Bau eines ECO62 (Hausboot)

[Blitzeblau]

Hallo Günter,

bisher gibt es bei mir nur ein paar grundsätzliche Überlegungen. Bei mir wird es tendenziell weniger sein, aber Dinge wie Hauptverteilung und Ladegerät muss es natürlich auch geben. Ich will dazu im vorderen Bereich der Steuerbord-Bank ca. 30 cm abtrennen und dort einen Schaltkasten unterbringen, der dann von vorn über eine Tür zugänglich ist. Der Bereich zwischen BH 1 und 2 lässt sich ja bei mir öffnen, so dass man im Sitzen da gut rankommt. Möglicherweise wird der Schaltkasten auf Auszugsschienen montiert, damit man besser von oben und unten rankommt.

Die Batterien, ich gehe jetzt erst mal von zweien aus, kommen, wie du schon sagst, in den Steuerbord-Rumpf, laut derzeitiger Planung in etwa auf Höhe des Lateralschwerpunktes. Von dort an der schon ml erwähnten Leiste entlang von unten in die Hauptverteilung. Von dort geht's dann weiter, z.B. innen an der Bordwand nach vorn zum Steuerstand...

[Heimfried]

Zitat von Blitzeblau

[...] Möglicherweise wird der Schaltkasten auf Auszugsschienen montiert, damit man besser von oben und unten rankommt.
[...]

Danke.
An so eine Art Schublade hatte ich auch schon gedacht, der Nachteil ist halt, dass man dann praktisch jedes Kabel einen halben bis einen Meter länger machen muss, damit der entsprechende Bewegungsspielraum der Installationseinheit entsteht, was gleichzeitig weiteres Gewicht bringt und weiteren Platz kostet. Aber irgendetwas in dieser Richtung muss wohl gemacht werden, um Reparaturen, Wartungsarbeiten und ergänzende Installationen durchführen zu können.

[shakalboot]

...Hallo Günter,
melde mich morgen zu dem Thema.


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[Heimfried]

Zitat von Heimfried

Ein dickes Buch zu C++ liegt hier schon, aber schon mehreren Jahren, ohne, dass es bisher dazu führte, dass ich C kann. [...]

Gestern Abend tauchten dann noch – mehr oder minder vage – Erinnerungen wieder auf. Programme in C habe ich damals (das ist wohl fast 10 Jahre her) dann doch mal geschrieben. Eines, was Sudokus gelöst hat und eines, mit dem Texte verschlüsselt und entschlüsselt werden konnten (für Kinder im entsprechenden Alter). Ich hatte dazu einen Compiler, der "Bloodshed" hieß und das ganze spielte sich auf einem "DOS-Bildschirm" ab. Auf meinem gegenwärtigen Rechner habe ich allerdings nichts mehr davon gefunden. Vielleicht untersuche ich mal, ob das Gerät auf dem Dachboden die Files noch enthält. Nicht, dass die Programme wichtig wären, aber der Code, den ich mal verfasst habe, würde mir vermutlich beim Lernen von C helfen.

[Petermännchen]

Hinweis vom Klugschexxer

Du meinst bestimmt du hast ein Programm ohne grafische Oberfläche geschrieben, ein Konsolenprogramm halt?
DOS heißt DiskOperatingSystem und hat nichts mit dem Ausgabemedium zu tun.

[/Ende Hinweis]
Arduino hab ich auch noch rumliegen, einmal mit zusätzlichem Monitor 10" und einmal als Zusatzplatine in einem Android, und bin ebenfalls zu nix gekommen. Eigentlich schade drum

Gruß

Peter

[Heimfried]

Zitat von Petermännchen

[...]
DOS heißt DiskOperatingSystem und hat nichts mit dem Ausgabemedium zu tun. [...]

