Solar-Panel selbst gemacht

ChristianS · 16. April 2021

vor 59 Minuten schrieb ULgeher:

Sind denn die Lade-/Entladekurven wirklich so unterschiedlich? LiPo (nicht LiFePO4) und Li-Ionen-Akkus sollten meines Wissens nach so ähnlich sein, dass diese gleich behandelt werden können

Das stimmt. Ich vermute die Ladezustandsanzeige ist allgemein etwas "verschoben ". Ich teste das nochmal etwas ausgiebiger mit Spannungs- und Anzeigeangaben. Im Vergleich dann auch nen Liion.

vor einer Stunde schrieb ULgeher:

Wieso hat eigentlich die Schutzschaltung angesprochen? Der Boost-Converter sollte doch bei Unterspannung keine nennenswerte Leistung mehr beziehen um den Akku zu schützen.

Diesmal nicht beim Entladen (da schaltet der Boost- Converter vorher bei 3V ab) sondern beim Aufladen! Vermutlich will die Ladeschaltung bis 4,2V drücken, aber die Schutzschaltung am Akku macht bei 4,1xV zu. So zumindest meine Vermutung.

ChristianS · 16. April 2021

Noch ein kleines Update:

Über Nacht hatte ich nochmal den 10.000er LiPo über die Adafruit-Ladeschaltung mit einem USB-C Ladenetzteil aufgeladen. Jetzt eben in der Mittagspause gemessen: 4,1V und nicht abgeriegelt von der Schutzschaltung. Das macht Hoffnung, vielleicht hatte ich beim ersten Messversuch doch irgendwie einen Kurzschluss mit den Messspitzen verursacht oder so.

Nun läuft nochmal die Entladungsmessung, was der Akku mit diesen Ladegrenzen so an Kapazität hergibt.

ULgeher · 16. April 2021

vor 3 Stunden schrieb ChristianS:

Das stimmt. Ich vermute die Ladezustandsanzeige ist allgemein etwas "verschoben ". Ich teste das nochmal etwas ausgiebiger mit Spannungs- und Anzeigeangaben. Im Vergleich dann auch nen Liion.

Diesmal nicht beim Entladen (da schaltet der Boost- Converter vorher bei 3V ab) sondern beim Aufladen! Vermutlich will die Ladeschaltung bis 4,2V drücken, aber die Schutzschaltung am Akku macht bei 4,1xV zu. So zumindest meine Vermutung.

Das macht Sinn. Allerdings sollte sich der Akku dann dennoch entladen lassen.

Ich habe mal so eine der Schutzschaltungen angeschaut (diese hier: R5421N111C). Im Datenblatt steht: "After detecting over-charge with the V_DD voltage of higher than V_DET1, connecting system load to the battery pack makes load current allowable through parasitic diode of external charge control FET."

Wenn der MOSFET also sperrt (gegenüber positiverer Spannung vom Ladegerät), sollte er in umgekehrter Richtung immer noch leiten.

Hier noch ein Link mit der Diode eingezeichnet, für ein anderes IC:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/390673/DW01A_Typical_Application_Circuit.PNG

Vielleicht eine schlechte Lötstelle oder Schraubkontakt?

Bearbeitet 16. April 2021 von ULgeher

ChristianS · 16. April 2021

vor 7 Stunden schrieb ULgeher:

Wenn der MOSFET also sperrt (gegenüber positiverer Spannung vom Ladegerät), sollte er in umgekehrter Richtung immer noch leiten.

Hm, ok, komisch. Na, ich beobachte das mal weiter, ob das öfter passiert beim Aufladen.

ChristianS · 16. April 2021

vor 7 Stunden schrieb ChristianS:

Nun läuft nochmal die Entladungsmessung, was der Akku mit diesen Ladegrenzen so an Kapazität hergibt.

