Heliostat auf 2000m

[Richard]

Hallo,

@ranke
Dein Regelungstipp ist ein guter Hinweis. Auch wenn ich mir die Erstellung und Auswertung
der Katzenaugenbilder sehr schwierig vorstelle.

Ich schließe mich Ranke an. Die Kazenaugen/Kamera Lösung halte ich allerdings auch für etwas schwierig. Das sollte auch einfacher gehen z.B. https://storage.driveonweb.de/dowdoc...e5e5e4617b.pdf das natürlich 2 x für Horizontal/Vertikal. Zum Thema Antrieb http://de.nanotec.com/linearaktuatoren.html . Die Idee am Empfänger einen Laser zu setzen ist auch nicht verkehrt, auf Empfänger (Spiegel) Seite dann z.b. einen CCD Sensor oder einen so genannten...
http://www.silicon-sensor.com/prod_t...p=psd&globloc= Diese Teile sind allerdings sündhaft teuer. Aber mit passender Sammellinse "unschlagbar". Da es nicht auf 1/1000 s ankommt ist ein CCD sicherlich günstiger, die Sammellinse wird in beiden Fällen gebraucht.

Mit der Methode werden auch Lichtschranken/Rauchmelder justiert, allerdings kenne (ich) nur welche die so ca bis 80 m reichen.

Gruß Richard

[mateng]

Hallo,
ich verstehe die Antwort von Richard und robocat nicht ganz.
Wie soll mir ein Laser auf der Zielseite helfen den Spiegel auf der Sonnenseite des Tales zu justieren?

Beide Standorte stehen fest.
Die werden sich nicht bewegen!

Scheinbar stehe ich auf dem Schlauch :-/


Ich denke eher an eine quadratische Anordnung von Fotowiderständen auf der Schattseite (3X3 Meter).
Jeder Widerstand befindet sich in einem geschwärztem Rohr welches in Richtung Spiegel schaut.
Trifft der Spiegel, dann sind alle Widerstände gleich.
Wenn nicht, sendet z.B ein Net IO von Pollin per TCP/IP die Daten an den Spiegelstandort.

Wir haben unser Tal komplett per Richtfunk vernetzt. Das Problem der Datenübermittlung währe also bereits gelöst.

Bilder und infos zu unserem Netz gibt es unter jachenau-online.de
Der Standort um den es geht ist der Staffel.

Vielen Dank für eure Hilfe
mateng

[Richard]

Na ja, der Spiegel soll ja mit der Sonne wandern und ändert dadurch zwangsläufig auch seine Position zum Empfänger und damit der Spiegel der Sonne folgen kann, sollte auch die Sonnen Folge Schaltung am Spiegel sitzen b.z.w. diesen Ausrichten.

Wie jetzt der Spiegel ausgerichtet werden muss damit er einerseits möglichst viel Sonnenlicht sammelt und andererseits dieses gleichzeitig genau auf dem Empfänger abgibt...Ehrlich gesagt, bin ich jetzt zu faul oder auch zu unbedarft das näher zu überdenken.

Eine am Empfänger angebrachte "Bake" kann jedenfalls den Spiegel (selbständig) darauf ausrichten ohne großartige Funk Hart und Software, so jedenfalls mein Gedankengang. Aber es führen sicher mehrere "Wege nach Rom"....

Die Nanotec Linear Aktoren erscheinen mir jedenfalls recht gut, was die Genauigkeit und auch den Preis betrifft. Da ist einen RB35 Bastellösung weit von entfernt. Bei komplizierten Berechnungen sollte man auch einmal an ARM Prozessoren denken.

Gruß Richard

[robocat]

Meine Idee war undurchdacht, sorry für den Schnellschuss. Mit dem Laser könnte der Spiegel die Solarstation anpeilen, soweit mein Gedanke. Aber das soll der Spiegel ja gar nicht, das reflektierte Licht soll treffen, da ist dein Ansatz mit den Fotowiderständen besser - soweit zu dem Zeitpunkt genug Licht da ist; nicht dass er bei schlechtem Wetter endlos herumkorrigiert. Der Laser wäre höchstens gut als Referenzpunkt, den der Spiegel anfährt, um sich neu zu orientieren.

0,03° wären (weiss nicht ob ich das richtig gerechnet habe) bei einem Spiegel von 1x1m eine Genauigkeit von 0,5mm (eine Seite als starr angenommen).. das ist schon sehr anspruchsvoll, vor allem weil es weit verfahren können soll und du Wind und sowas hast.

Würde es (von den Verlusten abgesehen) die Sache erleichtern, wenn du einen fest montierten (sehr starren) 2ten Spiegel als Zwischenglied in der Nähe des Heliostaten aufstellen würdest?

