlich P)?

Da ist mir ein Fehler unterlaufen. Ich habe letztens noch zu jemandem 
gesagt „Pass auf den englischen Punkt auf“. Der hatte dasselbe Problem.
Wie es dazu kam:
1.) Ich habe die csv geöffnet, Excel schlug vor „Mach lieber ne xlsx 
draus, dann haste mehr Funktionen“. Habe ich dann gemacht. Nun hatte ich 
eine auf Deutsch eingestellte xlsx mit englischem Punkt.
2.) Ich habe mir ein VB.Net-Programm geschrieben, welches mir Datum und 
Leistung ausliest und in eine neue xlsx schreibt. Allerdings ohne
1
Dim successful As Boolean = Single.TryParse(Parts_of_a_Line(2), Globalization.NumberStyles.Any, Eng, Value)
 mit
1
Private ReadOnly Eng As New System.Globalization.CultureInfo("en-GB")
 und
1
Value As Single
. Tja, das passiert mir nicht nochmal.

Ist nun behoben, siehe Bild

von Rüdiger B. (rbruns)


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von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Welche Funktion hast du nun benutzt? Irgendwo sah ich mal ein 
Schülerprojekt, wo sie diese herleiteten. Mir fällt das mittlerweile 
schwer. Schulzeit ist zu lange her...

Da könnte man ja dann eine komplette Spice-Quelle für ein ganzes Jahr 
machen.
Zusätzlich dann eine Wetter-Rauschquelle zur Maskierung.

Mir wegen auch mit Taschenlampen-Events und Sonnenfinsternis sowie 
Mondphasen 🤣

---

Natürlich ist eine Solarzelle temperaturabhängig. Dann muß man aber auch 
ein komplettes thermisches Modell implementieren. Das war mir zu viel 
Aufwand. Als Zwischenlösung könnte man die Temperatur als Parameter 
einspeisen.

von Bartosz B. (bartosz)


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@Abdul Ich habe noch keine Funktion mit if-Statements drin, um V1 nur in 
bestimmten Zeitspannen einzuschalten.
Kannst du mir sagen, wo ich das finde? Ich nutze PSpice for Ti 2020.
Lg Bartosz
Vom Smartphone gesendet

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Leider unterwegs, daher heute Abend.

von sonnensturm (Gast)


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Arno Nym schrieb:

> Anbei ein Beispiel von meiner Anlage (5kWPk). Weil es ein Augusttag ist
> mit 35°C ist der Ertrag gar nicht so gut, nur 27kWh. Im Mai können es
> schon mal 35 sein, im November nur 17.

Definitiv nicht repräsentativ. Möglicherweise ist die Anlage total 
KAPOTT!

von Rüdiger B. (rbruns)


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Du kannst ein Deutschland übers Jahr gemittelt von 800 bis 1200kWh 
Ertrag bei 1kW Peak installierte Leistung rechnen. Bei nicht Süden und 
30 Grad Neigung gibt es Tabellen. Die Autonomiezeit, also die Zeit ohne 
ausreichenden Sonne ist viel Schwieriger und hängt davon ab wie wichtig 
die Versorgung ist. Im Zweifel Akku und Panel massiv überdimensonieren.

von Joe (Gast)


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Mein Tagesverlauf:

600 Watt Solarpanel als Balkonanlage, feststehen auf einem 45°-Dach, 
genau Richtung Süden.
Einspeisung über einen DC-> AC-Wandler (230V) direkt in die Steckdose
über ein FritzDect 200 zur "Verbrauchsmessung", angezeigt wird die 
eingespeiste Energie.
Tag: 14.8.2021, ein fast wolkenloser Tag.
Die Messwerte ergeben sich aus 15 Minuten Intervallen mit jeweils knapp 
150 Wh.
4 x 140Wh = 560Wh ist dann er Ertrag einer Stunde.