So, die erste vollständige Entladungsmessung mit 1A ist fertig. Ergebnis enttäuschend:

Von den auf dem Akku angegebenen Kennwerten 10.000mAh bzw. 37Wh kommen nur knapp 5.500mAh bzw. 23,8Wh (also etwa 60%) am Ende vom Boost-Converter raus. Da hatte ich mir mehr erhofft. Klar gibt es Verluste, aber so viel...? So 80% hatte ich mir schon erhofft.

Zum Großteil schätze ich wird es am Ladefenster der verwendeten Schaltungen liegen. Wenn die Ladeschaltung nur bis 4,1V läd und der Akku nach dem Abschalten bei Entladung durch den Boost-Converter noch 3,3V hat, wird die verfügbare Kapazität nicht ausgereizt.

Was geben denn eure 10.000er Powerbanks so her?

Zum anderen könnte der verwendete Boost-Converter nicht besonders effektiv sein. Er wird jedenfalls deutlich heißer, als ich es von kommerziellen Powerbanks kenne. Bei nur etwa 3,5W Output wird die Spule auf der Schaltung so heiß, dass man sich den Finger verschmort.

Hat vielleicht jemand einen Tip für eine erwiesener Maßen hoch effektive Boost-Converter-Schaltung?

Konradsky · 17. April 2021

Als grobe Formel sagte man vor Jahren schon, dass 50-60% realistisch sind.

Gruss Konrad

ULgeher · 17. April 2021

vor 12 Stunden schrieb ChristianS:

Zum anderen könnte der verwendete Boost-Converter nicht besonders effektiv sein. Er wird jedenfalls deutlich heißer, als ich es von kommerziellen Powerbanks kenne. Bei nur etwa 3,5W Output wird die Spule auf der Schaltung so heiß, dass man sich den Finger verschmort.

Hat vielleicht jemand einen Tip für eine erwiesener Maßen hoch effektive Boost-Converter-Schaltung?

Bei kommerziellen Powerbanks kannst Du aber auch nicht direkt an die Ladespule fassen, und die Wärme wird im Gehäuse verteilt. Bei 3.5Watt und 80-90% Effizienz hast Du immer noch um die 0.5W Abwärme, das meiste davon in der Spule die "hochpumpt". Wenn diese Abwärme in so einem kleinen Bauteil konzentriert anfällt, wird dieses eben heiss, das ist völlig normal. Die Wärme muss über die Anschlussdrähte an die Platine und an die Luft abgegeben werden. Ich würde sagen, 80 °C sind durchaus normal, im Grenzfall sogar über 100 °C mehr. Das gilt auch für normale Widerstände, wenn diese die Nennleistung verbraten (probier's aus, Du wirst Dir die Finger an einem 0.5W-Widerstand, der "in der Luft" hängt, verbrennen).

Was die Kapazität angeht: Ich weiss nicht, wie die Nennkapazität gemessen wird. Falls diese für eine Entladung von 4.2V runter auf 2.5V definiert ist, käme das mit Deiner Messung ungefähr hin. Wobei es wohl nicht so eine gute Idee ist, so weit runter zu Entladen.

kra · 17. April 2021

@Konradsky Hm, Korrektur, streiche "schon" ... , inzwischen sind bei guten PB deutlich bessere Werte zu erwarten.

Zum Meßwert: ich komme für den beschriebenen Fall auf eine Entladeeffizienz von ca. 64 bis 65%, auf die "Normkapazität" bzw. 4.1V Ladeschlußspannung bezogen. Das wäre kein guter Wert, wobei die Belastung des Akkus auch eine Rolle spielt. Bei 15W ist die Ausbeute schlechter als bei 5W.

Die Belastung hat @ChristianS nicht angegeben. Ebenso sind die exakten Ladeschluß- und Entladeschlußspannungen nicht bekannt, so das nicht klar ist, wieviel Energie die Zelle wirklich zur Verfügung stellt.

