Kann ich eine 24-V-Stellantriebsbatterie sicher mit einem Paar 12-V-Solarmodulen erhaltungsladen?

Ich habe einen Hormann Promatic Akku Garagentorantrieb, da meine Garage keinen Netzstrom hat. Generell bin ich sehr beeindruckt, wie gut es funktioniert. Unglücklicherweise wird zwischen dem Aufladen etwa zwei Monate lang so gut wie nichts angezeigt, wenn der Akku fast leer ist.

Ich möchte, dass es zwischen den Ladevorgängen länger hält, also habe ich mir vor einiger Zeit ein paar Solarladegeräte mit geringem Stromverbrauch gekauft. Ich mache mir Sorgen, dass es etwas geben könnte, das ich auf die naive Art und Weise, die ich vorhabe, verpasst habe.

Hintergrund

Die Hörmann-Batterieeinheit (rechts unten im Bild) verfügt über ein Paar XLR-Buchsen, sodass Sie das Netzkabel des Stellantriebs an eine der beiden anschließen können. Ich vermute, dass Hörmanns eigenes (lächerlich teures und in Großbritannien nicht erhältliches) Solarladegerät in die andere Steckdose eingesteckt wird. Intern sind ein paar Tiefentladungsbatterien (12 V) in Reihe geschaltet.

^{Attrib. Hörmann .}

Bei voller Ladung misst das Batteriemodul 26,3 V und der Stellantrieb weigert sich zu arbeiten, wenn die Spannung auf 23,3 V abfällt.

Die Sonnenkollektoren, die ich habe, sind gerade 1w, aber haben eine integrierte Diode. Sie wurden als Solar-12-V-Batterieladegeräte verkauft, und meine damalige Untersuchung ergab, dass eine so geringe Leistung als Erhaltungsladung der Batterien gelten sollte, sodass ein Überladen kein Problem darstellen sollte. Ich stelle jedoch fest, dass die Leerlaufspannung bei hellem Sonnenlicht 18 V erreichen kann.

Auf einem der Panels ist die Diode durchgebrannt, daher wäre jeder Ratschlag zum Ersetzen ebenfalls nützlich (ich habe die alte Diode entfernt, sie war jedoch heiß auf das Panel geklebt und hat einen Teil des Ausweises abgekratzt, ich schätze, das ist es ein 1N4007 obwohl).

Wie ich sie verkabeln will

Also, naiv, ich wollte einfach beide Panels in Serie verkabeln, so wie die Batterien verkabelt sind, durch einen XLR-Stecker und sie dauerhaft angeschlossen lassen.

Ich überlege auch, ob es besser ist, die Diode von der zweiten Platte zu lassen und die beiden Platten nur mit einer einzigen Diode dazwischen zu verdrahten.

Meine Bedenken

Angenommen, es ist ein seltener britischer Sommertag, dann weiß ich, dass nur 1 W bei 18 V einen ziemlich niedrigen Strom für die Batterie bedeutet, aber könnten 36 V durch ein Paar von Panels die Stellgliedschaltung beschädigen? Ich vermute, dass das Anschließen an die Batterie diese Spannung knapp über die Batteriespannung senkt, aber es wäre schön, dies sicher zu wissen.

Wenn der Aktuator tatsächlich Strom aufnimmt, nimmt er 20 bis 30 Sekunden lang einige Watt auf. Könnten die Solarzellen in irgendeiner Weise beschädigt werden? Wenn man sich das Datenblatt der Dioden ansieht, sieht es so aus, als ob jede der Dioden mehr als in der Lage wäre, mit dem Strom und den Spannungen umzugehen, von denen wir sprechen.

Ich habe die relevanten Fragen zum Markieren von Solarzellen und zum Laden von Akkus durchgesehen , aber nichts, was ich finden kann, scheint meine Bedenken auszuräumen.

aber könnten 36 V von zwei Paneelen die Aktuatorschaltung beschädigen?