Jo, ich weiß, Peter, du hast recht. Darum habe ich ja auch "DOS-Bildschirm" in Tüttelchen gesetzt. Das Limit der damaligen Zeit waren halt 24 oder 26 Zeilen zu 80 Zeichen Ausgabe auf dem Bildschirm. Ich hatte Mitte der 80er einen Z-DOS-Computer (Zilog Z 80) mit zwei (!) 5,25"-Diskettenlaufwerken à 400 Kilobyte, was schon großartig war und hörte sagen, dass es in Amerika schon Winchester-Laufwerke gigantischen 5 Megabyte Speicherkapazität geben solle, aber deren Preise waren damals jenseitig.

[Heimfried]

Zurück zur Elektrik-Frage. Weitere Überlegungen und Gespräche haben zu dem Ergebnis geführt, dass wohl kaum ein anderer Platz besser wäre, als der von Holger gezeichnete. Im Prinzip wäre es besser, wenn die Batterien und die Verteilung soweit in Richtung Heck platziert wären, wie eben möglich, um die Leitungsverluste gering zu halten, die ja wegen der relativ hohen Motorströme in der Verbindung zwischen Batterie und Motoren am größten sind. Aber das zieht dann wieder eine schlechtere Zugänglichkeit nach sich, so "in der Ecke der Eckbank". Da ist halt auch noch der Tisch im Weg.

Dann habe ich zum ersten Mal mit wachen Augen bemerkt, dass der Designer die Sitzhöhe der Eckbank auf 33 cm gesetzt hat (Zeichnung 3a), plus Polsterauflage. Ich glaube, das ist mir zu niedrig.

[Petermännchen]

Hallo Heimfreid,

wir scheinen aus der gleichen Zeit zu stammen. Ich habe mit dem VC20 angefangen und mein erster PC (Commodore PC10) hatte ein nachgerüstetes 10MB Laufwerk

Ich habe allerdings in GW- Basic angefangen und bin dann recht schnell auf Pascal gekommen. Wenn du PHP kannst, dann bist du ja schon in der Syntax von c zuhause.

Gruß

Peter

[Heimfried]

Zitat von Petermännchen

Hallo Heimfreid,

wir scheinen aus der gleichen Zeit zu stammen. [...]

Die ersten primitiven Programme habe ich 1972 an der Fachhochschule geschrieben in irgendeinem BASIC, Eingabemedium Fernschreiber-Lochstreifen; später dann an der TU mit Lochkarten in Fortran IV.

[Petermännchen]

Da hab ich noch Taschenrechner programmiert (Ende der 70iger), HP und TI.
Aber genug OT

Gruß

Peter

[Blitzeblau]

Zitat von Heimfried

Dann habe ich zum ersten Mal mit wachen Augen bemerkt, dass der Designer die Sitzhöhe der Eckbank auf 33 cm gesetzt hat (Zeichnung 3a), plus Polsterauflage. Ich glaube, das ist mir zu niedrig.

Wenn du mein Bild anschaust, wirst du feststellen (außer, dass mir ein Schott „runtergefallen“ ist ), dass ich auch etwas höher gegangen bin, auf 35cm. Darauf sollen 10cm festes Polster. Das ist für mich ein Kompromiss zwischen „Ess-„ und „Rumlümmelhöhe“.



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[shakalboot]

N'abend Männers,

habe gerade mal auf die schnelle die Sitzhöhe der Bänke in meinem Camper gemessen...360 mm + 100mm Polster.
Die Höhe war mir vorgegeben durch den Klapptisch (wie im Wohnwagen), der herunter geklappt, Teil des Bettes wird.
Fotos dazu mache ich morgen...da messe ich nochmal genau.

...schönen Abend noch.

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[Heimfried]

Was bin ich froh.
Heute kam mein "High Precision AD/DA Board", den ich als Analog-Digital-Wandler einsetzen will, damit der Raspi die Spannungswerte, die ich ihn messen lassen will, erkennt und abspeichern kann.

