Kleinst-Inselanlage für ESP8266

    Hallo,


    ich bin Chris und dies ist mein erster Beitrag in diesem Forum. Auf die Seite bin ich gestoßen als ich auf der Suche nach Knowhow für die Realisierung meines aktuellen SmartHome-Projektes war.


    Auch wenn meine Anforderungen weit entfernt sind, von den Anlagendimensionen, die hier in der Regel diskutiert werden, habe ich hier für mich wertvolle Informationen gefunden.


    Ich plane meine Rollladensteuerung zur automatischen Beschattung um einen Sonnensenor auf Basis eines NodeMCU zu ergänzen. Derzeit steuere die Verschattung u.a. über Sonnenstand, Temperatur und Online-Daten zur UV-Belastung und Bewölkungsgrad. Dies ist mir jedoch zu träge und ungenau. Der Sensor soll an einer Stelle installiert werden, die ganztägig schattenfrei ist. Nur gibt es hier keinen Strom. Daher war meine Überlegung, diesen über eine kleine Insel-Solaranlage mit Strom zu versorgen. Der Platz mit 45-Grad-Winkel und Südausrichtung ist schon ausgesucht.


    Und wenn schon daran bin, möchte ich auch noch gleich ein paar weitere Sensoren anhängen (Luftdruck, Regensensor, Niederschlagsmesser, Windstärke etc.) . Alles wird über MQTT im ioBroker weiterverarbeitet.


    Da ich absoluter Neuling im Bereich der Sonnenenergie bin, wollte hier kurz meine Überlegungen teilen und wenn möglich ein kurzes Feedback erhalten, ob die Umsetzung so gelingen kann. Ich habe mir hierzu folgende Gedanken gemacht:


    Ausgehend von einem Stromverbrauch von angenommen maximal 90mA (erwartet rund 70mA) komme ich bei Versorgung über den USB-Port mit 5V eines Ladereglers auf einen Tagesbedarf von rund 10,8Wh. Optimierungen wie DeepSleep und Versorgung mit 3,3V habe ich nicht berücksichtigt.

    Wenn ich einen Wandlungsverlust von circa 30 % berücksichtige bei ich einem maximalen Tagesbedarf von rund 15,4 Wh, was rund 0,02 kWh entspricht. Oder habe ich hier einen Denk- oder Verständnisfehler?


    Auf Basis dieser Annahme gehe ich davon aus, dass ein Solarmodul mit 10Wp in Verbindung mit einer 12V-Batterie locker ausreichen sollte, um den NodeMCU dauerhaft und auch mehrere Tage ohne Ertrag mit Strom zu versorgen. Da die Preise für 20Wp-Module fast gleich sind, würde mich für ein solches entscheiden. Auf der Suche nach einem Komplettset bin ich ein Angebot mit einem Solarset 20Wp 12V mit einem 10A Ladereger (darf ich hier Links zu Shops posten?) zu einem Preis von 59,95 € inkl. Kabel gestoßen. Alternativ kann ich die Teile einzeln erwerben. Würde eine solche Anlage aus Eurer Sicht für mich passen?


    Nur beim Akku bin mir nicht sicher, welche Kapazität hier Sinn macht. Der Akku ist natürlich auch ein Kostenfaktor. Ich dachte an einen kleinen 12V-Blei-Akku. Reichen hier 7/9A?


    Am Anfang wollte ich mehrere 6V-Solarpanels mit 18650B-Akkus über einen TP4056 verwenden. So richtig günstiger ist dies aber auch nicht und die Leistung deutlich geringer,


    Grundsätzlich ist mir klar, dass ich die Lösung auch mit weniger Aufwand realisieren könnte, aber hier kommt der Basteltrieb in mir durch und auch das Thema Solarstrom hat mich schon länger interessiert.


    Vielen Dank und Grüße

    Chris

    Hallo Chris,


    willkommen im Forum. :)


    Die Verbrauchsrechnung kann ich noch nicht komplett nachvollziehen.

    Kannst du bitte den Tagesverbrauch noch mal vorrechnen?

    Basis - 90 mA * 12 V * xx h. Wie viel h ist die in Betrieb? 12 oder 24?


    Jetzt fehlt noch der zweite Teil - die Ertragsberechnung des Solar Moduls.

    Wenn das Ganze ganzjährig läuft, sollte man als Grundlage den Monat mit der schwächsten Einstrahlung nehmen.

    Wäre in DE also der Dezember. Die Frage wäre hier, welchen Ertrag bringt das Solar Modul von 10 Wp an einem Tag?

    Dazu kommt noch die Frage, wie viel Tage mit geringer Einstrahlung hintereinander gibt es an deinem Standort im Dezember?

    Wenn du es nicht weißt (ich wüßte es auch nicht) kannst du mit Annahmen rechnen oder PVGIS OFF GRID zur Hilfe nehmen.


    Nehmen wir einfach mal 1 Vollsonnenstunde pro Tag im Dezember an, so würde das 10 Wp Modul einen Ertrag von 10 Wh zur Verfügung stellen können. Nach Abzug der gesamten Verluste blieben davon noch 7 Wh übrig. Außerdem müßte man noch ein paar Wh für Tage abzweigen, an denen sich gar keine Sonne blicken läßt.


    Wir wollen jetzt mal die obige Berechnung von dir abwarten und können dann noch mal auf die Berechnung zurück kommen. Ich tippe eher auf ein 40 Wp Modul.


    Gleiches gilt für den Akku. Man kann in DE zB min. 7 Tage bis 12 Tage Autonomie zugrunde legen und die Akku Kapazität danach bemessen. Also zB Kapazität = 20 Wh/d * 10 d = 200 Wh / 12 V = 16 Ah.

    So wird das eher nix, dein esp zieht ne Menge, und wenn du Wlan noch verwenden willst kannst mal mit Spitzen um 300 mA rechnen. Bin grad gestern auf einen Beitrag im microcontroller.net gestossen, in der gerade diese problematik behandelt wurde:

    -> https://www.mikrocontroller.net/topic/385003


    evtl liest du dir den mal durch und es hilft dir beim Planen. Und bitte hier deine weiteren Schritte schreiben, denke das Thema interessiert ne menge Menschen.

    Bitte noch die Anmerkungen von KlausAlb beachten. Würde das den Verbrauch noch erhöhen?

    Ich meine dazu, wenn man mit einem 12 V LR arbeitet und die Verbraucher nur 5 oder 3.3 V haben, das dann noch ein DC/DC Converter in den Ausgang des LR gehört. Der hätte dann wieder Umwandlungsverluste, die man einbeziehen sollte.

    Die Werte sollte man im Datenblatt der jeweiligen Geräte finden.

    Als Vergleich, ich teste seit 3 Jahren spasseshalber einen Arduino mini mit Oled und Uhrmodul, 5W 6V Solarmodul, tp4056 Platine und nem Handyakku _ läuft seitdem durch, auch im Winter. Standort der nie unter 10 Grad fällt. Also das geht, allerdings, der Arduino braucht schon mal kein Wlan, und ist sonst auch recht sparsam, und 4 Sekunden schlafen tut er auch bevor er die Uhr ausliest und aufs Oled schiebt. Oled leuchtet durchgehend und braucht so 8mA - also gehen tuts. Daran kannst dich mal orientieren.

    Ich denke, ich krieg den Stromverbrauch auf deutlich unter 100mA runter, insbes. wenn ich den Regensensor weglasse.


    Ich werde es einfach mal testen und in nächster Zeit nach günstigen Angeboten schauen und dann hier berichten.

    Soweit bisher vielen Dank.