Zu viel Leistung beim Lüfter

[Kyze]

Hallo zusammen,

Ich habe Konkret vor: mit einem 12v solarpanel einen pc-Lüfter betreiben.
Ich würde ohne etwas dazwischen die beiden Komponenten direkt verbinden.

Nun meine Frage: was passiert wenn das Panel maximale 3w liefert? Die Lüfter brauchen ja in der Regel unter 1w, geht das auf Kosten des Motors oder darf das Panel einfach mit ein bisschen mehr Wärme arbeiten?

Und: wie sieht es mit dem Anlauf aus ? Hier braucht es für das initiale anlaufen ja etwas mehr. Davor geht Strom durch den Motor, ohne dass sich etwas bewegt. Ist das ggf. auch „Schädlich“?

Danke und Gruß

 

[Motorrad]

Der Motor zieht sich nur so viel Strom wie er braucht. Überlastet wird er nicht.

Wichtig ist hier, daß der Lüftermotor auf 12 Volt ausgelegt ist und die Spitzenspannungen (Leerlauf, Betrieb) des Panels im Rahmen der Betriebsparameter des Abtriebsmotors liegen.

oder darf das Panel einfach mit ein bisschen mehr Wärme arbeiten?

Um was geht es dir hier? Was meinst du damit?

Davor geht Strom durch den Motor, ohne dass sich etwas bewegt. Ist das ggf. auch „Schädlich“?

Auch hier verstehe ich deine "Hintergedanken" nicht.

Das Panel liefert eine bestimmte maximale Stromstärke bei definierter Lichteinstrahlung. Ist diese geringer als der Anlaufstrom des Verbrauchers, dann bekommt der halt eben nur diesen maximal möglichen Strom, der das Panel leisten kann.
Dabei wird weder das Panel Schaden nehmen noch dein Lüftermotor.


Hast du schon ein konkretes Panel in Aussicht? Wenn ja, welches genau?

 

[Kyze]

Geht darum, dass die Energie ja nicht verpufft wenn sie nicht genutzt wird. Irgendwo geht die ja hin und bei so Panels in der regel dann auf Wärme.

Was den anlaufstrom angeht: genau, was passiert wenn der Motor 0,2w bekommt, aber erst ab 0,5w etwas anfangen kann. Entsteht da nicht zwangsläufig auch Wärme im lüftermotor ?

Was das Panel angeht habe ich schon eins da. Ist eins von Ali mit 12v und bis 3w. Gegen etwaige Varianzen hab ich nichts in petto, aber wenn ich mir teurere Panel holen würde könnte man dafür auch was richtiges machen..

So bin ich erstmal nur 5€ für das Panel, einen alten Lüfter und ein 3d gedruckten Adapter los, das reicht mir für so ein Experiment 😅

 

[foofoobar]

Geht darum, dass die Energie ja nicht verpufft wenn sie nicht genutzt wird. Irgendwo geht die ja hin und bei so Panels in der regel dann auf Wärme.

Was den anlaufstrom angeht: genau, was passiert wenn der Motor 0,2w bekommt, aber erst ab 0,5w etwas anfangen kann. Entsteht da nicht zwangsläufig auch Wärme im lüftermotor ?

Ein Brushless wird aktiv gesteuert.

Was das Panel angeht habe ich schon eins da. Ist eins von Ali mit 12v und bis 3w. Gegen etwaige Varianzen hab ich nichts in petto, aber wenn ich mir teurere Panel holen würde könnte man dafür auch was richtiges machen..

Ich würde ein Panel mit einer 1,5 bis 2 fachen Spannung nehmen und alles was höher als die Nennspannung des Motors per Zenerdiode und Widerstand einfach verheizen: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm

 

[mannefix]

Ranknallen.

 

[Motorrad]

Geht darum, dass die Energie ja nicht verpufft wenn sie nicht genutzt wird.

