Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikanlage

Solaranlagen die dem Sonnenstand vertikal und/oder horizontal nachgeführt werden.

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Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikanlage

Beitragvon Techniker_Projekt » 15.02.2011, 19:57

Guten Tag!
Ich bin zur Zeit in Weiterbildung zum Staatlich geprüften Techniker für Elektrotechnik in Abendform der TBS 1 Bochum. Wie Ihr vielleicht wisst gibt es im dritten Unterrichtsjahr ein so genanntes Technikerprojekt zur Planung und Umsetzung, wofür ca vier Monate veranschlagt sind. Zwei weitere Schulkameraden und ich haben uns zum Projektziel gesetzt, ein Modell einer zweiachsigen automatisch der Sonne nachgeführten Photovoltaikanlage zu Planen und zu bauen.
Da wir grade in der Startphase des Projektes sind benötigen wir noch sehr viele Informationen.
Nach etlichen gelesenen Foren einträgen, entschlossen wir uns auch selber einen Thread zu unserem Projekt zu erstellen und uns so Informationen zu ergattern und zusätzlich wollen wir unseren Verlauf des Projektsposten...

Ich hoffe Ihr könnt/wollt uns mit Informationen rund um dieses Thema unterstützen!

Die Anlage soll über eine Siemens S7 gesteuert werden.
Ob wir die Nachführung Astronomisch, also nach festen Parameter steuern wollen oder etwa über eine Reglung, dem hellsten Punkt des Himmels nachführen wollen, sind wir uns noch unschlüssig. Zur Zeit wird die Reglung noch bevorzugt. Da beginnen schon die ersten Fragen:

Wie kann der hellste Punkt am besten erfasst werden? Neben einer Auswertung über Lichtempfindliche Widerstände (wie sollte man sie anordnen Pyramiede,Röhrchen), haben wir auch über eine Erfassung über weitere „kleine“ Solarpanels gelesen.
Vielleicht Könnt ihr uns hier einige Tipps und/oder weitere Denkanstöße geben.

Wir überlegen des weiteren über eine Messaufnahme des Datums, Tageszeit sowie Winkel und Energieertrag der Anlage.

Es wäre schön vielleicht einige Technische Hintergrundinformationen von diversen Anlagen zu bekommen. Allerdings freuen wir uns auch über jeden Tipp und Denkanstoß den wir bekommen.

Schönen Gruß!!!
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon solarteur0502 » 15.02.2011, 20:11

Hallo Techniker_Projekt:
Willkommen hier im Forum. Ich wünsche euch, das Ihr hier genug Informationen sammeln könnt, um euer Projekt umzusetzen.
Leider habe ich nicht genug Erfahrungen, mit solchen Anlagen, da wir bisher noch kein solches Projekt umgesetzt haben.
Aus dem Bauchgefühl heraus würde ich auch eine feste Sonnenstandsregelung, gegenüber der "hellsten Punkt Steuerung" favorisieren. Nochmals viel Glück und Erfolg in der Umsetzung.
Gruß Jörg Wedler Elektroanlagen
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon Apu » 16.02.2011, 11:59

Hallo,

aus meiner Sicht auch astronomisch.

1. Der hellste Punkt kann sich sehr schnell ändern, hoher Regelungsaufwand / Verschleiß
2. Sensoren können dir wegdriften, Verhalten sich unterschiedlich etc. => Serviceaufwand hoch
3. Astromisch ist deutlich einfacher und weniger komplex

Denkt lieber über eine Schnee / Schlechtwetterregelung nach, die z.B. den Schnee vom Tracker kippt, ein Backtracking in der Elevation durchführt (bei Parks) etc.. Können uns gern weiter austauschen => PN

Gruß

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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon P.Voltologe » 16.02.2011, 13:39

Apu hat geschrieben:Hallo,

aus meiner Sicht auch astronomisch.