Tagesertrag: 4,27kWh

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Joe schrieb:
> Mein Tagesverlauf

Dafür habe ich mal ein einfaches SPICE-Modell generiert. Sollte 
eigentlich auch mit PSPICE laufen, da es keine Spezialfunktionen 
benutzt. Ich habe von TI-PSPICE leider keine Ahnung und mache alles mit 
LTspice. Die Netzliste habe ich daher zusätzlich ausgegeben.

Da sein Stromzähler nachhinkt durch die Integration von 15min, habe ich 
den Verlauf etwas vorgezogen. Wie man sieht, kommt ein Sinus ziemlich 
gut hin. Und von MESZ auf MEZ korrigiert, aber trotzdem liegt das 
Maximum nicht auf 12h. Da ist die Anlage vielleicht doch nicht nach 
exakt Süden ausgerichtet? Temperatureffekt?

: Bearbeitet durch User
von tempi (Gast)


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Stephan S. schrieb:
> Leider keine Temperaturen. Man sieht sehr sehr deutlich,

wie die Zellen bei der SoFi abgekühlt sind und dann kurzzeitig (und
innerhalb einiger Stunden durch die erneute Erwärmung verschwindend)
doch etwas höhere Leistung geliefert haben...

Also doch wenigstens Rückschlüsse auf den Temperatur- Einfluß drin.

von Bartosz B. (bartosz)



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Vielen Dank für die Diagramme!

Ich habe einen Weg gefunden, wie ich eine **benutzerdefinierte** Quelle 
nutzen kann.
Man schreibe sich ein Programm, welches die gewünschte Kurve mit 
englischer Notation über die Zeit in eine Textdatei schreibt. In Pspice 
entnimmt man nun eine VPWL_FILE und lässt diese auf die Textdatei 
zeigen.

Ich habe nun also eine benutzerdefinierte Sinusquelle (weil damit sie 
nicht zu den falschen Zeiten (nachts) feuert) und eine Rechteckquelle. 
Das sieht so aus wie im Bild.

Ich werde morgen auch die dritte Quelle (etwas Noise) selbst erstellen.

Ich kann gerne das Programm hochladen.
1
Imports Microsoft.VisualBasic.ControlChars
2
Imports Microsoft.WindowsAPICodePack.Dialogs
3
4
Public NotInheritable Class FormMain
5
    Private ReadOnly Eng As New System.Globalization.CultureInfo("en-GB")
6
    'Private ReadOnly Deu As New System.Globalization.CultureInfo("de-DE")
7
8
    Private Sub ButtonStart_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles ButtonStart.Click
9
        Dim Path As String = ""
10
        Using SFD As New CommonSaveFileDialog
11
            SFD.Title = "Ordner, in dem die Textdatei gespeichert werden soll, auswählen"
12
            SFD.Filters.Add(New CommonFileDialogFilter("Textdateien", ".txt"))
13
            Dim di As New IO.DirectoryInfo(Application.StartupPath)
14
            If di.Parent.Name = "bin" Then
15
                di = di.Parent.Parent.Parent                              ' AnyCPU
16
            ElseIf di.Parent.Parent.Name = "bin" Then
17
                di = di.Parent.Parent.Parent.Parent                       ' x64, x86
18
            End If
19
            If System.IO.Directory.Exists(di.FullName) Then
20
                SFD.InitialDirectory = di.FullName
21
            Else
22
                SFD.InitialDirectory = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop)
23
            End If
24
            If SFD.ShowDialog() = CommonFileDialogResult.Ok Then
25
                Path = SFD.FileName & ".txt"
26
            Else
27
                Return
28
            End If
29
        End Using
30
31
        ButtonStart.BackColor = Color.FromArgb(255, 255, 0)
32
        Application.DoEvents()
33
34
        Using textfile As System.IO.StreamWriter = My.Computer.FileSystem.OpenTextFileWriter(Path, False, System.Text.Encoding.UTF8)
35
36
            For t As UInt32 = 0UI To 86400UI Step 1UI
37
                If t < 14400UI OrElse (t > 69060UI AndAlso t <= 86400UI) Then
38
                    textfile.WriteLine(t.ToString(Eng).PadLeft(10, "0"c) & Tab & 0.0.ToString(Eng))
39
                Else
40
                    Dim Value As Double = 4.0 * Math.Sin(2 * Math.PI * 1.0 / 54660.0 * t + 177.0 * Math.PI / 180.0) + 4.0
41
                    textfile.WriteLine(t.ToString(Eng).PadLeft(10, "0"c) & Tab & Value.ToString(Eng))
42
                End If
43
            Next
44
            textfile.Close()
45
        End Using
46
47
        ButtonStart.BackColor = Color.FromArgb(0, 255, 0)
48
    End Sub
49
End Class