Bsp. für aktuelle PBs, (die beide ersten haben eine Referenzspannung von 3.85V angeben):

TNtor 1000 und die NB1000 haben eine Entladeeffizienz bei 10W von ca. 90(+-5) %
EasyAcc 16750 (bezogen auf 3,7V), >4 Jahre alt und viel eingesetzt immer noch > 75%

ChristianS · 18. April 2021

Am 17.4.2021 um 08:44 schrieb Konradsky:

Als grobe Formel sagte man vor Jahren schon, dass 50-60% realistisch sind.

Na, ich hoffe, dass die Technik sich inzwischen weiterentwickelt hat! Und die 50-60% galten dann auch nach Abzug der Verluste im Zielgerät, z.B. der Ladelektronik im Smartphone. Meine Werte waren aber nur Ex-Powerbank, und dafür sind sie sehr schlecht.

Am 17.4.2021 um 10:15 schrieb kra:

Zum Meßwert: ich komme für den beschriebenen Fall auf eine Entladeeffizienz von ca. 64 bis 65%, auf die "Normkapazität" bzw. 4.1V Ladeschlußspannung bezogen. Das wäre kein guter Wert, wobei die Belastung des Akkus auch eine Rolle spielt. Bei 15W ist die Ausbeute schlechter als bei 5W.

Die Belastung hat @ChristianS nicht angegeben.

Stimmt, etwa 64%, wenn man sich auf die Wh bezieht. Bezieht man sich auf die mAh kommen nur etwa 55% raus...

Die Belastung sollte bei 1A liegen, jedenfalls habe ich so einen Lastwiderstand, bei dem man zwischen 1 und 2A wählen kann. Das Messgerät zeigte bei Entladung jedoch geringere Werte (4,6V bei 0,8A), vermutlich kann der Boostconverter nicht mehr.

Am 17.4.2021 um 10:15 schrieb kra:

Ebenso sind die exakten Ladeschluß- und Entladeschlußspannungen nicht bekannt, so das nicht klar ist, wieviel Energie die Zelle wirklich zur Verfügung stellt.

Ja, dafür habe ich nicht das nötige Messequipment.

kra · 18. April 2021

Vergiss einfach die mAh-Zahl, die ist primär für's Marketing. Worauf es ankomtmt sind die Wh.

ChristianS · 18. April 2021

Ich habe nochmal ein paar Vergleichsmessungen mit anderen Powerbanks, aber dem gleichen USB-Meter und USB Lastwiderstand mit 1A gemacht. Das zeigte folgende Ergebnisse:

China-Powerbankgehäuse mit 2x Panasonic NCR18650B, 130g
Nennkapazität: 6800mAh
Nennenergieinhalt: 25,1 Wh
--> Entladung mit 5W
Entnahmekapazität: 3789mAh (55%)
Entnommene Energie: 19,1Wh (76%)
TNTOR 5000, 110g
Nennkapazität: 5000mAh
Nennenergieinhalt: 18,5 Wh
--> Entladung mit 5W
Entnahmekapazität: 3228mAh (64%)
Entnommene Energie: 16,2Wh (87%)
Tqka 10000, 215g
Nennkapazität: 10000mAh
Nennenergieinhalt: 37 Wh
--> Entladung mit 5W
Entnahmekapazität: 6175mAh (61%)
Entnommene Energie: 31,6Wh (85%)

Eigentlich hatte ich erwartet, dass mAh oder Wh den gleichen Prozentsatz ergeben...?

Aber die Ergebnisse zeigen, dass die TNTOR am effektivsten arbeitet, gefolgt von der Tqka. Meine Selbstbau-Konfiguration ist der Verlierer in meinem Vergleich. Die Werte der Tqka möchte ich aber schon erreichen.

Evtl. schaue ich nochmal nach effektiveren Boost-Converter-Schaltungen, falls die vorhandene wirklich die Ursache sein sollte. Diese hier scheint ganz gut ("bis zu 90% Wirkungsgrad"), ist aber kein Schnapper...

ULgeher · 18. April 2021

Wie misst Du denn die Kapazität in mAh?

