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Auslegung für 24-Stunden-Betrieb

Solar-PC selbst gebaut: Installation der Anlage
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Wie viel Leistung müssen unsere Solarzellen am Tag erbringen, damit der Computer 24 Stunden mit Energie versorgt werden kann?

Der Blei-Akkumulator hat einen Wirkungsgrad von etwa 80 %, womit 20 % der zu speichernden Energie verloren gehen.

Solar pc sparen

Ertrag: 10 Stunden am Tag

Wir rechnen durchschnittlich mit einer Sonnenscheindauer von 10 Stunden pro Tag. In dieser Zeit muss unser PC-System nicht auf Energie aus dem Akku zurückgreifen, womit wir hier die 20 % Verlust einsparen. Somit ergibt sich ein Energieverbrauch des PCs von 610 Wh (10 Stunden x 61 Watt = 610 Wh).

Akkubetrieb: 14 Stunden in der Nacht

Die übrigen 14 Stunden, in denen die Solargeneratoren keine Energie liefern, muss der PC die Energie aus dem Akku beziehen. In dieser Zeit benötigt er 855 Wh (14 Stunden x 61 Watt = 855 Wh).

Kommen die 20 % Verluste durch den Wirkungsgrad des Akkumulators hinzu, ergeben sich etwa 1030 Wh, welche im Akku gespeichert werden müssen (855 Wh + 20 % = 1026 Wh).

Rechnen wir den Tagesenergieverbrauch und den Nachtverbrauch zusammen, kommen wir auf 1636 Wh (610 Wh/Tag + 1030Wh/Akku = 1636 Wh).

Solar pc sparen

Unsere beiden Solargeneratoren müssen somit am Tag im Durchschnitt 163 Watt Energie liefern, damit der PC die Chance hat, 24 Stunden lang in Betrieb zu sein. Sollten sie diesen Wert nicht erbringen, wird sich der PC mitten in der Nacht aufgrund von Energiemangel abschalten.

Jede Solarzelle schafft 130 Watt bei optimalen Bedingungen. Unsere Solaranlage muss mindestens 10 Stunden am Tag 62,9% ihrer Leistung abgeben, damit der PC nicht ausgeht.

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  • bAssI , 21. August 2007 15:47
    Also solche Ideen sind wirklich ein Denkanstoß aber um 3600 Euro mit diesem Rechner in Strom zu stecken, müsste das ding über 40 Jahre 24/7 laufen.
    Klar das tut vielleicht nichts zu Sache und die Strompreise steigen auch weiter aber auch die Preise für Solartechnik sinken und die Effizienz wird ebenso steigen.

    Dennoch ein sehr Interessanter Artikel und ich freu mich auf den Live Test
  • Siegeszug 2000 , 21. August 2007 17:48
    Interessant, aber Schlussendlich würde wohl noch niemand eine Solaranlage verwenden um direkt einen Verbraucher damit zu betreiben, viel ehr den üblichen Weg über Einspeisung und Auszahlung. Wir haben eine Solar Energie Produktion im Jahr von ca 6500 kWh der Verbrauch liegt auf ähnlichem Niveau, also lässt sich das bestimmt prima kombinieren, wenn man denn für Einspeisungen weniger bekommt als man für den bezogenen Strom bezahlen müsste, dann müssen in 10 Jahren nur noch 10 solcher Akkus eingegliedert werden und für die Effizienz dann so viel wie möglich zu 12 Volt Gleichstrom umrüsten. Energiesparlampen gibt es dafür ja auch schon, vor allem für den Camping bereich ;-)

    Also weiter so! THG denkt futuristisch :) 

    PS: Schon lustig wenn das Projekt bei 3600 Euro liegt und ihr 50 spart für die normgerechte Verkabelung ;-)

    Intressant wäre evtl noch die Kühlung der Solarmodule und des Akkus um die Ausbeute zu erhöhen und auf dauer die Langlebigkeit zu garantieren, ich freue mich auf den live Bericht und hoffe bei euch da unten scheint mehr sonne als hier.
  • Uwe , 21. August 2007 19:05
    Die Solarzellen sind eine kostenlose Testmusterstellung und müssen wieder zurückgeschickt werden. Das Kabel und die anderen Komponenten müssen wir selber bezahlen. Deshalb das Sparen. Schließlich geht es in diesem Artikel um die Darstellung einer funktionierenden Lösung, nicht um eine dauerhafte Installation.
  • brauer , 21. August 2007 20:54
    Ich finde die Idee einen PC autark zu betreiben sehr interessant. Leider muss ich aber aus eigener Erfahrung folgende Fakten anbringen:
    - Der Akku kann ca. 1,5 kW speichern, das wären gerade mal 25 Stunden Betrieb, wenn der Himmel bewölkt ist und deswegen fast kein Strom aus den Solarzellen kommt. Wenn man mal 2 oder 3 bewölkte Tage hat ist Schluss mit lustig.
    - Der Akku ist zu klein dimensioniert: Ein Solarakku sollte eigentlich nie unter 50% entladen werden, sonst kann man ihn nach 1-2 Jahren in die "Tonne treten" und einen neuen kaufen - teuer teuer.
    - An sich ist ein PC mit diesem geringen Verbrauch sehr respektabel, aber für einen ständigen - Stromnetz - unabhängigen Betrieb
    - Im Jahresmittel gibts in Deutschland ca. 5 Sonnenstunden pro Tag (je nachdem wo man sich befindet), was bedeutet: im Schnitt knappe 50 Watt Leistung pro Stunde für die Solarzellen (wo noch diverse Verluste weggehen). Das große Problem ist dann der Winter.