––––––––––––––––––––––––––––
Gut, dann habe ich das. Danke an euch alle. In den nächsten Tagen 
eröffne ich einen Thread zum Thema „Solarladeregler“, damit – wie von 
„Niemand“ erwähnt – kein Strom zurück in die Module fließt. Etc.

von Joe (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> aber trotzdem liegt das
> Maximum nicht auf 12h. Da ist die Anlage vielleicht doch nicht nach
> exakt Süden ausgerichtet? Temperatureffekt?

Zeitverschiebung / Sonnenhöchststand um 12 Uhr ??

Ja und Nein.

In Greenwich steht die Sonne um 12 Uhr im Süden*.
(*Gemäß Zeitgleichung sind bis 15 Minuten Abweichung möglich, wird hier 
nicht weiter erörtert.)
Aber in Mitteleuropa (MEZ) ist es dann 13 Uhr.
Bei Sommerzeit (MESZ) ist es dann 14 Uhr.
Dann wohne ich bei 7,5° östlicher Länge, das verursacht eine weitere 
Verschiebung um 30 Minuten auf 13.30 Uhr.

Dann steht bei mir die Sonne genau im Süden*

von Joe (Gast)


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Ich habe vor einiger Zeit mal eine Simulation in PASCAL geschrieben, um 
die Leistung meiner Balkonanlage abzuschätzen.

Dabei wurden eine Simulation unter Verwendung trigonometrischer 
Funktionen unter Berücksichtigung aller astronomischen Winkel für den 
Fall einer kreisförmigen Erdumlaufbahn verwendet.

Das Programm ist nicht universell.
Zeitgleichung, Zeitverschiebungen und geogr. Länge wurden nicht 
berücksichtigt, also 12 Uhr = Sonnenhöchststand.

Die Abweichung des Ertrages gegenüber einer Online-Version liegt unter 
0,5%.

program Sonnenstand;

var
  tag, monat, Jahr, tag2, Azimut, Elevation: real;
  Breite, Laenge, Elevation_max, JD0, JD1, JD_Alter, Umlauf: real;
  Elevation_mitte, W_peak, Solar_neigung, Solar_ausrichtung: real;
  Solar_winkel, W_aktuell, W_tag, W_monat, W_Jahr: real;
  i, j, k, std: word;


  function JD(var dy, mo, ja: real): real;
    // Berechnung des JD
  var
    A, B, C, D, M2, J2: real;
  begin
    M2 := mo;
    J2 := ja;
    if (mo = 1) or (mo = 2) then
    begin
      mo := mo + 12;
      Ja := ja - 1;
    end;
    A := int(Ja / 100);
    B := 2 - A + int(A / 4);
    C := int(365.25 * Ja);
    D := int(30.6001 * (Mo + 1));
    mo := m2;
    Ja := J2;
    JD := B + C + D + dy + 1720994.5;
  end;

begin
  writeln('Sonnenstand');
  Breite := 50.0;                    //Grad
  Laenge := 7.5;                     //Grad ost
  W_peak := 600;                     //Spitzenleistung des Panels
  Solar_neigung := 40;               //Aufstellwinklel des Panels
  Solar_ausrichtung := 180;          //180° = Süden