Ich frage, weil diese bei 5V natürlich eine andere ist als bei der Spannung des Akkus. Bei 100% Effizienz des Konverters hast Du bei 5V 20% weniger Strom als bei 4V.

ChristianS · 19. April 2021

vor 9 Stunden schrieb ULgeher:

Wie misst Du denn die Kapazität in mAh?

Den Wert ermittelt das USB-Meter. Wie genau, keine Ahnung Ich lese es dann nur ab....

ULgeher · 19. April 2021

vor 23 Minuten schrieb ChristianS:

Den Wert ermittelt das USB-Meter. Wie genau, keine Ahnung Ich lese es dann nur ab....

Dann ist dies bei 5V gemessen. Da bei einem idealen Step-up-Regler ohne Verluste die Leistung erhalten bleibt (also U*I mit U=Spannung und I=Strom), gilt 5V * I_USB = U_bat * I_bat. Die Kapazität des Akkus ist natürlich bei der Spannung des Akkus angegeben. Diese variiert zwischen 4.1V und der Entladeschlussspannung (3.3V?).

Das heisst 1A Strom bei 5V entspricht 1.5A bei 3.3V oder 1.22A bei 4.1V.

Ich habe mal aus Interesse die "Effizient" von 18650er Akkus gemessen, und in Bezug auf die Kapazität in mAh kommt praktisch 100% von dem wieder raus, was beim Laden reingepumpt wird. Bei der Leistung verhält es sich anders, da der Akku einen eigenen Widerstand hat (sog. Innenwiderstand), an welchem sowohl beim Laden als auch beim Entladen Leistung verloren geht. Deshalb wird er auch warm. Will heissen: die "Verluste" in mAh sollten fast Null sein, die in mWh aber nicht.

Mein Eindruck ist, dass alle von Dir gemessenen Powerbanks/Akkus hervorragend und "ehrlich" deklariert sind. Dass Du trotz 10-20% Verlusten am Regler grob 80% der Nennleistung rausholen kannst, hätte ich nicht unbedingt erwartet. Wegen der paar Prozent Unterschied würde ich mir keine Gedanken machen.

Für mich ist die beste Lösung, diese Verluste zu vermeiden, das Handy (oder was auch immer) direkt vom Panel zu laden, mit Unterstützung der Powerbank wenn vom Panel zu wenig Saft geliefert wird. Damit umgehst Du die Verluste im Akku und Step-up-Regler (wohl so um die 30%).

Eine ähnliche Situation hast Du wenn wenn die Sonne scheint und die Ladeelektronik bei reduziertem Ladestrom den Akku langsam auf die Endspannung bringt. Dann vergibst Du wertvolle Sonnenenergie (und Zeit, da die Energie erst in die Powerbank und abends von dort ins Handy muss).

Mit Deinem Adafruit-Board kannst Du das alles machen.

kra · 19. April 2021

vor einer Stunde schrieb ULgeher:

Für mich ist die beste Lösung, diese Verluste zu vermeiden, das Handy (oder was auch immer) direkt vom Panel zu laden, mit Unterstützung der Powerbank wenn vom Panel zu wenig Saft geliefert wird. Damit umgehst Du die Verluste im Akku und Step-up-Regler (wohl so um die 30%).

Eine ähnliche Situation hast Du wenn wenn die Sonne scheint und die Ladeelektronik bei reduziertem Ladestrom den Akku langsam auf die Endspannung bringt. Dann vergibst Du wertvolle Sonnenenergie (und Zeit, da die Energie erst in die Powerbank und abends von dort ins Handy muss).

Da hast du Recht, allerdings NUR unter der von mir oben extra hervorgehobenen Bedingung. Ohne parallel geschaltete PB die das Laden ohne Unterbrechung puffert kann es sein, das du das Smarthone zügig entlädst, weil bei jedem Aus- und Einsetzen des Ladevorgangs der Bildschirm aktiviert wird.