    Also mein Fazit: Echt gute Idee, aber mit dieser Konstellation von Solarzellen und Batterien ist kein durchgehender Betrieb für einen 65 Watt PC möglich.
    Außer es ist gewollt, dass der PC nur den halben Tag läuft, dann schauts schon wieder anders aus.

    Gruß

    brauer
  • tobias , 21. August 2007 22:05
    Alles in allem sehr interessant.

    Am besten gefällt mir, die automatisierte Winkelanpassung, da werden sich wohl 2-5 Mitarbeiter einige Stunden drüber gedanken gemacht haben wie die leistungsausbeute optimiert werden könnte, eignet sich in der Form natürlich nur für Windgeschützte Flachdächer ;) 

    Da die dunklen Tage schon fast wieder vor der Tür stehen könnte der Livetest interessant werden und haltet uns bitte über Kinderkrankheiten und Nachbesserungen auf dem laufenden.
  • _kai_ , 22. August 2007 09:56
    Wichtig ist natürlich, dass die Stichsäge zum zersägen der OSB-Platte von Black & Decker hergestellt wurde ;-)
  • monster666 , 22. August 2007 14:26
    Milchmädchenrechnung

    Ich glaube nicht daß die rein rechnerische Kapazität des Bleigel-Akkus zur verfügung steht


    weiters denke ich daß man die Energieeffizienz auch noch durch den Verzicht auf Lüfter und anere beweglche Teile im Design verbessern kann.

    Auch ist es fraglich welchen Wirkungsgrad in Summe die Steuerung der Nachführung aufweist.
    - die Platine für den Akuschrauber ist ja heftig bestückt.

    Der Seilzug ist sicherlich eine gute Idee da der Wirkungsgrad davon recht hoch ist (ähmlich wie Transmissionsriemen - wenns denn gut gemacht ist)

    Die Richtung des Projekts stimmt denke ich - es ist aber noch viel entwicklungsarbeit zu leisten.

    Mein Mini Server (Antec Sonata,MSI MS 7091, Athlon @2200 1GB Ram, Hitachi 320er Sata Raid 1 und DVD Laufwerk braucht auch nur im Schnitt 60 Watt ohne Optimierung.
  • vcmob , 23. August 2007 08:53
    Hi,
    ich finde das Projekt an sich ja nicht schlecht. Aber bzgl. der Kosten ist das doch irgendwie mehr als Studie zu sehen. Preislich und wirtschaftlich sollten doch 2-3 Rundzellen-Batterien aus dem Autobereich (z.B. Optima Red für 120 Eu) für ein Daddel-Wochenende auf der Berghütte ausreichen. Dazu ein passendes Netzteil oder die Spannung verschwenderisch mit dem 50 Eu eBay Wechselrichter auf 240V transformiert. Die Verluste kann man ja mit einer zusätzlichen Batterie ausgleichen.

    Die Konstruktion der Solarhalterung läuft auch unter dem Motto "Hoffentliche regnet es nicht". :-)

    Ciao MoB
  • kristof , 23. August 2007 23:40
    Also auch wenn die Sache sicherlich interessant ist, so ist sie doch schlecht durchdacht. Der PC wird natürlich niemals durchlaufen. Ich tippe mal auf maximal 8h am Tag.
    Es müssten also nicht nur die Solarzeller stärker ausgelegt sein, sondern auch der Akku der mit 1.5kWh viel zu klein ist. Wenn man so einen Akku mehrfach quasi ganz entläd ist der futsch. mehr als 50% sollte man die nicht regelmässig laden/entladen lassen.
    Besser und auch billiger wäre es doch gewesen einen Laptop mit "Zusatzakku" auszustatten damit die Leitungsaufnahme nochmal einiges niedriger ausfällt.
  • Siegeszug 2000 , 24. August 2007 12:38
    Sagmal habt ihr das Projekt überhaupt durchgelesen?

    @monster666 du hast kein TFT oder Monitor dran, ohne optimierungen brauchste dann auch nochmal min 40 Watt mehr, dein Athlon ist ja nun kein bischen mehr zeitgemäß und zu vergleichen mit dem verwendeten X2.

    @vcmob: Könnte gut sein das man auch billigere Aufbauten verwenden könnte. Hier geht es auch nicht um ein Daddelwochenende, ehr um den dauerbetrieb Stromunabhängig und deine Idee mit Trafsformationen hin und her kannste gleich beerdigen, da haste dann irgendwann verluste bis 50% und nix mehr zum einspeisen.