Also hier ist der Deal. Blei-Säure-Batterien sehen elektrisch aus wie eine Spannungsquelle / -senke mit einem kleinen Serienwiderstand, wobei der Spannungspegel eine Funktion des Ladezustands ist. 2 V / Zelle (es gibt 6 Zellen in Reihe in einer 12 V-Batterie) ist nominal, und wenn ich mich recht erinnere, ist ihre Leerlaufspannung ungefähr 1,9 V leer, 2,1 V voll. Das deckt 90% ihres Verhaltens ab.

In Anbetracht dessen kann die "1W @ 18V" -Spezifikation des Solarpanels nicht gegen die Batterie "gewinnen", und die Spannung des Solarpanels wird auf die Batteriespannung heruntergezogen und liefert wahrscheinlich 0,055A (= 1W / 18V) bei jeder Batteriespannung.

Wenn eine Batterie jedoch vollständig voll ist, steigt ihr Serienwiderstand dramatisch an und die Spannung steigt an, bis genügend Spannung vorhanden ist, um die Elektrolyse der Flüssigkeit zu starten, und an den Anschlüssen H2- und O2-Bildung auftritt und der Elektrolyt verloren geht. Eine Blei-Säure-Batterie hat je nach Typ + Hersteller eine bestimmte Rekombinationsrate von H2 + O2 => Elektrolyt, die sie verarbeiten kann; Wenn Sie mit einem höheren Strom elektrolysieren, führt dies zu einem permanenten Elektrolytverlust (+ folglich zu einem Kapazitätsverlust).

Es gibt also einen sicheren Strom, der kontinuierlich an eine Blei-Säure-Batterie abgegeben werden kann, wobei die Selbstentladung durch Elektrolyse den Ladestrom ausgleicht. Es hängt von der herstellung + bau. Ich würde mir keine Sorgen um eine Laderate von C / 10 oder C / 20 machen (wobei C der Strom ist, der zum Entladen eines Akkus in 1 Stunde benötigt wird). Garagentorbatterien haben wahrscheinlich eine Kapazität von> 1Ah, sodass Sie mit einem Ladestrom von 55 mA sicher sein sollten.

JEDOCH - Ich würde wahrscheinlich eine (Zenerdiode und einen Widerstand in Reihe schalten) parallel zu jeder Batterie schalten, wobei die Zenerdiode ungefähr 14 V beträgt und der Widerstand vielleicht 10 Ohm beträgt, damit die Batterieklemmen nicht zu weit aufgeladen werden.

Außerdem: Wenn Sie können, verdrahten Sie jedes Solarmodul mit jeder Batterie (und behalten Sie die Dioden bei), anstatt die beiden in Reihe geschalteten Module mit den Batterien in Reihe zu schalten. Versuchen Sie also, die Mittelhähne zu verbinden. Auf diese Weise laden Sie jeden Akku unabhängig voneinander auf. Andernfalls kann die Batterielebensdauer beeinträchtigt werden, wenn die Batteriespannungen auseinander gehen - die eine mit der höheren Spannung neigt dazu, überladen zu werden, während die andere dazu neigt, überladen und nicht vollständig aufgeladen zu werden.

Zusammenfassung:

• Bei Betrieb in Oxford, England, bietet das Ladegerät nützliche Zeitgewinne zwischen dem Aufladen über 6 Monate im Jahr.

• Die Ladegeräte können so verwendet werden, wie sie sind (wobei zwei direkt über die 24-V-Batterie in Reihe geschaltet sind). Das Anschließen einer Batterie an jede Batterie ist möglich, aber die Laderate ist so gering, dass der daraus resultierende Gewinn an Batteriebilanz wahrscheinlich nicht sinnvoll ist.

• Eine 1N400x-Diode funktioniert gut (für Panels mit weniger als 10 Watt).

• Wenn Sie zwei Panels hintereinander verwenden, benötigen Sie nur eine Diode - Sie können die Diode auf dem zweiten Panel umgehen, wenn Sie möchten.