Für andere Verbraucher ist das i.d.R. nicht relevant, da man da den Akku direkt läd. Wie das bei einem modernen GPS oder Sat-Gerät ist weiß ich mangels Gerät nicht...

vor einer Stunde schrieb ULgeher:

Dann ist dies bei 5V gemessen. Da bei einem idealen Step-up-Regler ohne Verluste die Leistung erhalten bleibt (also U*I mit U=Spannung und I=Strom), gilt 5V * I_USB = U_bat * I_bat. Die Kapazität des Akkus ist natürlich bei der Spannung des Akkus angegeben. Diese variiert zwischen 4.1V und der Entladeschlussspannung (3.3V?).

Das vermute ich hier nicht. Die üblichen USB-Messgeräte werden den Strom an ihrem Ausgang über die Zeit integrieren. Das sie die echte Spannung einbeziehen tritt meiner Erfahrung nach nur bei der Berechnung der Wh auf (integration über dem Produkt aus aktueller Stromstärke und aktueller Spannung)

Die Kapazität der Akkus wird soweit ich erkennen kann üblicherweise aus einem Mittelwert von Lade- und Entlade-Schlußspannung angegeben, wobei es Sinn macht zu beachten, auf welche Mittlere Spannung der Hersteller sich bezieht. Das schwankt zwischen 3,6 und 3,85V. Nitecore geht wohl nochmal einen anderen (lobenswerten) Weg und vermerkt die Nennkapazität (bei 3,85V), ergo 38,5Wh und die entnehmbare Strommenge bei 1A und 5V, hier 6,4Ah, ergibt 32 Wh. Sie geben somit von Wandlungsverlusten von ca. 18% aus, was sich mit meinen Beobachtungen deckt..

Bearbeitet 19. April 2021 von kra

ULgeher · 19. April 2021

vor 6 Stunden schrieb kra:

Das vermute ich hier nicht. Die üblichen USB-Messgeräte werden den Strom an ihrem Ausgang über die Zeit integrieren. Das sie die echte Spannung einbeziehen tritt meiner Erfahrung nach nur bei der Berechnung der Wh auf (integration über dem Produkt aus aktueller Stromstärke und aktueller Spannung)

Vielleicht meinen wir dasselbe. Ich bezog mich auf die Kapazität in mAh. Bei einer Powerbank ist diese sicher bei 5V angegeben, @ChristianS bezieht sich aber auf den Akku ohne nachgeschalteten Boost-Converter. Und da macht es schon einen Unterschied, da der Strom an Eingang grösser ist als am Ausgang.

Bearbeitet 19. April 2021 von ULgeher

kra · 19. April 2021

Hm, Aufdruck auf der (imho ehrlichsten) PB die ich habe

Capacity 10000 mAh 3,85V (38,5 Wh)
Rated Energy 6400 mAh 5V (TYP 1A)

Die Powerbank ist die NB 10000 von Nitecore.

Das lese ich so das die 10000 mAh bei 3.85V angegeben sind (also PB-interner Spannungslevel) und die 6400 mAh sich auf die Leistung am USB Ausgang (also auf 5V USB Norm) beziehen.

ChristianS · 19. April 2021

Vielen Dank erstmal für eure Ideen und Rückmeldungen.

Unabhängig von technischen Details der Messwertermittlung u.ä. bleibt für mich jedoch stehen, dass meine Kombination aus Akku und "Elektronik" deutlich schlechter bei der Energieausbeute dasteht, als eine vergleichbare Powerbank. Die Entlademessungen wurden gleich durchgeführt und am Ende kamen bei meiner Bastellösung nur 23,8Wh ggü. der Tqka-Powerbank mit 31,6Wh als nutzbare Energie raus (beide theoretisch mit 37Wh).

Als Ursache sehe ich drei mögliche Gründe:

1. Die Ladegrenzen/Abschaltgrenzen gehen bei meiner Bastellösung schonender mit dem Akku um und nutzen ein kleineres Kapazitätsfenster. (Am ruhenden Akku 4,1V aufgeladen, 3,3V entladen)

2. Die Boost-Converter-Schaltung arbeitet deutlich weniger effektiv als die in der Tqka-Powerbank und verheizt mehr Energie.