  //Julianisches Datum für Frühlingsbeginn 2020 als Referenz berechnen
  tag := 20 + 4.833 / 24;            // 20.3.2020 + 04:49 von 24h
  Monat := 3;
  Jahr := 2020;
  JD0 := JD(Tag, monat, Jahr);
  writeln('Referenz: Frühjahrsbegin JD0:', JD0: 10: 3);

  writeln(' Tag   Monat Jahr  Julian Date  Zeit seit Frühj. 
Elevation_max');

  for I := 2021 to 2021 do   //Jahr
  begin
    W_Jahr := 0;
    for J := 1 to 12 do              //Monat
    begin
      W_Monat := 0;
      for K := 1 to 31 do            //Tage
      begin
        w_tag := 0;              //alten Tagesertrag löschen
        Tag := K;
        Monat := J;
        Jahr := I;
        Tag2 := tag + 0.5;           // +1/2 Tag für 12h Mittag
        JD1 := JD(tag2, monat, jahr);  //aktuelles JD berechnen
        Writeln(Tag: 3: 0, Monat: 7: 0, Jahr: 7: 0, '  ', JD1: 10: 3);
        JD_Alter := JD1 - JD0;

        Umlauf := 360 * JD_Alter / 365.25;
        Elevation_max := 90 - Breite + 23.5 * sin(pi * Umlauf / 180);
        Elevation_mitte := Elevation_max - 23.5;
        // max. tägliche Elevation im Jahresverlauf
        Writeln('JD=  ', JD_Alter: 6: 3, '           ', Elevation_max: 
6: 3);
        // readln;

        Writeln('Zeit   Azimut   Elevation');

        for Std := 1 to 23 do    //Stunden
        begin
          Azimut := Std * 15; // 15 Grad pro Stunde, 180°=Süden
          // Die Elevation muss um 12h ihr Maximum erreichen
          Elevation := Elevation_mitte + 23.5 * cos(Pi * (Azimut - 180) 
/ 180);
          Solar_winkel := Elevation + Solar_neigung;
          W_aktuell := W_peak * sin(Pi * (Azimut - 90) / 180) *
            sin(Pi * Solar_winkel / 180);
          //aktuelle Solarleistung
          if w_aktuell < 0 then           // nur positiven Ertrag 
summieren
            w_aktuell := 0;
          w_tag := w_tag + w_aktuell;
          writeln(std: 4, Azimut: 9: 2, Elevation: 9: 2, w_aktuell: 9: 
2);
        end;   //Stunden
        writeln('Tagesertrag:', W_tag: 5: 2);
        W_monat := W_monat + W_tag;
        W_tag := 0;
      end;    //Tage
      writeln('Monatsertrag:', W_monat: 5: 2);
      readln;
      W_Jahr := W_Jahr + W_monat;
      W_monat := 0;
    end;
    writeln('Jahresertrag:', W_Jahr: 5: 2);
    readln;
  end;
end.

von Bernd (Gast)


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von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Sonnenstand

Ziemlich gute Erläuterung plus Formeln. Ist erstmal 'nur' der 
Sonnenstand aber da kann man sich leicht den Rest zusammenbasteln (zB. 
Excel).

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Nachdem sich ja aus den Messdaten ein Halbsinus als vollkommen 
ausreichende Modellierung herausgestellt hat, erübrigt sich zumindest 
für mich eine weitere Vertiefung in endlose mathematische Modelle.
Bei der Simulation kommt es auf Effizienz an!
Es ist auch nicht so einfach mit dem Sonnenstand getan, denn mehr als 
die Hälfte der Energie kommt über Diffusstrahlung rein. Desweiteren ist 
eine sinnvolle Wettermodellierung auf täglicher Basis noch 
exotbitantbkomplexer. Markovketten sind da erst der Anfang. Also reale 
Meßwerte rulez!
Wie sehen die Kurven zu anderen Jahreszeiten aus? Hatte man die für ein 
paar Jahre, sagen wir 5, erübrigt sich alle weitere Formelstemmerei.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Joe schrieb:
> Dann wohne ich bei 7,5° östlicher Länge, das verursacht eine weitere
> Verschiebung um 30 Minuten auf 13.30 Uhr.
>
> Dann steht bei mir die Sonne genau im Süden*