Die Energie, die nicht von einem Verbraucher angefordert wird, wird erst gar nicht in den Solarzellen "hergestellt".

Es fließt erst ein Strom, der dann die nötige Energie für einen Verbraucher liefert, wenn dieser vom Verbraucher in seiner benötigten Menge angefordert wird.

Extrembeispiel:

Das Panel kann bei maximaler Sonneneinstrahlung 10 000 Watt abliefern, hat aber keinen Verbraucher angeschlossen.
Explodiert es dann, weil es ständig "10 KW produziert" und nicht weiß wo hin damit!?

Ganz bestimmt nicht, da ohne Verbraucher kein Strom fließt und nur die Leerlaufspannung an dem Ausgangskabel anliegt.

Wie wolltest du es dann auch in den Griff bekommen, wenn eine Photovoltaikanlage nicht immer gerade passend zu 100 Prozent ausgelastet wäre? Die würden dann ja alle wegbrennen, wenn sie nur in Teilen gefordert wären. Und Teillast kommt ja gerade am häufigsten vor.

Sehe das ganze wie eine Batterie oder ein Netzteil. Wenn du an dein 1000 Watt PC- Netzteil nur einen kleinen Lüfter dranhängst, dann wird das NT nur die paar Watt liefern, die der Fan benötigt. Da müssen dann ja auch nicht neunhundertsoundsoviel Watt noch irgendwo "abgelassen" werden.

 

[gaym0r]

Die Energie, die nicht von einem Verbraucher angefordert wird, wird erst gar nicht in den Solarzellen "hergestellt".

Natürlich wird die hergestellt. Du verbreitest hier generell ziemliches Laienwisen was das Thema angeht. Wenn Stromerzeugung so einfach wäre (es wird nur das gezogen was gebraucht wird) dann hätten wir überhaupt keine Probleme mit unserem Stromnetzen und der Produktion (Stichworte: Stabilität; Frequenz; was tun bei Überschussproduktion; wer nimmt den Strom ab?)

Auch dein Vergleich mit einem PC-Netzteil ist komplett am Thema vorbei und ist technisch 0 vergleichbar.

Das Panel kann bei maximaler Sonneneinstrahlung 10 000 Watt abliefern, hat aber keinen Verbraucher angeschlossen.
Explodiert es dann, weil es ständig "10 KW produziert" und nicht weiß wo hin damit!?

Bei 10kw wird das Modul ziemlich sicher nicht überleben und im besten Fall nur wegschmelzen. (Da es keine 10kw Module gibt, ist das aber auch egal...)

@Kyze hat mit seiner Aussage "darf das Panel einfach mit ein bisschen mehr Wärme arbeiten?" bzw. "in der regel dann auf Wärme." recht. Kann ein Solarpanel seine Leistung nicht abgeben wird es einfach in Wärme gewandelt. Normale PV-Module sind auf diese thermische Belastung ausgelegt - wie es bei deinem konkreten Modul aussieht, weiß ich aber nicht - ist ja kein Standardding, was man sich aufs Dach knallt. Würde aber mal davon ausgehen, dass es da ähnlich ist.

 

[Motorrad]

Kannst du deine Ausführung auch physikalisch erklären? Z.B. das:

Kann ein Solarpanel seine Leistung nicht abgeben wird es einfach in Wärme gewandelt.

Also z.B. bei offenem Stromkreis, wenn kein Strom fließt und nur die Leerlaufspannung an dem Panelkabel anliegt.


Und meine Vergleiche mit einer Batterie oder Netzteil sollten nur der Veranschaulichung dienen um ihm das Prinzip der Funktionsweise zu erklären und nichts weiter. Das sollte doch klar sein.

Und wenn ich ein theorethisches Beispiel bringe mit einem 10 KW Modul, dann ist das Beispiel schon von vorneherein Quatsch, weil es in der Praxis solche Module gar nicht gibt!?