3. Der Akku hat einen deutlich schlechteren Energieinhalt als vom Hersteller angegeben.

Die Idee beim Solar-Laden möglichst gleich den Zielverbraucher z.B. das Smartphone dranzuhängen und den Pufferakku möglichst wenig zu verwenden wäre aber nur hilfreich, wenn Punkt 2 nicht zutrifft.

Punkt 3 werde ich jetzt nochmal mit einem Vergleichstest untersuchen, indem ich 3 parallel geschaltete Panasonic NCR18650B mit meiner Bastel-Elektronik entlade. Diese sind vom Energieinhalt gut vergleichbar (10200mAh/37,7Wh) und als Marken-Akkus kann ich mir relativ sicher sein, dass die angegebenen Nennwerte stimmen.

Hat jemand eine Idee, wie man Punkt 2 verifizieren oder falsifizieren kann? Eine alternative USB Boost-Converter Schaltung mit Unterspannungsabschaltung habe ich bei meiner Suche noch nicht gefunden.

Jonathan · 19. April 2021

vor 9 Stunden schrieb ULgeher:

Vielleicht meinen wir dasselbe. Ich bezog mich auf die Kapazität in mAh. Bei einer Powerbank ist diese sicher bei 5V angegeben, @ChristianS bezieht sich aber auf den Akku ohne nachgeschalteten Boost-Converter. Und da macht es schon einen Unterschied, da der Strom an Eingang grösser ist als am Ausgang.

@ULgeher hat es imho sehr gut erläutert, mit einer kleinen Abweichung: Die auf der Powerbank aufgedruckte Kapazität in Ah bezieht sich normalerweise auf die nominelle Akkuspannung des eingebauten Akkus (meistens der gewichtete Durchschnitt während einer Entladung; irgendwas zwischen 3,6V und 3,85V). Das USB Messgerät misst hingegen die Kapazität auf USB Spannungsniveau von meistens etwa 5,0V.

Daher ergäbe sich auch bei 100%iger Efiizienz ein Kapazitätswert, der nur etwa 74% (3,7/5=0,74) der Nennkapazität der Powerbank entspricht. Dies entspricht ziemlich exakt dem von @ChristianS festgestellten Unterschied zwischen gemessenen Wh und Ah (Siehe Beispiel 1: 76% * 0,74 = 56,24 %). Bei der Beurteilung der Effizienz darf daher nur die gemessene Kapazität in Wh betrachtet werden. (Es sei denn man berechnet die unterschiedlichen Spannungsniveaus mit ein, aber genau das macht ja die Kapazität in Wh)

Bearbeitet 19. April 2021 von Jonathan

ChristianS · 20. April 2021

vor 21 Stunden schrieb ChristianS:

Punkt 3 werde ich jetzt nochmal mit einem Vergleichstest untersuchen, indem ich 3 parallel geschaltete Panasonic NCR18650B mit meiner Bastel-Elektronik entlade. Diese sind vom Energieinhalt gut vergleichbar (10200mAh/37,7Wh) und als Marken-Akkus kann ich mir relativ sicher sein, dass die angegebenen Nennwerte stimmen.

Der Vergleichsentladetest ist durch. Das Ergebnis ist noch schlechter als mit dem LiPo: 21,3Wh stand am Ende auf dem Tacho, also ca. 56%.

Dass die schlechte Energieausbeute beim LiPo an einer zu optimistischen Deklaration liegt, kann ich nun ausschließen.

ULgeher · 20. April 2021

vor 2 Stunden schrieb ChristianS:

Der Vergleichsentladetest ist durch. Das Ergebnis ist noch schlechter als mit dem LiPo: 21,3Wh stand am Ende auf dem Tacho, also ca. 56%.

Dass die schlechte Energieausbeute beim LiPo an einer zu optimistischen Deklaration liegt, kann ich nun ausschließen.

