Solarzellen. Was passiert, wenn Batterien voll sind?

[Oldskipper]

Die Frage war ja auch nicht verkehrt.

[Oldskipper]

Noch ein Merksatz:
Eine Lichtmaschine ist keine Solarzelle.

In einer Lichtmaschine gibt es Spulen. Die haben die unangenehme Eigenschaft Spannungsspitzen zu erzeugen. Solange die Batterie angeschlossen ist, frisst die Batterie diese Spitzen einfach auf. Ist keine Batterie dran, können diese Spitzen den Regler und den Gleichrichter in der Lichtmaschine zerstören. Abgesehen davon kann die Spannung ohne Last so hoch laufen, das auch dadurch die Elektronik zerstört wird.
Und falls noch einer nach dem Fahraddynamo fragt: Ja, auch da gibt es Spannungsspitzen. Es gibt aber keine Elektronik, die kaputt gehen kann. Ein Lämpchen kann das ab und LED Scheinwerfer sind entsprechend geschützt. Die gehen auch nicht kaputt.

[Schleusenmeister]

Eine kleine Unschärfe zum Thema Strom, Spannung und Leistung im Kurzschlussfall fällt mir immer auf.


Grundstudium Elektrotechnik, Grundlagen der Elektrotechnik, Thema Grundstromkreis.

Der Grenzfall der maximalen Belastung einer Spannungsquelle ist der Kurzschlussfall. Es fließt der Kurzschlussstrom. Die Spannung an den Klemmen ist Null und damit ist es auch die äußere Leistung.
Dennoch wird die Kurzschlussleistung umgesetzt, und zwar am Innenwiderstand der Spannungsquelle, über dem die gesamte Quellenspannung abfällt.

Vertiefungsstudium Elektrotechnik, Spezialisierungsmodul Netzanschluss regenerativer Energieerzeuger:
Die Solarzelle verhält sich vereinfacht wie eine Stromquelle mit parallel geschalteter Diode. Vergleiche mit Spannungsquellen erübrigen sich, weil nach dem Thévenin-Norton-Theorem nur lineare Stromquellen in äquivalente lineare Spannungsquellen und umgekehrt transformiert werden können. Die Diode ist ein nichtlineares Bauteil.

Was passiert nun, wenn die Solarzelle leerläuft?
Die Leerlaufspannung ist etwas kleiner als die Diffusionsspannung am pn-Übergang. Elektronen-Loch-Paare, die durch eintreffende Photonen generiert werden, können nur teilweise und aufgrund i. A. nicht-deterministischer Temperatureffekte zufällig sofort rekombinieren.

Unregelmäßigkeiten in der Kristallstruktur und Dotierung sind im Modell ohmsche Komponenten, die Wirk-Leckströme verursachen und daher Wirkleistung umsetzen können. Ist der äußere Strom wegen Leerlauf Null, dann muss anhand des vereinfachten Ersatzschaltbildes nach dem Knotenpunktsatz der gesamte Photostrom die Diode sowie die ohmschen Komponenten durchfließen. Ist aber Leerlaufspannung kleiner als die Diffusionsspannung, gelangt die Diode nicht in den Durchlassbereich. Dennoch verursacht auch der Diffusionsstrom Verluste.

Die Leerlaufspannung ist näherungsweise abhängig von der Temperatur und dem Logarithmus naturalis des zellspezifischen Verhältnisses von Kurzschlussstrom der Zelle zu Sättigungsstrom in Sperrrichtung. Herleitungen führen hier wirklich zu weit und sind ohne brauchbaren Formeleditor müßig und für andere unleserlich.
Mein Verständnis nach Absolvieren dieser Vorlesung: Die Leerlaufspannung treibt einen Strom durch o. g. ohmsche Komponenten im Ersatzschaltbild der Solarzelle, der mit diesen eine Verlustleistung umsetzt.

Welche Relevanz hat das nun?
Für die Gruppe der Physiker und Forscher ist das irre relevant.
Für die Gruppe praxisorientierter Ingenieure, die am liebsten nur in den vier Grundrechenarten rechnen und zu der ich mich selbst auch zähle, ist das irrelevant.