 

[dms]

Natürlich wird die hergestellt. Du verbreitest hier generell ziemliches Laienwisen was das Thema angeht. Wenn Stromerzeugung so einfach wäre (es wird nur das gezogen was gebraucht wird) dann hätten wir überhaupt keine Probleme mit unserem Stromnetzen und der Produktion (Stichworte: Stabilität; Frequenz; was tun bei Überschussproduktion; wer nimmt den Strom ab?)

Kein Ding, ist nicht Bestandteil im Physikunterricht - aber um so zu antworten...

Bitte beschäftige dich bei Gelegenheit mal mit dem Maschensatz ... (erlaube ich mir mal als ehem Elektroniker Erlernt und Ausgeübt vorerst anzumerken)

Spannung liegt an, Strom Fliesst und wie oben angemerkt - wenn kein Strom fliest ....

 

[gaym0r]

Kannst du deine Ausführung auch physikalisch erklären?

Ganz grob:

• Sonnenlicht trifft auf Halbleiterschicht in der Zelle
• Photonen im Licht übertragen ihre Energie auf die Elektronen im Halbleiter, regen diese an und es entsteht ein Elektronenlochpaar.
• Es entsteht ein elekrisches Feld, das die Elektronen und Löcher in verschiedenen Richtungen bewegt, wodurch eine Spannung erzeugt wird.

Ist nun nichts angeschlossen, fließt der Strom nicht und die Elektronen sind blockiert. Sie werden aber weiterhin angeregt, haben ein höheres Energieniveau und die überschüssige Energie muss irgendwo hin -> Wird in Wärme gewandelt.

Das kann bestimmt jemand anders besser erklären, aber sollte so hoffentlich verständlich sein. Mir würde auch kein Grund einfallen, warum der photovoltaische Effekt nicht mehr stattfinden sollte, nur weil kein Verbraucher angeschlossen ist?

@dms Willst du das vielleicht noch weiter ausführen? Von einem ehemaligen Elektroniker hätte ich mich sehr über eine verständliche Erklärung gefreut womit ich falsch liege und warum.

 

[Kyze]

Danke für den ganzen Input hier, genau deswegen habe ich auch gefragt, weil ich dieselben Wissenslücken habe

An zusätzliche Bauteile (Diode) wollte ich nicht wirklich ran, dann wäre ich ja eher geneingt noch ein BMS mit ein oder 2 18650 dazwischenzuhängen, aber das sprengt das ganze "Projekt" etwas.

Bei der Solarzelle handelt es sich um eine kleine mit 12x8cm, ich denke die 3W abwärme könnte die schon ab. Ich hatte/habe nur "Angst" dass der Motor hier ja die Leistung abbekommt und gerade vor dem Anlauf damit nichts macht. Wenn der nun die ganze Zeit leicht unter dem Anlaufstrom abbekommt kann der ggf. das nicht einfach wegstecken.

 

[Motorrad]

Ganz grob:

Genau so habe ich es auch in Erinnerung.

warum der photovoltaische Effekt nicht mehr stattfinden sollte,

Der Effekt an sich bleibt natürlich immer gegenwärtig. Nur habe ich die Physik dahinter so verstanden, daß es bei einer Unterbrechung des Stromkreises sofort zu einer Sättigung der Elektronen und Löcher in den entsprechenden Schichten kommt, sodaß es auch im Inneren der Zelle zu keinem Strom-/ Elektronenfluß mehr kommt.

Und ich wüßte auch nicht, daß ein statisches elektrisches Feld, das von der Sonneneinstrahlung z.B. auf seinem maximalen Level gehalten wird, Wärme erzeugen würde.
Würde der photoelektrische Effekt über die Bewegung der Elekronen hinweg noch zusätzliche Wärmeenergie erzeugen, dann würde diese doch auch in gleichem Maße erzeugt werden, wenn die Zelle im normalen Betrieb elektrische Energie an einen Verbraucher abgibt.
Die Solarzelle würde dann zusätzlich zu der Aufheizung durch die Sonnenstrahlen sich zusätzlich immer auch selbst in großem Maße durch den reinen Photoeffekt aufheizen, was ich aber aus der Physik hier nicht erkennen/ ableiten kann.