Vielleicht, vielleicht aber auch nicht. Akkus altern, und die Deklaration ist normalerweise freundlich formuliert "optimistisch".

Was Du tun könntest, ist den Entnahmestrom vor dem Boost-Konverter messen, oder noch besser den Akku ohne Boostkonverter entladen. Das allereinfachste wäre, Du hängst einen Leistungswiderstand dran und misst mit einem Multimeter alle 30 Minuten oder so die Spannung. Der entnommene Strom ist dann I=U/R, und die entnommene Leistung P=U^2/R. Du kannst damit dann einfach die Kapazität in mAh und mWh ausrechnen.

Wenn Du einen tiefen Entladestrom wählst, z.B. einen 10-Ohm-Widerstand, dann reicht Dir ein Widerstand mit 2-3 Watts. Falls Du eine elektronische Last hast, dann kannst Du mit 2 Multimetern gleichzeitig die Spannung direkt am Akku und den Strom vor dem Boost-Konverter messen und so das gleiche tun. Falls der Schaltregler aber dazwischen hängt und heiss wird und sich selbst runterregelt, hast Du eine unregelmässige Leistungsentnahme und kommst mit ein paar Messungen ev. nicht auf einen präzisen Wert.

ChristianS · 20. April 2021

vor 47 Minuten schrieb ULgeher:

Vielleicht, vielleicht aber auch nicht. Akkus altern,

Ich habe nur neu gekaufte Akkus (LiPo und 18650er) verwendet. Die Benchmark Powerbanks von mir sind z.T. 1-3 Jahre alt und liefern in der Kombination mit der eingebauten Elektronik deutlich bessere Werte.

vor 51 Minuten schrieb ULgeher:

Was Du tun könntest, ist den Entnahmestrom vor dem Boost-Konverter messen, oder noch besser den Akku ohne Boostkonverter entladen.

Gute Idee für das wissenschaftliche Interesse, kriege ich aber kaum praktisch umgesetzt. Außerdem geht das an meiner eigentlichen Zielsetzung vorbei, an einem USB-Ausgang möglichst effizient die geerntete Solarenergie an den Zielverbraucher zu übergeben.

Ich habe noch eine andere Boost Converter Schaltung rumliegen, die kann zwar nur 5V/0,5A und hat keine Unterspannungsabschaltung, macht aber nichts bei dem geschützten LiPo. Das könnte einen Hinweis geben, ob die schlechte Effizienz an der Schaltung liegt.

Konradsky · 21. April 2021

Neue 18650 sind nicht immer neu.

Sehr oft werden auch gebrauchte Akkus als neu verkauft.

Auch in namenlosen PB sind nicht immer neue Akkus verbaut.

Gegen geprüfte alte Akkus ist nicht einzuwenden. Die wären mir lieber

als ungeprüfte neue.

Gruss Konrad

ULgeher · 21. April 2021

vor 14 Stunden schrieb ChristianS:

Gute Idee für das wissenschaftliche Interesse, kriege ich aber kaum praktisch umgesetzt. Außerdem geht das an meiner eigentlichen Zielsetzung vorbei, an einem USB-Ausgang möglichst effizient die geerntete Solarenergie an den Zielverbraucher zu übergeben.

Ich habe noch eine andere Boost Converter Schaltung rumliegen, die kann zwar nur 5V/0,5A und hat keine Unterspannungsabschaltung, macht aber nichts bei dem geschützten LiPo. Das könnte einen Hinweis geben, ob die schlechte Effizienz an der Schaltung liegt.

Verstehe, aber im Moment ist Deine Hypothese, dass die schlechte Effizienz am Boost-Konverter liegt. Das mag sein, aber meine Einschätzung ist, dass die Kapazitätsangabe dermassen unsicher ist, dass Du nicht von dieser Zahl auf die Effizient des Konverters schliessen kannst.