Also ist Sonnenhöchststand bei 12,625h MEZ. Inkl. 7,5min Verzögerung 
aufgrund des Medianfilter in der fritzdose. Da paßt die Kurve auch 
genau.

Wo wurde die Temperatur in der unteren Kurve gemessen?

von Joe (Gast)


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Die Messwerte werden von FritzDect 200 erfasst.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Das ist schade.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Nachschlag:

Simulation auf echte Sekunden umgestellt und Akku als Speicher für die 
Ertragsmessung. Im Beispiel über 3 Tage laufen lassen. Zeitskala auf 
Stunden umgerechnet.

Weil oben die Frage war wie man negative Werte kappen kann, siehe B1 in 
der Schaltung.

Tagesertrag stimmt mit dem von Joe genannten überein. Anzeige in J und 
kWh.


Wenn ich mehr Input bekomme, kann man die Sim auch noch weiter treiben. 
Echten Akku einbauen, Wolken usw.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Rüdiger B. schrieb:
> Du kannst ein Deutschland übers Jahr gemittelt von 800 bis 1200kWh
> Ertrag bei 1kW Peak installierte Leistung rechnen.

Kann ich nun zumindest für die Daten des Jahres 2016 bestätigen. Sehr 
praktische Faustformel!!

Habe die Stundendaten 2016 in Spice reingefummelt.

Anders ausgedrückt, darf ein Gerät bei 1kWpeak Solarleistung 
kontinuierlich übers Jahr 100W verbrauchen, wenn der Akku groß genug 
ist. 10% Akku-Eigenverlust mit eingerechnet.

Wie groß muß der Akku aber sein, für den Winter? Und wie sahen andere 
Jahre aus? Da habe ich noch Arbeit...

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Arno Nym schrieb:
> Anbei ein Beispiel von meiner Anlage

Welcher Wechselrichter bekommt das so gut hin, den Akku zu laden bzw. 
aus dem Akku zu speisen ohne aus dem Akku gleich die Nachbarschaft 
mitzuvrrsirhen, und dann noch so anständige Diagramme zu liefern ?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Würde mich auch interessieren. Sieht ja nach exorbitanter Meßauflösung 
aus.

---

Hier ein Probelauf mit einer 20W Dauerlast am Akku übers Jahr 2016 an 
einem 185Wpeak Solarmodul (45% Dachneige, nach Süden ausgerichtet und 50 
Grad nördlicher Breite). Der Akku beginnt mit SOC=40% am 1.1.2016. 
Entsprechend 19kWh. Der Akku muß dabei 46kWh speichern können. Am Ende 
des Jahres ist man bei diesen Werten dann wieder bei 40%.

Also echt mies, wenn ich mich nicht verrechnet habe. Bisserl 
Dauerleistung brauch einen Riesenakku, andernfalls muß man ziemlich viel 
Solarfläche vorhalten, um durch den Winter zu kommen. Und den Überschuß 
im Sommer kann man dann leider nicht nutzen.

Vielleicht ist 2016 ein besonders ungünstiges Jahr. Werde noch weitere 
durchlaufen lassen.

Akkuverluste habe ich mit 10% pro Jahr angesetzt.

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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So, hier die Leistung bezogen auf 1kWpeak über 12 Jahre von 2005-2016. 
Der Durchschnittsertrag ist 1123kWh. Obige Faustformel bestätigt sich 
sehr gut. Außerdem kann ich meine kühne Behauptung, daß der Jahresertrag 
langjährig praktisch konstant ist, bestätigen. 12 Jahre sollten ja 
statistisch relevant sein.