Ist also an der Zelle kein Verbraucher angeschlossen, dann "staut sich da nichts", nur weil eine gewisse Anzahl von Elektronen auf einem gewissen Potential gehalten werden.
Wenn der "Stau" mit entsprechend großer Wärmeentwicklung so wie von dir gedacht stattfinden würde, dann gäbe es unzählige "glühende" Solarmodule, die z.B. bei der Dachmontage schon dem vollen Sonnenlicht ausgestzt sind und teilweise erst Tage später verkabelt/ angeschlossen werden.


Das einzige Problem mit Wärme, das ich im Zusammenhang mit Solarzellen kenne, ist das, daß der Wirkungsgrad der Zellen an sehr heißen Tagen/ bei immer höheren Außentemperaturen je nach verwendeten Zellenmaterialien entsprechend bis zu einem gewissen Grad immer mehr nachläßt.

leicht unter dem Anlaufstrom abbekommt

Wenn die Leistung des Solarmoduls für das Anlaufen oder den Betrieb des Motors nicht ausreicht, dann sollte nach meinem Verständnis von bürstenlosen Antrieben kein Schaden weder an dem Motor selbst noch an dessen Steuerungselektronik entstehen.

Es ist in dem Falle ja nicht so, daß sich die angelieferte Energie nicht abarbeiten könnte und sich dann auch hier "etwas stauen würde".
Die ankommende Energie wird hier wie gehabt in wechselnde Magnetfelder für die Wicklung des Antriebsmotors gesteckt, was natürlich für eine geringe Erwärmung der Komponenten sorgt.
Da aber im konkreten Fall die Energiezufur an den Antriebsmotor geringer ist als im "laufenden" Betrieb, fällt hier die Entwicklung der abzugebenden Wärme geringer aus als wenn der Motor "normal" läuft.

Und der Steuerelektronik sollte das auch nichts ausmachen, auch wenn sie z.B. mit einer eingebauten speziellen Anlauffunktion versucht den Motor in Bewegung zu versetzen.

 

[gaym0r]

Der Effekt an sich bleibt natürlich immer gegenwärtig. Nur habe ich die Physik dahinter so verstanden, daß es bei einer Unterbrechung des Stromkreises sofort zu einer Sättigung der Elektronen und Löcher in den entsprechenden Schichten kommt, sodaß es auch im Inneren der Zelle zu keinem Strom-/ Elektronenfluß mehr kommt.

Und ich wüßte auch nicht, daß ein statisches elektrisches Feld, das von der Sonneneinstrahlung z.B. auf seinem maximalen Level gehalten wird, Wärme erzeugen würde.

Wenn du es mir trotz Erklärung nicht glaubst, kannst du auch gerne Google fragen oder ChatGPT - letzteres kann dir auch direkt die Physik im Detail erklären. Es ist zu hauf dokumentiert.

Würde der photoelektrische Effekt über die Bewegung der Elekronen hinweg noch zusätzliche Wärmeenergie erzeugen, dann würde diese doch auch in gleichem Maße erzeugt werden, wenn die Zelle im normalen Betrieb elektrische Energie an einen Verbraucher abgibt.

Warum denkst du das? Die Energie wird doch dann in form von elektrischem Strom abgeleitet, statt in Wärme gewandelt zu werden.

Wenn der "Stau" mit entsprechend großer Wärmeentwicklung so wie von dir gedacht stattfinden würde, dann gäbe es unzählige "glühende" Solarmodule, die z.B. bei der Dachmontage schon dem vollen Sonnenlicht ausgestzt sind und teilweise erst Tage später verkabelt/ angeschlossen werden.

