Eigenbau-Solartracer / Solartracker

Solar-Tracer

https://youtu.be/NMgQgQtvHEA

Steuerzellen

Rahmen

Lager

Motor für vertikale Drehung

vertikaler Lagerbock

Befestigung

kpl. Drehrahmen

Elektrisches Funktionsprinzip

Hier möchte ich meinen selbstgebauten Solar-Tracer vorstellen.
(Für weitere Beschreibungen bitte das jeweiliges Bild anklicken)
Ein Solar-Tracer ist eine Vorrichtung, welche selbstätig ein Solarpanel optimal zur Sonne nachführt.
"Optimal" heißt, das Panel wird sowohl in horizontaler, als auch in vertikaler Richtung in einem 90 Grad-Winkel zur Sonne ausgerichtet, d.h. die Sonne steht genau senkrecht über dem Panel.

Sinn und Zweck der rechtwinkligen Ausrichtung ist es, einen größtmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen.
Bei mir soll ein kleines 20Wp-Solarpanel ( ca. 60cm x 30 cm) nachgeführt werden, welches einen Solarakku lädt, der wiederum die Spannung für eine Springbrunnen-Pumpe zur Verfügung stellt.

Es gibt im Internet div. Vorschläge, ein Panel nachzuführen: z.B. mit einer simplen Uhrensteuerung, via Photowiderständen, Relais, Microprozessoren, etc. p.p.
Diese Schaltungen brauchen jedoch allesamt eine eigene Stromversorgung, welche meist aus dem vom Solarpanel gespeisten Akku entnommen wird.
Ich hatte es mir jedoch zur Aufgabe gemacht, die Steuerung vollkommen autark, d.h. ohne "Anzapfen" des Solarakkus zu realisieren.

Dabei ist dann dieses kleine "Projekt" entstanden, welches die Nachführung des Solarpanels nur mit Hilfe einiger "Solar-Steuerzellen", sowie der "Kraft der Sonne" bewerkstelligt.
OK, optisch gibt es bestimmt Schöneres, aber es funktioniert ;-)

Funktionsprinzip:
Jeweils 2 Steuerzellen(-Pakete) werden antiparallel an einen Motor angeschlossen. Ist die Spannung an beiden Steuerzellen gleich, d.h. die Sonneneinstrahlung auf beiden Steuerzellen ist gleich, steht der Motor still.
Bewegt sich die Sonne im Tagesverlauf, ändern sich die Spannungen an den Steuerzellen und der Motor dreht in Richtung der höheren Spannung, also "der Sonne hinterher". Dieses Prinzip wird sowohl für die Vertikal-, als auch für die Horizontalbewegung verwendet.

Eine Besonderheit stellt jedoch die "Ost-Steuerzelle" dar, die dafür sorgt, dass das Hauptpanel morgens in Richtung NO zurück gedreht wird. Sie dreht sich nicht mit, sondern ist starr am Haltemasten in Richtung NO befestigt.

Annahme:
Das Haupt-Panel zeigt noch vom Vorabend in Richtung Westen, d.h. die "West-Steuerzelle" wird nicht von der Morgensonne beschienen. Das hat zur Folge, dass die "Ost-Zelle" das Panel morgens in Richtung Osten dreht und zwar solange, bis sich die Spannungen von "West-" und "Ost-Zelle" ausgleichen.
Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass die Ost-Zelle das Panel zu weit gedreht hat. So wurde sie einfach schräg unterhalb des Panels am Masten befestigt, Duch den Schatten, den das zurückdrehende Panel dann auf die Ost-Zelle wirft, liefert sie keinen Strom mehr und das Panel bleibt in der gewünschten NO-Richtung stehen.
Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme wurde noch ein Reed-Schalter in die Leitung der Ost-Zelle eingeschleift, der durch einen an der Panel-Halterung angebrachten Magneten die Verbindung (bei entspr. Panelstellung) zur Ost-Zelle unterbricht. So ist gewährleistet, dass das Panel auch unter ungünstigen Umständen nicht zu weit dreht.

Als Antriebsmotoren kommen zwei Modellbau-Motoren von der Fa. Conrad zum Einsatz.

Technische Daten: Betriebsspannung: 12 V
übersetzungsverhältnis: 516:1
Umdrehungen/Minute: 11,2
Spitzen-Drehmoment: 1,17 Nm
Stromaufnahme: 320 mA

Als "Steuer"-Solarzellen finden 12 V / 100 mA -Solarzellen (e..y) Verwendung. Es wurden, um eine höhere Stromstärke zu erreichen jeweils 2 Solarzellen parallel geschaltet.
Insgesamt treiben also 8 Solarzellen die beiden Motoren an.

Nachtrag 24.03.12:
Es hat sich herausgestellt, dass jeweils 2 parallelgeschaltete Solarzellen manchmal doch nicht ausreichen,
um die Motoren zuverlässig in Bewegung zu versetzen.
Es muss erst das Haltemoment der Motoren überwunden werden,
was teilweise nur mit manuellem "Anstubsen" gelang.

So wurden für die horizontalen Drehrichtung noch jeweils 2 weitere Zellen benötigt,
insgesamt also 8 Zellen (4 für Drehung West, 4 für Drehung Ost).
Für die vertikale Bewegung kam noch jeweils eine Zelle hinzu, also 3 Zellen für Aufwärts- und 3 Zellen für Abwärtsbewegung.

Für den Aufbaurahmen wurden Aluminium-Nutprofile der Fa. Motedis verwendet.
In diese Profile kann man mit einem 12 mm-Gewindeschneider leicht Gewinde schneiden
und anschl. 12 mm-Gewindestangen einschrauben.
Auch sonst bieten die Nutprofile universelle Befestigungsmöglichkeiten mittels Hammerschrauben, Hammermuttern, Bundmuttern, etc. (ebenfalls bei Motedis unter Zubehör erhältlich).

... und hier der Grund, für den der ganze Aufwand betrieben wurde:
ein kleiner Quellsteinbrunnen :-)
Sowohl dessen Wasserpumpe, als auch die abendliche LED-Beleuchtung, werden vom Solarpanel über einen Solarregler und eine 12V/20Ah-Batterie gespeist.
Damit der Brunnen nicht rund um die Uhr läuft, wurde eine handelsübliche digitale 230V-Wochenzeitschaltuhr (5,- €) aus dem Baumarkt auf Batteriebetrieb (1,5V Monozelle) umgebaut und diese schaltet den Brunnen automatisch zu den programmierten Zeiten ein. Die 3 LED-Ringe werden über einen Photowiderstand (LDR) und etwas Elektronik bei Dämmerung, bzw. Dunkelheit zugeschaltet.
Wenn die Zeitschaltuhr den Brunnen ausschaltet, wird die Spannungsversorgung für die LED's ebenfalls getrennt.
Die Monozelle versorgt die Zeitschaltuhr bis dato schon seit 2 Jahren ohne Probleme.

P.S.: Falls sich jemand die Frage stellt, warum nicht einfach ein zweites Solarpanel verwenden und auf den ganzen "SchnickSchnack" verzichten:
Man nennt es Spiel- oder Basteltrieb, Forscherdrang, "Kind im Manne", usw. :-)))

Tracer auf Holzpfosten montiert

Steuerzellen

"West-Steuerzelle"

"Ost-Steuerzelle"

Wetterschutz für Motor und Lager

Gehäuse

Gegengewichte für Solarpanel