Da aber mein Raspi-Bildschirm heute nicht kam, musste ich meinen PC-Bildschirm abwechlungsweise für den Raspi und für den PC nutzen, was einem schnellen Arbeitsfortschritt nicht gerade förderlich ist.

Und dann habe ich keine Ahnung von Linux, dem Betriebssystem des Raspi und ich habe deshalb sehr lange gebraucht, bis ich verstanden habe, wie man ein neues Verzeichnis anlegt, denn natürlich braucht ein zusätzliches Modul zusätzliche Software, die aus verschiedenen Quellen heruntergeladen und installiert werden musste.

Das hat nun alles einige Stunden gedauert, aber jetzt gibt das Teil im Rahmen eines Testprogrammes Lebenszeichen von sich. Könnte also etwas werden, die Sache.

[Heimfried]

Ich mache mal hier weiter mit der Wasserkühlungsfrage für die Photovoltaikmodule.

Zitat von noni

[...] Das Thema ist so interessant wie komplex. Ich habe gestern mal etwas gerechnet und bin dann aber relativ schnell an meine Grenzen gestoßen. [...]

Nachdem im Nachbarthread (siehe Zitat) verschiedene Berechnungen gezeigt wurden, fühlte ich mich thermodynamisch herausgefordert, das Thema ebenfalls rechnerisch anzugehen. Es ist ja nicht ein spezielles Ziel für mich, diesen Ansatz der Kühlung zu verfolgen, aber ich möchte einschätzen können, ob es einen Wert haben könnte und/oder ob sich Varianten anbieten.

Ich habe eine Exceltabelle aufgesetzt, damit ich verschiedene Randbedingungen durchspielen kann, ohne jedesmal neu berechnen zu müssen. Ich muss dann nur die Eingangswerte ändern und das Blatt wirft die neuen Ergebnisse aus.

Edit: fehlerhaftes Bild ersetzt

[Heimfried]

Zur Erläuterung:
Die Berechnungen beziehen sich auf 1 m² PV-Modul-Oberfläche.

Zunächst habe ich die Leistungsdichte der solaren Einstrahlung berechnet, denn das ist der Ausgangspuinkt für die erforderliche Kühlleistung. Vorausgesetzt ist ein wolkenloser Himmer mit einer Trübung zwischen Mittel und gering (solch eine Trübung ist immer da, auch wenn uns der Himmel völlig ungetrübt vorkommt). Da diese Größe sich auf eine Fläche bezieht, die genau auf den Sonnenstand ausgerichtet ist, habe ich den Sonnenhöchststand angesetzt (53°, Berlin, Sommeranfang, Mittag). Diese Korrektur (cos eta) kann man sich vorstellen als die Größe der Fläche, die die Sonne sieht. Unsere Module liegen im Mittel waagerecht, die zu korrigierende Winkelabweichung beträgt dann eta = 37°.

Da etwa 15 % (üblich für gute Module sind 14% bis 17%) der eintreffenden Strahlungsleistung in elektrischen Strom umgesetzt werden, stellt der Rest die abzuführende Wärmeleistung dar.

Ich habe zunächst den Kühleffekt durch die Verdunstung des Kühlwassers berechnet, die bisher schon erwähnt wurde, aber noch nicht mit einer Größe belegt wurde. Die dazu nötigen Daten sind ja auch nicht sehr bekannt. Aber es gibt ja Hydrometeorologen, die sich mit der Verdunstung in der Natur sehr intensiv beschäftigen. Da bin ich auf eine Formel gestoßen, die von einem Herrn Richter aus Messreihen im Bereich des Stechlin (See in Brandenburg) als empirische Formel abgeleitet wurden. Ich habe die Bedingungen so gesetzt, dass das Kühlsystem so gut wie maximal gefordert wird. Es ist also windstill, volle Sonneneinstrahlung, die Lufttemperatur beträgt 30 °C bei 50 % relativer Feuchte (schwül). Ich bin davon ausgegangen, dass die Module auf 50 °C heruntergekühlt sind und dass das Kühlwasser oben mit 20 °C auf die Modulfläche trifft und unten mit 40 °C abläuft. Auch dann noch ergibt sich eine Kühlleistung von fast 100 Watt pro Quadratmeter.