• Die Batterien sollten nicht tiefentladen werden, auch wenn sie für eine maximale Batterielebensdauer "tiefentladen" sind. Die vorhandene 23,3 V-Aussparung ist wahrscheinlich so ausgelegt, dass sie diesem Bedarf entspricht.

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Größe in AH der Batterie unbekannt - angenommen, 2 x 7AH "Ziegel" - kann größer sein.
Größe des PV-Panels = 2 x 1 Watt nominal.

Passen Sie die folgenden Ergebnisse entsprechend an, wenn die Batterien mehr oder weniger als 7 Ah haben.

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Vorausgesetzt, das Original ist auch 10 Ah hat, müssen die folgenden Zahlen in Bezug auf die Kapazität um etwa 1,5 erhöht werden. Laderaten von 1W-PV-Modulen sind noch weniger schädlich. Ich werde zu gegebener Zeit erwägen, diese Antwort im Lichte dieses „Wissens“ zu überarbeiten.

Das großartige Gaisma-Site, die viele nützliche Informationen über Sonneneinstrahlung (Sonneneinstrahlung, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit und vieles mehr) von Tausenden von Standorten weltweit bietet, gibt an, dass die durchschnittlichen täglichen Sonnenstunden von Monat zu Monat in Oxford, England, von Januar bis Dezember, wie folgt sind:

Sonneneinstrahlung, kWh / m² / Tag = "Sonnenstunden"

• Monat / durchschnittliche Sonnenstunden pro Tag
  Jan 0,67
  Feb 1,23
  Mrz 2,23
  Apr 3,39
  Mai 4,39
  Jun 4,64
  Jul 4,66
  Aug 3,99
  Sep 2,76
  Okt 1,59
  Nov 0,82
  Dez 0,50

dh 4,66 im Juli und 0,5 im Dezember.

Das sind die täglichen durchschnittlichen Wattstunden, die Sie pro Watt PV-Modul AT BEST erhalten würden.

Eine 12-V-Batterie liefert nominell etwa 12 Wattstunden pro Amperestunde Kapazität. So wird ein 7AH "Ziegel" 84 Wattstunden geben.

An einem GUTEN Julitag liefert ein 1-W-Panel eine Leistung von 4,66 Wh oder mehr als 24 Stunden, was einem Durchschnitt von 0,2 Watt entspricht. Das vollständige Aufladen eines 84-Wh-Akkus mit dieser Rate (unter der Annahme eines Wirkungsgrades von 100%) würde 84 / 0,2 = 420 Stunden dauern. dh die durchschnittliche Gebührensatz in Oxford Englisch Mitte Sommer mit dem Panel gut orientiert ist C / 420. Selbst wenn der Akku tagsüber mit voller Leistung aufgeladen wird, beträgt die Rate 1 Watt / 84 Wh = C / 84.

C / 100 wäre eine sehr bescheidene Erhaltungsladung für eine Blei-Säure-Batterie, vorausgesetzt, 1 x 1-Watt-Panel pro 7-Ah-Batterie (2 Batterien, 2 Panels) könnte ohne Probleme an Ort und Stelle belassen werden.

Die gute Nachricht ist, dass der Akku derzeit "ungefähr 2 Monate zwischen den Ladevorgängen" hält. 60 Tage x 24 Stunden = 1440 Stunden. Also die MittelwertDie Batterieentladungsrate wird durch die Leistung des Panels im Juli überschritten. Tatsächlich müsste die durchschnittliche tägliche Sonneneinstrahlung auf 4,66 x 420/1200 ~ = 1,6 kWh / Tag (oder 1,6 Sonnenstunden / Tag) fallen, damit die durchschnittliche Sonneneinstrahlung auf C / 1200 sinkt (was einige Ineffizienzen zulässt). Diese Rate wird für die 9 Monate von März bis einschließlich Oktober überschritten. Wie zuvor wird davon ausgegangen, dass das Panel 1 W in gutem Zustand und die 12-V-Batterien 7 Ah sind. Die tatsächliche effektive Laderate ist niedriger, da das Panel mit 1 Watt oder was auch immer bei optimalem Leistungspunkt ausgelegt ist. Murphy sagt, dass Panel MPP und Batteriespannung normalerweise unterschiedlich sein werden. Es gibt auch Umwandlungswirkungsgradverluste, aber Blei hat einen recht guten Stromwirkungsgrad (Strom aus / Strom ein) - wahrscheinlich 80% - 90%. Bei niedrigen Laderaten (wie dieser) ist die Energieeffizienz ebenfalls recht gut. (Bei höheren Laderaten steigt die Klemmenspannung aufgrund des Spannungsabfalls am Innenwiderstand an.) Angenommen, Sie erhalten eine Umwandlungseffizienz von 80% für die Berechnung.