Ja, das ist auch der Fall. (je nachdem wie du "glühen" definierst). So findet man z.B. auch defekte PV-Module. Ich schrieb aber schon in meinem ersten Beitrag, dass die PV-Module darauf ausgelegt sind. Nichtdestotrotz wird empfohlen bei längeren Standzeiten die Module abzudecken, da dies die Lebenszeit verlängert.

 

[foofoobar]

@dms Willst du das vielleicht noch weiter ausführen? Von einem ehemaligen Elektroniker hätte ich mich sehr über eine verständliche Erklärung gefreut womit ich falsch liege und warum.

Ein Dachziegel der nicht vom Dach fällt macht auch nichts kaputt :-)

 

[SavageSkull]

Geht darum, dass die Energie ja nicht verpufft wenn sie nicht genutzt wird. Irgendwo geht die ja hin und bei so Panels in der regel dann auf Wärme.

Jein, löse dich bitte von der Vorstellung, dass 3W aus der PV Zelle raus"gedrückt" werden.
Die liefert im Sweetspot (Spannung am Ausgang, bei gleichzeitig belastenden Strom) im Idealfall 3W.
Wenn du hinten eine Last mit einem Widerstand anlegst, fließt ein Strom, der durch den Innenwiderstand der Zelle und der Last begrenzt ist. Diese multipilziert mit der Spannung die die Zelle in dem Moment liefert ist die Leistung die in dem Kreislauf erzeugt und verbraucht wird.
Die Spannung ist allerdings nicht fest. Ist die Last zu groß, als dass die Zelle genug bringt, fällt die Spannung runter, damit auch gleichzeitig der Strom. Bringt die Sonne mehr Leistung, wird die Spannung steigen und aufgrund der fixen Last auch etwas mehr Strom fließen. Während aber gleichzeitig durch den höheren Strom die Spannung auch wieder etwas mehr einbricht, weshalb sich da fast gar nichts tut.
Allerdings fällt und steigt die Spannung nicht linear. Nach oben tut sich sehr wenig, während bei Überlast nach unten die Spannung sehr stark abfällt.
Verwirrend kann übrigens sein, wenn man die Spannung misst, da im Leerlauf (Last hat unendlichen Widerstand) die Spannung deutlich erhöht sein kann, während im Betrieb die Spannung ganz anders aussieht.
In der Regel sind die Angaben 12V/3W bzw 12V/250mA der Sweet Spot, bei dem die Zelle am stabilsten ihre Leistung bringt (in der Elektrotechnik ist das als Arbeitspunkt bezeichnet)

 

[wuselsurfer]

Ganz grob:

• Sonnenlicht trifft auf Halbleiterschicht in der Zelle
• Photonen im Licht übertragen ihre Energie auf die Elektronen im Halbleiter, regen diese an und es entsteht ein Elektronenlochpaar.
• Es entsteht ein elekrisches Feld, das die Elektronen und Löcher in verschiedenen Richtungen bewegt, wodurch eine Spannung erzeugt wird.

Ist nun nichts angeschlossen, fließt der Strom nicht und die Elektronen sind blockiert. Sie werden aber weiterhin angeregt, haben ein höheres Energieniveau und die überschüssige Energie muss irgendwo hin -> Wird in Wärme gewandelt.

Da sieht man wieder, was Chat GPT manchmal für halbgaren Schrott erzeugt.
Die das inneren elektrischen Feld erzeugende Sperrschicht mit den notwendigen n+, p+ und p-Dotierungen wird überhaupt nicht genannt und die daraus resultierende Photodiode wird nicht genannt.

@ Kyze :
Wenn Du es mal etwas genauer wissen willst:
https://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle#Funktionsprinzip

Die Beschreibung ist sehr gut, aber man muß es langsam lesen und wenigstens ansatzweise eine Vorstellung haben was eine Dotierung ist und wie P- oder N-Zonen im Silizium aufgebaut sind und wer da die Majoritäts (Mehrheits-)- und Minoritäts (Minderheits)-Ladungsträger sind.