    @kristof:
    Notebook? es ging hier schon um Desktop Hardware und komfort in der Bedienung und Anzeige.

    mit der Leistung kann er 24h ohne Sonne auskommen, und es sollen keine 24 h vollbelastung werden, sondern quasi größtenteils Office arbeit. Und regen schadet nie, wenn es nicht den ganzen Tag lang pisst ;-)

    ich bin auf jedenfall gespannt wie und was es wird.
  • kristof , 26. August 2007 14:13
    @Siegeszug 2000
    Mit ner externen Tastatur und Monitor hat man auch den komfort quasi. Aber naja das trägt ja nicht so sehr zur Sache bei. Kommt ja auch sehr drauf an wie lange der Monitor läuft.

    Aber die Rechnung, dass die Solarzellen über 60% Maximalleistung über 10h im Schnitt erbringen - da bin ich ja echt mal gespannt ;-)
  • ramaza , 9. September 2007 12:10
    Hallo!

    Mit großer (12V Gleich-)Spannung hab ich Ihr tolles Solarprojekt verfolgt. Vorallem die Auswahl der stromsparenden PC-Komponenten fand ich sehr interessant. NUR WEITER SO!!!

    Leider kann ich Ihre Solar- und Akkuberechnung nicht nachvollziehen. Es ist zwar schon etwas her dass ich mich mit der Berechnung autarker Photovoltaikanlagen beschäftigt habe, aber folgende Informationen möchte ich noch ergänzen:

    - Wie einer meiner Vorredner bereits angedeutet hat, ist der Akku wahrscheinlich zu klein dimensioniert. Vorallem wenn man dem Akku eine lange Lebensdauer bescheren will.
    Solarakkus werden bei zyklischer/täglicher Verwendung oft so dimensioniert dass Sie nie mehr als 30% entladen werden müssen. Sollte einmal eine Schlechtwetterperiode eintreten, kann man den Akku natürlich auch mal etwas mehr entladen.
    Der von Ihnen verwendete Akkutyp sollte bei einer Entladung von nur 30% eine Lebensdauer von über 7 Jahren erreichen.
    Natürlich muss man hier eine Kosten/Nutzen Rechnung zugrundelegen was mehr Sinn macht. Mehr oder größere und damit teurere Akkus um die Lebensdauer zu erhöhen oder einen einzelnen Akku der dann aber alle paar Jahre getauscht werden muss.

    - Weiters ist mir aufgefallen dass Sie Ihrem Akku eine Kapazität von 1560Wh bescheinigen. Diese Kapazität können Sie aber nur entnehmen wenn der Akku gleichmäßig über 100h entladen wird.
    In Ihrem Projekt beträgt die Entladezeit jedoch 14h (eine Nacht) und dies bedeutet für Ihren Akku zum Beispiel nur mehr eine verfügbare Kapazität von etwa 1287Wh. Damit kann man natürlich auch noch einen Verbraucher mit rund 60W über 14h Versorgen. Die Schlechtwetterreserven sind dadurch natürlich geringer und der Akku muss bereits auf fast nur mehr 30% seiner Kapazität entladen werden. Dass reduziert die Lebensdauer bereits auf 3 bis 4 Jahre.

    - Sehr wenig verstehe ich aber wie sie mit einer installierten Generatorleistung von 260Wp (im Raum München mit einachsicher Nachführung) einen ganzjährigen Tagesertrag von 1440Wh erreichen wollen. Diese Leistung kann vielleicht an idealen Hochsommertagen erreicht werden, im Winter braucht man für diesen Ertrag aber leicht 50% mehr Generatorleistung.
    Dabei muss aber noch zusätzlich die benötigte Generatorleistung addiert werden um ausreichend schnell Schlechtwetterreserven in die Akkus laden zu können.
    D.h. Sie benötigen wahrscheinlich die doppelte Generatorleistung um das ganze Jahr den PC (im Leerlauf) ohne Ausfall rund um die Uhr betreiben zu können.

    - Für Inselanlagen stellt eine Kombination aus Wind und Solargeneratoren eine interessante Synergie dar. Die Windgeneratoren benötigen im Vergleich zur Photovoltaik zwar keine freie Sicht zur Sonne, sondern eine möglichst Freie Umgebung und eine erhöhte Montage. Dafür können sie auch bei Nacht, Schlechtwetter und im Winter Energie liefern.
    Die Berechnung des Ertrags eines Windgenerators ist aber ungleich schwieriger da sich der Wind nicht so einfach wie die Sonne vorhersagen lässt.

    - Vielleicht wäre es auch weitaus praxistauglicher von einer normalen PC-Nutzungsdauer von einigen Stunden täglich auszugehen. Soweit ich Ihr Projekt verfolgt habe, geht es ja um einen Desktop und keinen Server. Diese Voraussetzung würde den Energieverbrauch um vermutlich Faktor 3 bis 4 verringern.

    Ich bitte zu berücksichtigen dass meine Informationen nur eine informative Ergänzung und keine Kritik an Ihrer Arbeit darstellen sollen.