[ranke]

Wegen Doppelverglasung:
Die Steifigkeit wird man durch einen zu konstruierenden Metallrahmen herstellen, auf den die (Einzel-) Glasscheibe aufgeklebt wird. Ein üblicher Fensterflügel mit Rahmen hat alleine vermutlich nicht die nötige Steifigkeit.

Wegen Motorwahl:
Du zäumst das Roß von hinten auf. Richtige Vorgehensweise: mechanische Konstruktion soweit fertigstellen, dass die Stellkräfte (verursacht durch Gewicht, Trägheit, Reibung, äußere Kräfte wie Wind, Schnee) festliegen bzw. abgeschätzt werden können. Dann ein Getriebe für den mutmaßlichen Motor aussuchen und dessen Leistungsbedarf ermitteln. Dann kennt man die Drehzahlen und Momente, die an der Getriebeeingangsseite vom Motor aufgebracht werden müssen. Danach richtet sich die Auswahl des Motors. Wenn man den Motor ausgewählt hat weiss man auch ungefähr den elektrischen Leistungsbedarf der Anlage und kann die Solarpanelfläche für den Betrieb des Heliostaten rechnen.

Zur Regelung:
Wenn Du die Möglichkeit der Kommunikation zwischen den beiden Standorten hast, kannst Du statt der Reflektoren natürlich auch Fotowiderstände an der Schattenseite nehmen und das Ergebnis zum Heliostaten übermitteln. Möglicherweise ist es auch hilfreich den Output der Solaranlage zu übermitteln und zur Regelung zu verwenden.

[rossir]

Lohnt sich der Aufwand?

a)
In meiner Vorstellung ist die Solaranlage ca. 10x10m=100qm groß. (Hast Du was zur Größe geschrieben?) Der Spiegel ist ca. 1x1m=1qm groß. Das heißt - im besten Reflexionsfall - verteilt sich das Sonnenlicht von 1qm auf 100qm.

Ist 1/100 ausreichend?

Sollen es später mehr Spiegel werden?

b)
Falls die Solaranlage auch ca. 1x1m=1qm groß ist. Dann kann man nur hoffen, dass der simple Fensterspiegel über 2000m das Licht nicht über die Maßen streut. So, dass man wieder bei Fall a) landet.

[ranke]

Die Einwände von rossir scheinen nicht unberechtigt, deshalb habe ich ein wenig gerechnet.

Auf Fotos von der Station Staffel (siehe: www.jachenau-online.de ) kann man zwei in den Nordhimmel ausgerichtete Solarpanels sehen, Größe geschätzt etwa 0,5 x 0,7 m (jeweils). Sie sind nebeneinander mit einem lichten Abstand von ca. 70 cm am Mast montiert.

Weitere Annahmen: Der Spiegel des Heliostaten hat eine Fläche von 1qm, kann also ca. 1200W Solarstrahlung einfangen. Aus dem Datenblatt der Spiegelfolie entnimmt man eine Gesamtreflektion von 95%, sowie eine Spekularität von > 95% in einem Konuswinkel von 15mrad (entsprechend 0,86 Winkelgrad).

Aus der Gesamtreflektion ergibt sich eine gespiegelte Strahlungsleistung von 1200 W * 0,95 = 1140 W. (1200 W/qm wäre etwa die maximale Strahlungsleistung der Sonne, bei tiefstehender Wintersonne ist das vielleicht etwas optimistisch)

Aus dem Konuswinkel der Spekularität und der Entfernung von 2000 m ergibt sich eine Verteilung von 95% dieser Leistung auf eine Fläche mit einem Durchmesser von d = 2000 * sin 0.86° = 30 m. Die zugehörige Fläche A = 900/4*pi = 700 qm.
Es rechnet sich also eine Strahlungsintensität von 1140 * 0.95 / 700 qm = 1,55 W / qm beim Umsetzer Staffel

Bei einer geschätzten Solarpanelfläche von 0.7 qm ergibt sich eine nutzbare Strahlungsleistung von etwa 1 Watt. Bei einem Wirkungsgrad des Solarmoduls von 10% bleiben noch etwa 100 mW elektrisch über.

Das Ergebnis ist einigermaßen enttäuschend.

Was kann man tun?

Die Angaben zur Spekularität im Datenblatt sind nicht sehr genau, es ist nur der 95% Wert angegeben. Vielleicht kann der Hersteller einen Winkel für 50% der Reflektion angeben, mit dem man sicherlich sinnvoller rechnen könnte. Außerdem könnte man über eine alternative Verspiegelung von Glas mit höherer Qualität nachdenken (Silberspiegel, Aluminiumbedampfung oder die Verwendung von beschichtetem Solarglas). Mit einfachen Spiegeln neben dem Kollektor könnte man dessen wirksame Fläche noch vergrößern (allerdings eventuell auf Kosten der Abschattung von diffus einfallender Strahlung).