Dann kommt die Kühlung durch den normalen Temperaturübergang (Wärmeleitung) von der Paneeloberfläche auf das Wasser. Angesetzt habe ich diesmal nur 35 °C als Endtemperatur des Kühlwassers unten, also eine Erwärmung des Wassers von 20 °C um 15 °C auf 35 °C. Als Pumpleistung habe ich 10 Liter pro Stunde (und pro Quadratmeter) angesetzt, die abgeführte Wärmeleistung beträgt dann 174 W.

Weiter unten habe ich noch untersucht, ob die gerade vernachlässigten Wärmeübergangswiderstände einen stark bremsenden Einfluss haben würden. Dass scheint nicht so, denn beide Arten von Modulflächen lassen bei einer Temperaturdifferenz von 15 °C viel Leistung durch (1000 Watt bei Kunststoff, 4000 Watt bei Glas).

Die hier angesetzte Kühlleistung ist natürlich noch zu gering, aber dafür ist das Blatt ja da, um sich einem möglicherweise akzeptablen Ergebnis annähern zu können.

[baffe]

Bei einem (geschätzten) Emmissionsgrad der Module von 0,5 komme ich bei 50 Grad Oberflächentemperatur auf 308W/qm Wärmeabgabe durch Strahlung wenn ich mich nicht vertippt hab.

[Heimfried]

Danke für den Hinweis. Zum Emissionsgrad kann ich jetzt auch nichts sagen.

Du hast ganz richtig gerechnet, aber die Strahlungsbilanz ist etwas schwierig.
Als Strahlungseintrag habe ich ja nur die direkte Sonnenstrahlung eingesetzt, ohne diffuse Himmelsstrahlung und ohne Umgebungsstrahlung, die ja beide auch da sind.

Folgende Überlegung dazu: Ein Tag mit starker Wolkenbedeckung, das Boot und seine Teile haben, wie auch die Umgebung, eine Temperatur von 20 °C
Ein Quadratmeter Panel hat dann immer noch eine Abstrahlungsleistung von gut 200 W, aber vermutlich sind wir uns darüber einig, dass das nicht dazu führen würde, dass er kälter als seine Umgebung wird. Denn das Bootsdach strahlt mit etwa der gleichen Leistung ab, das Ufer macht das ebenso und die Bäume ringsum.

[baffe]

Schon klar, aber wenn hier von Paneltemperaturen von 70 Grad ausgegangen wird, dann sollte man vielleicht schonmal überschlagen ob dann die abgestrahlte Leistung nicht höher ist als die eingestrahlte.

Das heißt dann ja nix anderes als daß die angenommene Temperatur nicht erreicht werden kann.

Oder es bedeutet,daß diese angenommene Paneltemperatur nur in den Mittagsstunden bei Sommer-Knall-Sonne für 100-200h im Jahr erreicht wird. Vielleicht sogar für weniger.

Soll dafür der Aufwand getrieben werden?

Edit: Weil die Temperatur in der 4.Potenz in der Formel steht eskaliert die abgestrahlte Leistung wenns auf 100 Grad zugeht. Dann würden 550W/qm abgestrahlt wozu mit besagtem Emmissionsgrad 1100W/qm an Einstrahlung notwendig wären...

[Heimfried]

Zitat von baffe

Schon klar, aber wenn hier von Paneltemperaturen von 70 Grad ausgegangen wird, dann sollte man vielleicht schonmal überschlagen ob dann die abgestrahlte Leistung nicht höher ist als die eingestrahlte.
[...]

Wie soll das im Normalbetrieb gehen?