1. Der hellste Punkt kann sich sehr schnell ändern, hoher Regelungsaufwand / Verschleiß
2. Sensoren können dir wegdriften, Verhalten sich unterschiedlich etc. => Serviceaufwand hoch
3. Astromisch ist deutlich einfacher und weniger komplex

Denkt lieber über eine Schnee / Schlechtwetterregelung nach, die z.B. den Schnee vom Tracker kippt, ein Backtracking in der Elevation durchführt (bei Parks) etc.. Können uns gern weiter austauschen => PN

Gruß

APu


Dem bereits Gesagten kann ich nur beipflichten! Im professionellen und ca. 20-30 jährigen Einsatz, sind Störungserkennung/vermeidung und Verschleißreduzierung wichtiger, als der beste Anstellwinkel zu einem "Hellen Punkt" innerhalb kurzer Zeit.
Man muss den Kalender, Tagesgang und den Breitengrad und eventuell auf noch geografische Besonderheiten des Umfeldes (Hügel, Reflexionsflächen) in der Reglung der Antriebsachsen berücksichtigen.

Ein kleiner Tipp zu dem was schon mal gemacht wurde, die S7 ist meist schon etwas überdimensioniert und sicher im Praxisumfeld nicht die preiswerteste Lösung, um die zwei Stellmotoren in einem sinnvoll trägem Regelkreis (verschleißhemmend) angemessen nachzuführen, es gibt von Phoenix Contact einen kostenfreies Automatisierungsseminar mit praktischer Übung, bei der mit den Phoenix-Mitteln die praktische Übung genau das hier erfragte programmtechnisch realisiert Hier mal schauen: http://www.phoenixcontact.de/service/31 ... sieren.jsp einfach mal checken und vielleicht ist Bielefeld oder Dortmund ja terminlich noch im Rahmen des Machbaren. Es lohnt sich neben der programmtechnischen Realisierung der Kernanwendung (Nachführen) zusätzliches Gehirnschmalz in die Erkennung von Sensorfehlern oder Motorstörungen oder Windeinflüssen zu legen, um eine Alarmierung zu realisieren und bei bedrohlichen Wetterkonditionen (Sturm) die Sache in eine "sichere" (zerstörungsarme) Position
zu fahren.
Grüße

Viel Erfolg und wäre schön mal etwas von den Fortschritten zu hören.
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon open source energy » 16.02.2011, 13:55

Ich persönlich halte die Nachführung zum hellsten Punkt nur theoretisch für sinnvoll. praktisch ist die Steuerung zu träge!

Aber warum wollt Ihr überhaupt das Thema aufgreifen, es ist zum einen vollständig entwickelt und zum anderen ein Auslaufmodell
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon Techniker_Projekt » 16.02.2011, 20:48

Das die Steuerung über eine S7 läuft da bestand ich ein wenig drauf, da ich aus einem Industriezweig komme wo viel mit solchen Gerätschaften gearbeitet wird (Kraftwerk) und deswegen will ich schon gern weg vom MC Programmieren oder ählichem. Um den Programmieraufwand der SPS zu erhöhen soll eig auch die Helligkeitsreglung eingesetzt werden und ggf eine Handbedienung über ein Touchpanel...Mal sehen noch sind wir am grübeln und der Lehrer muss es auch noch absegnen:-)
Haben heut Fotos von dem Gestell gemacht was es schon in der Schule gibt, werde wenn ich Zeit habe die Fotos mal posten!

Überlegen grade einen Mix aus beidem zu machen...etwa das jede Stunde oder zwei Astronomisch eingestellt wird und dann der Optimale Punkt ausgeregelt wird...
Nur zu Groß sollte der Auffwand auch nicht werden...
Probleme sehen wir auch noch bei der Positionserfassung der Anlage...Also wie können wir messen in welchem Winkel die Anlage Steht...Azimut wie auch Elevation...

Falls wir es Helligkeitsgeregelt machen wollen werden wir wohl es mit 4LDRs machen...
Erfahrungen mit der Anordnung? Pyramide oder durch ein "Schattenblech"!?

Sollte eig ja kein großer unterschied sein...

Bis Später mal...
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon P.Voltologe » 16.02.2011, 22:49

Ich bekomme beim letzten Betrag ein wenig den Eindruck, dass die bisherigen Hinweise noch nicht richtig gewichtet wurden, un mahn dei rodweihnflassche ädwaas gehnosoßhen had. Entschuldigung, sollte ich da überinterpretiert haben.
Reine sensorgeführte Reglung im Freifeld sind für einen dauerhaft störungfreien Betrieb nicht geeignet, auch die Alternative zu S7 ist natürlich nicht nur MC.