Mehr als 12J gab der EU-Server leider nicht her.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Und hier noch eine Sim über die 12 Jahre mit einer Dauerlast 20W bei 
einem Panel von 185Wpeak. Einmal mit einem 48kWh Akku und einmal mit 
einem Riesenakku.

Damit ist das Thema soweit vollständig abgeschlossen und für mich eine 
langjährig schlummernde Frage beantwortet.

Viel Spaß damit!


Konvertierungstool für den EU-Server:
Beitrag "Re: Datumspalten in CSV umrechnen"

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Kann ich da jetzt als Faustformel mitnehmen, das man für eine Dauer- 
bzw. Durchschnittsleistungen von x Watt einen Akku mit 3*x kWh und eine 
Zelle mit 10*x Wpeak brauche?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Du hast etwas aufgerundet, aber ansonsten ja.

von Andreas M. (amesser)


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Bartosz B. schrieb:
> Ich habe einen Weg gefunden, wie ich eine **benutzerdefinierte** Quelle
> nutzen kann.
> Man schreibe sich ein Programm, welches die gewünschte Kurve mit
> englischer Notation über die Zeit in eine Textdatei schreibt. In Pspice
> entnimmt man nun eine VPWL_FILE und lässt diese auf die Textdatei
> zeigen.

Eine Solarzelle verhält sich aber nicht wie eine Spannungsquelle sondern 
eher wie eine Stromquelle. Du musst das ganz anders simulieren. Schau 
dir einfach mal die Strom/Spannungskennlinie eines Solarmoduls an. die 
Kennlinie wird im wesentlichen durch zwei Faktoren beinflusst

- Die Umgebungstemperatur beinflusst die Leerlaufspannung (Schnittpunkt 
Spannungsachse bei Strom = 0), um so wärmer, um so niedriger wird diese, 
das können an einem Sommertag Mittags durchaus -15% sein.
- Der Kurzschlusstrom ist ziemlich proportional zur Sonneneinstrahlung 
(Schnittpunkt Stromachse bei Spannung = 0)

Simulation in Spice ist eher eine gesteuerte 
Stromquelle(Sonneneinstrahlung) plus so viele Dioden in Serie wie das 
Modul Zellen hat. Die Diode begrenzen dann die Spannung ( Im Prinzip ist 
eine Solarzelle nichts anderes als eine Siliziumdiode auf die man die 
Sonne scheinen lässt, die Sonne ist die parallele Stromquelle) Nach dem 
Prinzip kann man sich auch schön simulieren was bei Beschattung einer 
einzelnen Zelle passiert.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die Diode parallel zur Stromquelle, damit ergibt sich dann auch Spannung 
proportional zum Logarithmus der Beleuchtungsstärke.

: Bearbeitet durch User
von Andreas M. (amesser)


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Abdul K. schrieb:
> Die Diode parallel zur Stromquelle, damit ergibt sich dann auch Spannung
> proportional zum Logarithmus der Beleuchtungsstärke.

Ja, so meinte ich das.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

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Simulation etwas überarbeitet:
- Faktor 7 schneller durch Auslassung von Zeiten zwischen den 
Eingangssamples mittels tripdt. Hat bei mir die Geschwindigkeit von 
350sec auf 50sec verbessert, WaveformViewer war an. Das Ergebnis ist zu 
99% gleich zu PV_4. (Der EU-Solarserver liefert eh nur 1h Abständen 
Samples)
- method gear voreingestellt, da sonst die Sim abundzu hängenbleibt 
(Ändert nichts groß an der Laufzeit)
- Eigenverbrauch des Akkus aktiviert. War vorher ausgeschaltet. Das hat 
eine deutliche Änderung bei großen Akkukapazitäten zur Folge! Momentan 
auf 10%/Jahr eingestellt.

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