[Oldskipper]

Die Leerlaufspannung ist etwas kleiner als die Diffusionsspannung am pn-Übergang. Elektronen-Loch-Paare, die durch eintreffende Photonen generiert werden, können nur teilweise und aufgrund i. A. nicht-deterministischer Temperatureffekte zufällig sofort rekombinieren.


Ich hätte es nicht besser sagen können. So einfach ist das

[diri]

Alles gaaaanz einfach,
sollte jeder Fragesteller und Leser problemlos verstanden haben,

gruss dieter

[Schleusenmeister]

Habt Nachsicht mit mir. Die Gelegenheit, dieses Zeugs noch mal vorzukramen, bei dem ich mich – gegen das Einschlafen kämpfend – in der Vorlesung schon immer fragte, wann im weiteren Leben ich das jemals wieder brauchen könnte, ist wie eine Sonnenfinsternis. So einen Moment gibt‘s vielleicht nur einmal im Leben

[Oldskipper]

Das meinte ich vorhin. Die technisch, fachlich, physikalisch richtige Antwort, ist nicht für Jeden hilfreich.
Und wie schon ein Vorredner sagte: Irrelevant.

[B5254T]

Zitat von Schleusenmeister

In jedem Halbleiter entsteht Lichtstrahlung, wenn Elektronen und Defektelektronen rekombinieren. Dabei werden Photonen emittiert, die die freigesetzte Energie enthalten. Die Wellenlänge des Lichts und damit die Farbe bestimmt sich anhand der Energie der Photonen und dem planck'schen Wirkungsquantum. Diesen Effekt nutzt man zum Beispiel bei der Leuchtdiode, wo man mit den emittierten Photonen spezifischer Energie gezielt Stoffe anregt (z. B. Fluor-Verbindungen), die Lichtwellen im sichtbaren Bereich emittieren.

Das mit der Erwärmung ist meiner Meinung nach ein zu vernachlässigender Effekt. Mit Prof. Dr. Lips hast Du doch in diesem Bereich einen äußerst renommierten Ansprechpartner. Lass Dir das mal genau erklären. Gemeint ist vielleicht eine Erwärmung des Halbleiters am pn-Übergang, wenn die mit der Sonnenstrahlung in die Grenzschicht eintretenden Photonen Elektronen in der Raumladungszone anregen und energetisch ins Leitungsband anheben. Dann würden immer Paare von Elektronen und Löchern entstehen, die unter Wirkung der inneren elektrischen Feldstärke am pn-Übergang einen Diffusionsstrom in Sperrrichtung treiben. Dabei wird die Grenzschicht natürlich erwärmt.

Allgemein ist es das Wesen eines elektrischen Stromkreises, dass ohne äußere Spannung und leitende Verbindung kein Stromfluss (= gerichtete Bewegung von Ladungsträgern) zustandekommt (Ursache-Wirkungs-Prinzip).

Mein einziger Gedanke beim Lesen deines Postings war zugegebermaßen

"Schreibt er da gerade einfach sehr intelligentes Zeug oder reiht er einfach wahllos wichtig klingende, möglichst komplizierte Wörter aneinander?" Ich glaube, ich bin zwischendurch auch kurz eingeschlafen

Ich glaube aber, es ist tatsächlich ersteres.

[Verbraucheranwalt]

Zitat von B5254T

Mein einziger Gedanke beim Lesen deines Postings war zugegebermaßen

"Schreibt er da gerade einfach sehr intelligentes Zeug oder reiht er einfach wahllos wichtig klingende, möglichst komplizierte Wörter aneinander?" Ich glaube, ich bin zwischendurch auch kurz eingeschlafen

Ich glaube aber, es ist tatsächlich ersteres.

