Smartphone mit Solarstrom laden
Im Campingurlaub habe ich trotz oder aus Freude zur Natur meine elektronischen Gadgets dabei. Weil die Steckdose fern, und die Sonne allgegenwärtig ist, will ich mein Smartphone, Tablett und die Kamera mit Sonnenenergie aufladen.
Aus diesem Grund habe ich mir kleine Solarpanels gekauft, die einen USB-Anschluss besitzen. So kann ich alles, was sich über USB laden lässt, auch unterwegs aufladen.
Zum Solarpanel
Die Solarpanels haben eine Nennleistung von 3 Watt. Das ist die Leistung, die ein Smartphone beim schnellladen aufnehmen kann. Wenn es aber bewölkt ist, oder die Sonne nicht senkrecht auf die Solarzelle scheint, so nimmt die Leistung des Solarpanels deutlich ab. Somit dauert das Laden am Solarpanel deutlich länger als am Ladegerät.
Für den Urlaub habe ich mir überlegt, wie ich ohne den ganzen Tag mit dem Smartphone neben dem Solarpanel zu sitzen, es aufladen kann.
- Ich lade während des Tages eine Powerbank und von der Powerbank das Smartphone.
- Ich mache mir einen Ständer zum Solarpanel um dieses senkrecht zur Sonne auszurichten.
Solarpanel zur Sonne ausrichten
Wieso ist es wichtig, das Solarpanel senkrecht zur Sonne auszurichten? Ganz einfach, wenn die Sonne schräg auf das Solarpanel scheint, so nimmt die Leistung des Panels stark ab. Warum? Weil die senkrecht zur Sonne projizierte Fläche abnimmt, je schräger die Sonne auf das Panel scheint.
Richten wir das Panel zur Sonne aus, und warten zwei Stunden, so dreht sich die Erde um 30°. Die projizierte Fläche ist nun nur noch 87% der ursprünglichen Fläche. Nach zwei weiteren Stunden ist es 50% und nach sechs Stunden 0%! (Weil cos (90°) = 0).
Also, wenn ich z.B. 4 Stunden laden will, stelle ich das Solarpanel so hin, dass in zwei Stunden die Sonne senkrecht darauf scheinen wird. So erreiche ich über 4h eine effektive Nutzung der Solarzellenfläche von über 90%.
Ständer für Solarpanel
Mit dem Bewusstsein über die Wichtigkeit der Ausrichtung des Solarpanels zu Sonne suchte ich geeignete Stellen um das flache Solarpanel aufzustellen. Doch das ist gar nicht so einfach und brachte mich auf die Idee:
Um mir die Suche zu ersparen, habe ich mit aus zwei Alurohren und drei 3D-gedruckten Teilen einen Ständer für das Solarpanel gemacht.
Zum Zusammenbau der Teile habe ich ein Video gemacht:
https://youtu.be/Axpf6dyV_rQ
Die Teile zum 3D-Drucken findest du auf Thingiverse:
https://www.thingiverse.com/thing:2484858
Eine Anleitung auf English habe ich bei Instructabels veröffentlicht:
https://www.instructables.com/id/Harvest-More-Sun-Power-Stand-for-Tiny-Solar-Panel
Gedanken zu weiteren Anwendungen
Nachdem ich nun näherungsweise weiss, wie viel mehr Energie ich mit einem richtig ausgerichteten Panel an einem Tag ernten kann, habe ich eine Frage?
Wieso wird die Mehrheit der Solarpanels mit einer fixen Ausrichtung installiert? Während 4h sind sie 90% Effektiv, über den ganzen Tag aber unter 50%.
Ich bin mir bewusst, dass es noch andere Einflussfaktoren gibt. So ist die Intensität der Sonnenstrahlung bei flacher Einstrahlung tiefer. Aber egal wie andere Faktoren sind, die optimale Ausrichtung ist zu jedem Zeitpunkt eine andere.
Es ist ja nicht so, dass nur die Uhrzeit eine Rolle spielt. Die Jahreszeit verändert ebenfalls den Einfallswinkel der Sonne. Und mindert der Ertrag der Solaranlage. Ich vermute unnötig.
Enormes Potential
Wenn es gelingt, die Solarzellen kostengünstig und automatisch dem Sonnenverlauf nachzuführen, kann der Energieertrag signifikant gesteigert werden. Nicht weniger entscheidend ist, dass der zusätzliche Ertrag nicht zu der Zeit anfällt, wo bereits der Peak der Produktion ist. Nein die Produktion wird dann gesteigert, wenn die Ausbeute gering ist. Dies reduziert die Schwankungen der Produktion.
Aber all dies macht nur dann Sinn, wenn das investierte Kapital und die graue Energie durch den Mehrertrag gedeckt sind.