Wahrscheinlich führt kein Weg an einer direkteren Messung der Effizienz vorbei. Das sollte relativ einfach zu bewerkstelligen sein, wenn Du ein Multimeter hast. Du hängst eine konstante Last an den Boost-Konverter (z.B. einen Widerstand), und misst Strom und Spannung vor und nach dem Konverter (mit dem Widerstand reicht sogar die Messung der Spannung, da Du daraus direkt den Strom oder die Leistung berechnen kannst). Daraus kannst Du dann die Effizienz ausrechnen (Leistung nach geteilt durch Leistung vor dem Konverter). Das muss auch nicht über den gesamten Entladevorgang hinweg geschehen.

Ich habe soweit ich mich erinnere ein paar Exemplare desselben Konverters rumliegen. Vielleicht messe ich den mal durch...

Sunny20 · 21. April 2021

Am 16.3.2021 um 20:16 schrieb ChristianS:

Moin zusammen,

anders als sonst bei meinen Projekten möchte ich mal mein MYOG-Solarpanel-Projekt als work-in-progress vorstellen.

Es ist also noch nicht fertig und ich weiß auch noch nicht, ob es am Ende wirklich was wird.

Mit den so käuflich zu erwerbenden Produkten für unseren Einsatzzweck bei Trekkingtouren bin ich nicht zufrieden. Die hochpreisigen, leistungsfähigen Panels sind zu schwer, die kleinen relativ leichten zu leistungsschwach. Im letzten Sommer bin ich zwar ganz gut mit einem kleinen 5V-"10Watt"-China-Panel + 5000mAh Powerbank gefahren, aber mehr als einen Regentag konnte die Lösung trotz gemäßigter Smartphone-only Nutzung nicht versorgen.

Also: Selbermachen. Doppel so groß wie die 5V-China-Panels mit den 2 Sunpower-Zellen, also 4 Sunpowerzellen sollen es werden. Auf Ebay wurde ich fündig und habe kurzerhand 10 Sunpowerzellen C60 bestellt. So sehen die aus:

Vorderseite

Rückseite

Da jede Zelle je nach Last und Bestrahlungsintensität so 0,4 bis 0,7V hat, muss ich die 4 Zellen in 12 Stücke zerteilen, um dann durch Reihenschaltung der 12 Zellen eine für die Ladeschaltungen kompatible Nennspannung von 6V zu haben. Also jede Solarzelle in 3 Teile teilen, zum Glück passt das auch mit der rückseitigen Verschaltung der Zellen.

Das Zerteilen habe ich erst mal per Cutter, dann per Schere und Glasschneider probiert, aber jede Methode beschädigt die super empfindlichen Zellen. Schließlich hatte ich Erfolg mit der Methode Mini-Trennschleifer, die ich im Internet gefunden hatte:

Mit einem Dremel, Mini-Diamant-Trennscheibe und Führungsvorrichtung konnte ich die Zellen einigermaßen gut teilen. Es gab aber viel Ausschuss...

Als nächstes habe ich die Zellen auf einer Pappe als Unterlage angeordnet und die Verbindungsstellen schonmal mit Lötzinn benetzt:

Im nächsten Schritt habe ich die einzelnen Stücke mit Klebebandstückchen fixiert und die Einzelzellen mit diesen dünnen Nickelbändern verbunden. So sieht das dann von oben aus:

Um nun vor dem Laminieren des Panels möglichst alle Löt- und Verschaltungsfehler auszuschließen möchte ich das Konstrukt mal in die Sonne halten und die Gesamt- und Einzelspannungen messen. Dafür habe ich mir eine kleine Konstruktion aus zwei Plexiglasresten und Holzlatten gebaut, auf die das Provisiorium wieder mit Klebeband vorsichtig fixiert wurde:

So kann ich das Ganze jetzt in die Sonne halten und von hinten die Zellspannungen messen.

Fehlt gerade nur noch die Sonne...

Wenn alles in Ordnung ist, geht es im nächsten Schritt an den Laminataufbau!

to be continued