Genau das habe ich mich auch gefragt. Aber vom Bauchgefühl her erscheint es irgendwie schlüssig

Und relevanter als jede Gedichtinterpretation erscheint es mir auch

Wo wir gerade beim Thema sind - Solarzelle - bei einer Segelyacht ist bei einer Fremdüberführung über den Atlantik von einem Youtube Segelpaar ein Kabel von einer Solarzelle offenbar im Edelstahl Geräteträger gebrochen. Das hat dazu geführt dass offenbar in Verbindung mit dem Salzwasser sämtliche Edelstahlteile, vor allem natürlich die Reling, extrem angefangen haben zu rosten und die Brühe am Rumpf runter gelaufen ist. So heftig aus. Und das nach nur 3 Wochen.

Da sollte man also auch ganz besonders aufpassen.


Gruß

Chris

[schlauchi20]

Zitat von Oldskipper

Physik ist keine Mehrheitsmeinung

Der Spruch ist wirklich sehr gut!

Gruß Rüdiger

[fignon83]

Das meinte ich vorhin. Die technisch, fachlich, physikalisch richtige Antwort, ist nicht für Jeden hilfreich.
Und wie schon ein Vorredner sagte: Irrelevant.

Das mag so sein. Aber der Grat zwischen Hilfestellung, Anwenderschutz einerseits und Arroganz und Bevormundung andererseits ist dann ein schmaler.
M.m. sollte ein Sachverhalt immer in sachlich/fachlich einwandfreier Form dargestellt/erklärt werden. Die Kunst des Experten besteht dann darin, dieses verständlich und nachvollziehbar dem weniger Fachkundigen nahezubringen. Denn darin entscheidet sich die (Experten-) Spreu vom Weizen in einem Forum, Vorlesung, usw., also überall da, wo sich Experten freiwillig einem Auditorium stellen.

Physik ist keine Mehrheitsmeinung

Naja, aber auch in der Physik gibt es durchaus noch divergierende Expertenmeinungen, auch in der Grundlagenforschung. Einen Absolutionsanspruch abzuleiten ist vielen schon vor die Füße gefallen.

Und jetzt, weil es mich wirklich interessiert:

Spontan fällt mir da der Erdungsanschluss am Seewasserfilter ein. Die richtige Antwort steht mehrfach drin.Aber zwischen den ganzen falschen Überlegungen und alternativen Fakten nicht mehr zu finden

Ich habe mehrfach nach der richtigen Lösung gefragt, vielleicht wäre es möglich diese Stelle mal kenntlich zu machen und möglicherweise genau wie o.a. zu erklären. Für mich als fachunkundigen Fragesteller stehen da zwei Meinungen von Experten gegenüber.

Und ich finde die Überlegungen hier in diesem Thread nicht als sinnloses Gelabber, sondern in der Vielfalt der Überlegungen und Meinungen, die ja schlussendlich in einer wirklichen Erklärungen mündeten, sehr aufschlussreich und geradezu beispielhaft. Ich möchte nicht vorgefiltert bekommen, was ich wissen darf und was nicht.

[Fronmobil]

Großes Kompliment an Oldskipper für seine sehr anschaulichen und auch
für Elektro-NuLlEn wie mich nachvollziehbaren fachlichen Erläuterungen.
Klasse.

Schade nur, daß es den "wissbegierigen" TO scheinbar nicht mehr tangiert.

Klaus, der es schon immer geahnt hat: Strom kann nur fließen, wenn es auch einen Abnehmer dafür gibt

[Oldskipper]

@fignon83

Du suchst immer noch nach der richtigen Antwort. Das Problem ist, dass deine fachlichen Kenntnisse nicht ausreichen um zu beurteilen was richtig und falsch ist bei den Antworten. Das was da aus technischer Sicht erläutert wurde, kann man nicht ohne weiteres so vereinfachen, dass es jeder versteht. Dazu kommt, dass auch Experten mal falsch liegen können, und da nehme ich mich nicht aus, wobei ich micht mal als Experten bezeichnen möchte. Jedenfalls nicht, was den Korrosionsschutz an Alu Yachten angeht.
Also bleibt für dich nur eine andere Lösung über. Logik und Wahrscheinlichkeit.
Da waren zum einen die allgemeinen Vorschriften von Belang und das, was üblicherweise auf Yachten gemacht wird. Dazu würde ja schon einiges ausgeführt.
Und dann ist es sehr wahrscheinlich, dass jemand der (beruflich?) Installationen auf Yachten ausführt, wohlmöglich das beste Fachwissen hat.
Siehe Beitrag https://www.boote-forum.de/showpost....0&postcount=73