Grüße
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon Solar Amateur » 21.02.2011, 20:26

Hallo.

Ich wollte nur mal auf ne Seite hinweisen auf der ein Nachführung ähnlich gelöst wurde. Und zwar mit fest vorgegebenen Winkeln für die grobe Einstellung und Sensoren für genauere Regelung.
Gibt zwar kein fertiges Programm für die SPS dort, aber genug Anregungen wie man sowas machen kann.

http://www.msr.uni-bremen.de/solar/solnachn.html

Gruß
Ich versuche Rechtschreibfehler zu verhindern, aber jeder macht irgendwann Fehler :)
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon sonnenkoenig14 » 22.02.2011, 14:05

Hallo

eine zu diesem Thema recht interessante Webseite ist hinter diesem Link zu finden: http://www.bornschein-online.de/energie ... ergie.html

Grundsätzlich würde ich ebenfalls zu einer astronomischen Steuerung raten. Wo sich die Sonne am Himmelszelt befindet ist einigermaßen gut vorherzusagen. Spannender wird es die Motoren so anzusteuern, dass auch alle möglichen Problemsituationen abgefangen werden: Große mechanische Belastung durch hohe Windgeschwindigkeiten, Verschleiß der Mechanik, Verschleiß der Antriebe, Sturmstellung, Schneestellung, Handsteuerung im Wartungsfall, Sturmerkennungstrategie, Positionserkennung/-findung bei einem Neustart, Langzeitstabilität der Sensorik, Energiebilanz Aufwand nachsteuern/Gewinn durch Position usw.

Ich hab bei zwei Projekten die Steuerung programmiert ... und bitterlich lernen dürfen was man alles falsch machen kann. Denn was ist das schon? Man fährt datt Ding stur von Ost nach West und fertig. Ja genau ... =)

Gruß
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Re: Technikerprojekt automatisch nachgeführte Photovoltaikan

Beitragvon Techniker_Projekt » 25.02.2011, 14:09

So endlich schaffe ich mal wieder rein zu schauen!
Der Grund mit der S7 ist auch das nicht das Projekt Trackersystem entwerfen allein im vordergrund steht sondern grade eine solche Reglung mit einer S7 aufzubauen!
Das ganze wird auch nur ein Modell mit einem BP 585 Modul! Also keine Anlage mit der möglichst viel Energie gewonnen werden soll.

Hier mal die Eckdaten die wir mit unserem Lehrer beschlossen haben:

Das Projekt soll als „Inselanlage“ laufen, d.h. die Anlege soll sich vollständig selbst versorgen und einen Akku laden.
Der Azumitwnkel soll alle halbe Stunde astronomisch nachgeführt werden, der Elevationswinkel wird über einen Lichtsensor ausgeregelt.Wichtig ist neben der Automatiksteuerung nur noch eine Handsteuerung. Des weiteren möchten wir auch eine Betriebsart „Starr“, wo sich die Anlage so ausrichtet, als wenn sie fest montiert wäre.
Für den Elevationswinkel haben wir einen Hubmotor der schon vorhanden war und der Azumitwinkel über einen Motor den wir uns noch nicht genauer angesehen haben :-).
Im Automatikmodus soll ein möglichst großer Azimutwinkl Astronomisch nachgeführt werden. Der Elevationswinkel hingegen wird durch einen Helligkeitssensor ausgeregelt.
Die Ausrichtung der Anlage soll durchgehend aufgenommen und visialisiert werden.
Die Anwahl der Programme sowie die visualisierung soll möglichst über ein Touchpanel erfolgen.
Eine weitere „Notsteuerung“ wird über Taster ohne die SPS verwirklicht.
Des weiteren soll der Ladezustand sowie Ladestrom des Akkus visualisiert werden.

So im Anhang noch ein paar Fotos von dem Gestell was bereits vorhanden ist, wird aber größtenteils neugebaut.
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