Die Abstrahlung kann in folgendem Fall größer sein, als die Einstrahlung: klarer Himmel, glutheiße Sonne, Module auf 80 °C, dann zieht schnell ein Sommergewitter auf, der Himmel verdüstert sich stark und es gibt demzufolge kaum noch Einstrahlung. Dann haben die Module natürlich immer noch 75 °C und strahlen tatsächlich mehr ab, als sie an Strahlung einfangen. (Auch nachts unter klarem Himmel ist die Abstrahlung größer als die Einstrahlung, aber das hat ja mit der Stromerzeugung wenig zu tun.)

Im Normalbetrieb sieht das so aus: die Sonneneinstrahlung wird zu 85 % Abwärme, die die Module und deren Umgebung aufheizt, dabei steigt deren Temperatur an. Aber die Module geben Wärmeleistung auf verschiedenen Wegen ab: Wärmeleitung (dort, wo Kontakt mit dem Montageuntergrund besteht, Klebeflächen, Montageflansche, Schrauben u. Ä., wird Wärme abgeleitet), dann durch Konvektion (die an den Moduloberflächen erwärmte Luft steigt auf, nimmt dabei Wärmeenergie mit und führt gleichzeitig kühlere Luft an die Module heran) und letztlich durch Abstrahlung in alle Richtungen. Die Abstrahlung muss also geringer sein, als die Einstrahlung, weil ja auch auf den beiden anderen Übertragungswegen Wärmeenergie vom Modul wegfließt. Die Summe dieser Abflüsse muss kleiner sein, als die Einstrahlung, da ja auch der erzeugte Strom zu den Energieabflüssen zählt. Andernfalls müssten die Module immer weiter abkühlen.

[baffe]

>Wie soll das im Normalbetrieb gehen?

Garnicht! Ich sehe das wie Du.

Wenn bei einer angenommenen/vermuteten Temperatur die abgestrahlte Leistung (+elektrisch abgegebene + abgeleitete Leistung in Summe) höher ist als die zu erwartende eingestrahlte, dann liegt diese angenommene Temperatur einfach zu hoch.

Für diesen Fall war die Einschätzung zu hoch/optimistisch!

[Snackman]

Ihr macht euch Gedanken...
Ich habe an keiner Anlage bis jetzt so was gesehen. Und die Großen sind dazu noch ausgerichtet.
Grüße

[Heimfried]

Zitat von Snackman

[...]
Ich habe an keiner Anlage bis jetzt so was gesehen. Und die Großen sind dazu noch ausgerichtet.

Die großen auf der Wiese haben aufgeständerte Module, so ein bis zwei Meter über dem Erdboden, haben also ringsum eine ziemlich gute Luftkühlung und grasbewachsenen Boden unten, der sich viel (!) weniger aufheizt, als ein Bootsdach.

Anders als auf dem Boot, gibt es auf der Wiese auch kein Wasser im Überfluss. Da würde man viele Kubikmeter pro Stunde einsetzen müssen und die wieder herunterkühlen müssen, was eine zweite Anlage ("Kühlturm") bedeuten würde.

Da gibt es also schon Unterschiede. Aber, wie ich alle paar Beiträge sage, ich strebe keine Wasserkühlung an, sondern möchte genauer untersuchen, ob sie sinnvoll sein könnte. Mehr nicht.

[baffe]

...wenns Zeit hat:

Versuch macht kluch!

Vielleicht probier ich's mal im Sommer. Interessiert mich selber.

[Heimfried]

Als Laderegler für die Einspeisung der Solarmodule in die Batterie wird sinnvollerweise ein MPPT Regler verwendet, der modulseitig fortlaufend das Leistungsmaximum sucht und anwendet. Dieses Maximum verschiebt sich im Regelfall unentwegt mit der Veränderung der solaren Einstrahlung auf das Modul (Stellung der Module zur Sonne, Wolkenzug, Abschattung usw.).