Zu deinen anderen Anmerkungen:
Ich versuche komplizierte Sachverhalte durch einfache Beispiele anschaulich zu machen. Das jedes Beispiel, bzw Vergleich auch hinkt, ist klar. Wenn man da den Hebel anstetzt kann man alles zerpflücken.
Und es geht einfach nicht, dass man Alles für Jeden verständlich erklären kann. Mir wollte mal Jemand die Welt erklären. Er hat sich wirklich Mühe gegeben, aber ich hab's nicht verstanden. Vermutlich bin ich zu blöd.

[fignon83]

immer noch nach der richtigen Antwort. Das Problem ist, dass deine fachlichen Kenntnisse nicht ausreichen um zu beurteilen was richtig und falsch ist bei den Antworten.

Siehst Du, genau das meine ich ja. Du kannst gar nicht beurteilen, was ich oder andere beurteilen können oder was nicht. Ich bin auch der Meinung, dass man das grundsätzlich nicht kann, erst recht nicht in einem Forum. Als Naturwissenschaftler bin ich zumindest sehr wohl in der Lage zu abstrahieren, nachzuvollziehen, zu werten und abzuwägen. Das musst du mir nicht abnehmen. Das hängt eben auch sehr von der Darstellungsweise ab, das Beispiel von Schleusenmeister finde ich vorbildhaft. Und wenn ich nicht weiterkomme, kann ich immer noch Dritte fragen.

[Marinello Eden]

Zitat von schlauchi20

Der Spruch ist wirklich sehr gut!

Gruß Rüdiger

Ich weiß immer noch nicht wie mann etwas wo anders hin tut wie z. B in Spruch des Monats.
Einmal hat mir jemand gesagt er will es mir nicht sagen sonst würde ich no mehr schreiben.
Werde etwas weniger schreiben. Würdemich sehr freuen wenn es mir jemand erklärt. Ich benutze nur Handy.
Kann auch gerne PN sein.
Danke.

[Oldskipper]

Zitat von fignon83

Siehst Du, genau das meine ich ja. Du kannst gar nicht beurteilen, was ich oder andere beurteilen können oder was nicht. Ich bin auch der Meinung, dass man das grundsätzlich nicht kann, erst recht nicht in einem Forum. Als Naturwissenschaftler bin ich zumindest sehr wohl in der Lage zu abstrahieren, nachzuvollziehen, zu werten und abzuwägen. Das musst du mir nicht abnehmen. Das hängt eben auch sehr von der Darstellungsweise ab, das Beispiel von Schleusenmeister finde ich vorbildhaft. Und wenn ich nicht weiterkomme, kann ich immer noch Dritte fragen.

Dann ist ja alles gut. Antworten hast du ja genug bekommen.

Ich habe dich übrigens nicht beurteilt. Du hast selber folgendes geschrieben:

Zitat von fignon83

Ich habe mehrfach nach der richtigen Lösung gefragt, vielleicht wäre es möglich diese Stelle mal kenntlich zu machen und möglicherweise genau wie o.a. zu erklären. Für mich als fachunkundigen Fragesteller stehen da zwei Meinungen von Experten gegenüber.

Erklärt wurde in deinem Trööt schon alles.

Sie mir bitte nicht böse, aber du hast mein/das Problem auf den Punkt gebracht.

[fignon83]

Ich bin dir nicht böse, warum auch, ist doch nicht persönlich geworden oder beabsichtigt, es zu werden.

Aber ich glaube, jetzt schält es sich heraus, worin der Meinungsunterschied besteht:
Ja, ich bin fachunkundig, dass ist doch nicht zu diskutieren. Aber ich bin nicht urteilsunfähig. Deswegen, bitte weiter mit echten, tiefgehenden Erklärungen. Die helfen bei der Meinungsbildung und Entscheidungsfindung. In jedem Unternehmen, Verwaltungen usw. wird so vorgegangen, Technokratie-Modelle habe sich nicht so durchgesetzt.