Akkus mit Solarzellen direkt verdrahten?

[BAGZZlash]

Ich habe so einen kleinen Temperatursensor, der mit zwei AAA-Batterien betrieben wird. Das Gehäuse hat ein Batteriefach, da stecken die Dinger drin, ganz normal. Verdrahtung ist dann also so:

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Nun habe ich auch solche kleinen Solarzellen rumliegen, die - ähnlich wie eben AAA-Zellen - etwa 1,5 V Spannung liefern (bei viel direkter Sonne maximal 2 V). Zwei Stück in Reihe geschaltet liefern also 3 bis maximal 4 V. Aber ich habe nicht immer Sonne, also würde ich gern den Sensor weiterhin versorgen, dann eben mit Akkus statt Batterien. Gedacht ist, dass nachts der Sensor sich aus den Akkus speist und tagsüber die Sonne hauptsächlich den Sensor versorgt, und idealerweise auch die Akkus lädt.

AAA-Akkus sind fast immer Ni-MH-Akkus, die keine eigene Ladeelektronik brauchen, solche würde ich also auch nehmen. Also dachte ich, ich kann meine Solarzellen direkt verbinden, etwa so:

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Die Frage ist: Geht das so? Oder beschädige ich den Sensor, die Akkus und/oder die Solarzellen, wenn ich das mache? Brennt mir die Bude ab?

[anddill]

Kommt drauf an wieviel Strom die Solarzellen liefern. 1/100 C ist sicher als Dauerladestrom für NiMh. Bei 1,2Ah Zellen wären das 12mA. Das dürfte etwa in der Größenordnung der üblichen Solarzellen in Taschenrechnern u.ä. liegen. Kannst ja die Schaltung mal aufbauen und nachmessen. Pack aber noch eine Diode mit in Serie zu den Solarzellen, die haben nämlich einen erheblichen Leckstrom wenn sie rückwärts mit Spannung beaufschlagt werden. Wenn es dann mit der Spannung knapp wird nimm eine Shottky Diode, an der fallen nur ca. 0,2 statt 0,6V bei diesem niedrigen Strom ab.

[BAGZZlash]

Danke Dir für die Anwort, Andreas. Freue mich schon auf das nächste Video von Dir.

Die Solarzellen liefern angeblich 60 (chinesische) mA. Sind diese hier (https://www.aliexpress.com/item/4000515650113.html). Also sollte ich schauen, dass ich Akkus mit möglichst großer Kapazität nehme? Schottky-Diode ist ein guter Hinweis, wird gemacht, danke.

/edit: Oder ich nehme vier Akkus, zwei Zweierpacks parallel, somit vergößere ich die Kapazität. Dafür insgesamt ein Gehäuse bauen, werde ich sowieso, ich hätte also auch den Platz dafür.

[anddill]

Mal angenommen die Dinger liefern wirklich was drauf steht, und die hängen wirklich in der vollen Sonne, dann kann man den Strom auch problemlos mit einem Widerstand begrenzen.
Um das zu berechnen bräuchte man jetzt eigentlich die Kennlinie, denn die liefern natürlich die 60mA nicht bei 2V, sondern das dürfte eher der Kurzschlussstrom sein. Aber im Grunde ist das egal, wichtig ist die Spannung, und solange der Strom im Verhältnis zum Kurzschlussstrom klein bleibt können wir davon ausgehen daß die Ausgangsspannung nahe 2V bleibt.
Die Ladespannung eines geladenen Akkus ist 1,45V. Wir müssen also mit 2,9V am Ausgang der Ladeschaltung rechnen. Bei 4V Quellspannung. Macht 1,1V Spannungshub. Damit können wir eine einfache 1N400X Diode als Verpolschutz einsetzen. Bleiben noch rund 0,5V Differenz. Ein Widerstand von (R=U/I) 0,5V/0,01A=50 Ohm würde den Strom unter idealen Bedingungen dann auf 10mA begrenzen. Sind die Akkus zB. auf je 1,1V entladen würde sich ein Ladestrom von 24mA ergeben.
In der Praxis würde ich hier 47 Ohm oder besser 33 Ohm für etwas Schlechtwetterreserve nehmen. Die Akkus explodieren ja nicht sofort wenn sie mal 2h mit 13mA oder so geladen werden.

[BAGZZlash]

Perfekt, vielen Dank, so mach' ich's.

Ich denke, ich werde mir aus Sperrholz ein kleines Gehäuse bauen, wo die beiden Solarmodule an eine Außenwand kommen und der Sensor ebenfalls außen (muss ja Kontakt mit der Umgebungsluft bekommen) angebracht wird, aber durch ein Loch verdrahtet wird. Dann kann ich in das Batteriefach des Sensors selbst einen solchen Dummy (https://www.aliexpress.com/item/1005006503504003.html) setzen, der Rest spielt sich dann innerhalb des Holzgehäuses ab. Dort kann ich dann auch einen Halter (https://www.aliexpress.com/item/1005006225310014.html) für größere AA-Akkus einsetzen. Für die Berechnung sollte das keinen Unterschied machen, denn der Ladestrom dürfte für AA allenfalls noch unproblematischer sein als für die kleinen AAA-Dinger.

[Tobalt]

Es besteht mMn auch das Risiko einer Überladung und damit Beschädigung der Akkus. Wenn die voll sind, wird sich die Photozelle immer mehr der open circuit spannung annähern, also du sagtest 2.0 V. Insgesamt dann 4.0 V. Wenn die Akkus nichts super gematcht sind, wirst du dann wahrscheinlich bis zu 2.1 V oder noch mehr an einem der Akkus bekommen. Damit wirst du jeden Ni MH Akku kaputt kriegen. Mit Dioden in Reihe verminderst du das Problem massiv, aber eliminierst es nicht völlig.

Mal angenommen die Dinger liefern wirklich was drauf steht, und die hängen wirklich in der vollen Sonne, dann kann man den Strom auch problemlos mit einem Widerstand begrenzen.
Um das zu berechnen bräuchte man jetzt eigentlich die Kennlinie, denn die liefern natürlich die 60mA nicht bei 2V, sondern das dürfte eher der Kurzschlussstrom sein.

Die Solarzellen werden hier aber im Quasi Kurzschluss betrieben. die Batterie spannung ist deutlich unter den 1.5-2.0 V Open circuit Spannung der Solarzellen, also kann man hier pi mal daumen mit dem Kurzschlussstrom rechnen. Die Batteriespannung an den Kontakten wird durch den kleinen Strom und Innenwiderstand wohl nicht merklich raufgehen.

[BAGZZlash]

Ich hab's jetzt mal genau so gebaut: Zwei Akkupacks mit jeweils zwei AA-Akkus, die mit 2300 mAh angegeben sind, parallel. Die beiden Solarzellen lieferten hinter der Diode heute Vormittag in der Küche gemessene 2,3 V. Ich hoffe, die kommen draußen nahe an die 3 V ran. Allerdings zeigen die ziemlich genau nach Norden. Mal sehen, ob die Akkus irgendwann leer sind, dann muss ich neu überlegen.

[user77]

Ich habe damals sowas mir 2x 1,60€ Solarleuchten vom Obi gebaut.

https://www.obi.at/solar-deko/solarspiess-schwarz-transparent/p/1620137?wt_mc=ogs.local...&storeId=81&gStoreCode=81&gQT=1

Akkus und Batterien parallel geschalten, hat nen ladekontroller drin und kann den akku nicht überladen. läuft seit 2 Jahren.