Da ein Regler für alle Module auf dem Boot aber nur auf den Mittelwert der von den Modulen angebotenen Leistungs-Charakteristik reagieren kann, ist klar, dass dabei Verluste auftreten werden. Ich habe unten mal eine Prinzipienskizze des Dachquerschnitts mit drei Bahnen von (flexiblen) Modulen gezeigt und zwei Einsrahlungssituationen dargestellt. Orange = Mittagshöhe im Hochsommer (53°), Blau Morgensonne/Abendsonne oder auch Mittagssonne im Frühling oder im Herbst.

Der Unterschied im Höhenwinkel bedeutet sowieso einen unterschiedlichen Solarertrag und man sieht im Fall der kleineren Winkels (Abrndsonne usw.), dass die Module auf der abgewandten Seite nur noch gestreift werden, während auf der günstigen Seite die Strahlen im Mittel noch etwa unter 45° einkommen. Wenn das Boot so liegt, ist diese Ertragsschwäche unvermeidlich, aber der Regler ist nicht in der Lage, den für jede Modul-Bahn günstigen Betriebspunkt auszusuchen, weil er ja zwischen den drei Modul-Bahnen nicht differenzieren kann, er hat nur einen Eingang.

Deshalb war mein Gedanke, mehrere Regler einzusetzen, um bessere Ergebnisse zu erzielen. Das die Preise der Regler stark vom Leistungsdurchsatz abhängen, wäre das wahrscheinlich kein großer Mehraufwand bei der Investition. Die Frage war allerdings, ob sich diese Regler auf der Batterieseite – sie hängen ja alle an der gleichen Bank – in die Quere kommen. Ich habe diese Frage nun mal in einem PV-Forum gestellt und die Antworten lassen vermuten, dass mein Ansatz sinnvoll sein könnte.

https://www.photovoltaikforum.com/sp...n-t122568.html

[shakalboot]

Guten Morgen Günter,

soweit ich mich an die Grundlagen der Elektrotechnik erinnere, ist doch der Gesamtstrom bei einer Parallelschaltung die Summe der einzelnen Teilströme.

Folglich ist es doch dem Solarregler völlig wurscht, was jeder String im einzelnen "veranstaltet", da für ihn ja nur der Gesamtstrom und letztendlich die Gesamtspannung interessant ist, die durch die zweiadrige Leitung vom Dach zu "ihm geführt wird".

Bei der Reihenschaltung wirken sich Teilverschattungen einzelner Module negativ auf den Gesamtstrom dieses Strings aus; weshalb stets ein "Reihenschaltungsstring" auf einer Seite der Dachkrümmung liegen sollte und eins in Dachmitte.
Bei mir wird es im String 4 den ungünstigen Fall geben, daß ein Modul rechts und eins links der Krümmung liegt, doch durch die Bypassdiode wird das verschattete Modul "überbrückt" und die Auswirkung ist nicht so gravierend. (siehe Bild)
Was ich jetzt allerdings nicht genau weiß, wie verhält es sich mit der Gesamtspannung dieses 4. String, wenn die Bypass Diode das verschattete Modul überbrückt...
die Leistung würde dann ja eigentlich halbiert


Dieses Thema hatte ich auch in dem Gespräch mit dem technischen Berater Herrn Lüttwitz von Offgridtec angesprochen - und er meinte, ein MPPT Laderegler ist dafür völlig ausreichend, solange alle Module die gleiche Leistung (Wp) haben. Eventuell für meinen String 4 einen separaten Regler...aber für die anderen drei Strings ist ein Regler ausreichend. (ich werde diese Frage nocheinmal stellen)

Ich denke, vier Regler würden auch nur einen Mittelwert aller Strings ermitteln, was der eine Regler ja auch nur tut.



p.s. die belegte Fläche ist übrigens 4500 x 1720 mm; Zwischenräume 52mm - also ausreichend für die Verkabelung. Das sollte auch auf Deinem ECO passen.