Die Wärme kommt meist aus der Rekombination (Vereinigung von Elektronen und Fehlstellen) im Ruhezustand durch die Ladungsdrift und verstärkt sich bei Stromfluß.

Kaputt machen kannst Du nichts bei dem Lüfter, er sollte nur die richtigen Anschlußwerte haben, wie erwähnt.

 

[gaym0r]

Da sieht man wieder, was Chat GPT manchmal für halbgaren Schrott erzeugt.

Ich bin nicht ChatGPT? Mit dem Prinzip der PV-Module habe ich mich vor einigen Jahren beschäftigt (da gabs noch kein ChatGPT) und habe es nun aus meinen Erinnerungen grob zusammengefasst. Wo sind meine Aussagen denn Schrott?

Die das inneren elektrischen Feld erzeugende Sperrschicht mit den notwendigen n+, p+ und p-Dotierungen wird überhaupt nicht genannt und die daraus resultierende Photodiode wird nicht genannt.

Wie ich bereits schrieb, hab ich es nur ganz grob umrissen, du gehst halt etwas weiter ins Detail. Am Prinzip ändert sich nichts.

 

[foofoobar]

Kaputt machen kannst Du nichts bei dem Lüfter, er sollte nur die richtigen Anschlußwerte haben, wie erwähnt.

Eine zu hohe Spannung könnte den Lüfter bricken, weswegen ich auch ein anderes Sizing vorgeschlagen habe. Aber wenn dem TO schon zwei Bauteile mit jeweils 2 Anschlüssen die man in das Kabel schrumpfen könnte zu viel ist dann ist das halt so.

Wahrscheinlich wäre so was sinnvoll: (Kh = Komparator mit Hystere / SR = Schaltregler mit On/Off Eingang)

 

[wuselsurfer]

Ich bin nicht ChatGPT?

Du hast doch davon geschrieben.

Mit dem Prinzip der PV-Module habe ich mich vor einigen Jahren beschäftigt (da gabs noch kein ChatGPT) und habe es nun aus meinen Erinnerungen grob zusammengefasst. Wo sind meine Aussagen denn Schrott?

Weil das wichtigste fehlt: der pn-Übergang und das innere elektrische Feld als Ladungsträgertransportursache wurde gar nicht erwähnt.

Am Prinzip ändert sich nichts.

Nur hast Du das Prinzip der gegensätzlichen Raumladungszonen aufgrund der 3- bzw. 5- wertigen Dotierungen, die erst frei bewegliche Ladungsträger ermöglichen, wohl auch vergessen.

 

[gaym0r]

Du hast doch davon geschrieben.

Bitte richtig lesen!

Weil das wichtigste fehlt: der pn-Übergang und das innere elektrische Feld als Ladungsträgertransportursache wurde gar nicht erwähnt.

Der PN-Übergang ist in meinem letzten Punkt beschrieben, nur nicht genannt.

Nur hast Du das Prinzip der gegensätzlichen Raumladungszonen aufgrund der 3- bzw. 5- wertigen Dotierungen, die erst frei bewegliche Ladungsträger ermöglichen, wohl auch vergessen.

Auch die Raumladungszone ist grob beschrieben, bzw. das Feld was diese erzeugt.

Ich schrieb doch mehrfach, dass ich es ganz grob beschreibe, ausreichend genug um zu zeigen, warum auch ohne Anschluss eines Verbrauchers Energie "entsteht". Natürlich bekommt man nicht deinen Wikipedia-Artikel in drei Stichworten unter und manche Begriffe werden nicht genannt bzw. manche Prozesse stark vereinfacht/verkürzt.

Danke für deine Ergänzungen, aber schreib doch gerne was genau ich falsch beschrieben habe, wie man es besser/einfacher/kürzer schreiben könnte, dann ist den Leuten besser geholfen. :-)