Alle oben genannten Informationen sollten verwendet werden können, um herauszufinden, wie eine andere Ah-Batterie und ein anderes Wattage-Panel in einem bestimmten Monat funktionieren.

NB: Auch wenn Ihre Batterie einen tiefen Zyklus aufweist, laden Sie sie auf, bevor Sie einen tiefen Zyklus durchlaufen. Die Lebensdauer wird sich verbessern. Das Solarladegerät hilft auch dabei.

Der Ratschlag, einen Zener als Überspannungsschutz zu verwenden, ist gut, aber Sie können auf Wunsch leicht ein weitaus schärferes Abschneidegerät bauen. Ein TL431-Shunt-Regler, 4 Widerstände und ein P-Kanal-MOSFET- oder PNP-Transistor sorgen für einen Clamp-Regler mit definierbarer Spannung, so viel Verlustleistung wie der Transistor zulässt und einem sehr scharfen Spannungsknie. Wenn gewünscht, mehr dazu.

Ich würde gerne wissen:

Ah Bewertung jeder Batterie?
Pro panel leistung.
Plattentyp (amorphes oder kristallines Silizium oder ...?)

Energie pro Öffnung?
Motorbetriebsstrommotor
Leistung in Watt?

Nur Schätzungen - siehe Annahmen unten.

Annehmen:

• 24 V x 10 Ah.

• Durch Tiefentladeschutz stehen 80% der Kapazität zur Verfügung.

• 3 x (Öffnen + Schließen) pro Tag. Dies ermöglicht 2-mal an allen Tagen und mehrmals an Wochenenden usw.

• 30 Sekunden Öffnungs- oder Schließzeit.

• 60 Tage zwischen den Aufladungen

10 Ah x 80% = 8 Ah.

Betriebszeit pro Ladung = 1/2 Minute x 2 Operationen x 3 pro Tag x 60 Tage = 180 Minuten.
Sprich 200 Minuten.

Stromaufnahme = 8 Ah x 60 Minuten / Stunde / 200 Minuten = 2,4A

2,4 A x 24 V ~ = 100 Watt oder ~ ~ = 1/8 PS Motor

Energie pro Öffnung ~~~ = 2,4 A × 24 V × 30 Sekunden = ~ 1800 Wattsekunden = 1800 Joule
= 0,5 Wattstunden.

Gesundheitsüberprüfung:

Batteriekapazität = 8Ah x 24 V = ~ 200 Wh
Also Aktionen = 200 / 0,5 = 400
~ = 6 / Tag
= 3 x (öffnen + schließen)
also Sanity Check OK :-)

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Gaisma-Informationen für Oxford:

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Nutzerinformation:

Eine gelöschte Benutzerantwort lieferte einige Informationen zur "realen" Erfahrung mit demselben oder einem ähnlichen Produkt. Sie sagten:

• Ich habe 2x 5-W-Solarmodule mit einem 5-W-Regler verwendet, um mein eigenes Hörmann-Garagentor anzutreiben. Sonnenkollektoren sind auf einem flachen Garagendach montiert. Hat meine Batterie während der Sommermonate voll aufgeladen. Vor der Installation musste ich als OP alle 2 Monate nachladen.

• Die Gesamtkosten für die Montage mit eBay-Platten / Reglern, Plexiglas usw. betragen ca. 40 GBP. Es lohnt sich, dies selbst zu tun