Solar Panel

Solar-Webcam ganz ohne Akku betreiben

Autonome Solar-Webcam ohne Solar-Akku!

Der autonome und dauerhafte Betrieb einer Solar-Webcam über mehrere Jahre ist eine Herausforderung. Muss zusätzlich mit tiefen Temperaturen unter -20°C oder längeren Schlechtwetterperioden gerechnet werden, wird die Aufgabe noch kniffliger.

Die grösste Herausforderung für den dauerhaften Betrieb liegt beim Solar-Akku! Zwar gibt es heute sehr leistungsfähige LiFePo4 Akkus welche mehrere tausend Ladezyklen garantieren, doch auch dieser Typ von Akku versagt den Dienst bei Temperaturen unter -10 bis -20°C. Der Grund ist, dass Akkus bei Temperaturen unter -20°C kaum mehr geladen werden können. Die beste Lösung wäre den Solar Akku konstant warm zu halten oder zu beheizen. Leider ist dies selten möglich, da während Nebelphasen der Akku nur bedingt nachgeladen werden kann und der Anschlusskasten für isolierte Akkus einiges grösser realisiert werden müsste. So oder so, ein solcher Betrieb würde nur mit einem überdimensionierten Solar-Akku funktionieren, so dass mit der gespeicherten Energie der letzten Sonnenstunden eine Schlechtwetterperiode überbrückt werden kann.

Solar-Webcam ohne Akku?!

Warum nicht die Akkus weglassen? Die Idee ist bestechend einfach. Es muss nur sichergestellt werden, dass die Stromversorgung für Solar-Webcam, Controller und Heizung mit dem grossen Spannungsbereich der Solar-Panels klarkommt.

Bei einer Solar-Webcam ohne Akku werden die Solar-Panels direkt an der Stromversorgung der Webcam angeschlossen. Es stehen zwei Varianten zur Verfügung:

Solar-Webcam Stromversorung für DSLR- und SLT-Kamera
Universelle Stromversorgung für Foto-Webcam: Eingangsspannung 12..56VDC. Geeignet für DSLR und SLT Kameras mit 7.2VDC Akku

Solar-Webcam PoE-Injector
Universeller PoE+ Injector: Versorgungsspannung 5..36VDC. Ist für Kameras mit LAN/PoE Anschluss geeignet.

Vorteile ohne Akku

  • Die Photovoltaik-Insellösung eignet sich für den dauerhaften Betrieb, auch bei tiefen Temperaturen unter -20°C
  • Die Kamera startet sobald genügend Licht vorhanden ist
  • Kein Altern der Akku, da keine verwendet
  • Kein Anschlusskasten notwendig, die Solar-Panels werden ohne Solar-Akku direkt angeschlossen

Nachteile ohne Akku

  • Die Kamera ist nur tagsüber in Betrieb
  • Die Kamera wird jeden Morgen kalt gestartet. Es ist empfohlen dies nur mit Komponenten auszuführen, welche vorgängig getestet wurden oder über einen erweiterten Betriebstemperaturbereich verfügen

Solar-Webcam Insellösung ohne Akku

Empfohlene Komponenten und Beschaltung:

  • Hochleistung-Solarmodule einsetzen, z.B. monokristalline Solar-Panels von Sunpower mit 110 Watt, mit einer Leerlaufspannung von 21.8 Volt und einem Wirkungsgrad von 18.9%
  • Es wird empfohlen die Solar-Panels zu überdimensionieren. Solar-Panels sind im Vergleich zum Rest der Lösung preiswert. Es lohnt sich nicht hier zu sparen. An starken Nebeltagen liegt die Ausbeute bei geringen 5-10% der Nennleistung. Das bedeutet, dass je nach Sonnenstand lediglich 5-10 Watt pro Solarpanel zur Verfügung stehen
  • Es werden mit Vorteil zwei Solar-Panels eingesetzt. Ein Solarpanel wird in Richtung aufgehender Sonne, das andere in Richtung Sonnenuntergang (den Wintersonnengang beachten) gerichtet. So ist der längst mögliche Betrieb je Tag gesichert. Da im Winter der Sonnenwinkel zum Horizont klein ist können die Solar-Panels ohne weiteres senkrecht montiert werden. Der Betrieb tagsüber und im Sommer ist auch bei einem schlechten Sonnen-Einstrahlwinkel gesichert. Ein weiterer Vorteil ist, dass so weniger Schnee und Schmutz auf den Solar-Panels haftet.
  • Schottky Diode für SolaranlageDie beiden Solar-Panels werden je mit einer Schottky-Diode parallelgeschaltet. Die Schottky-Dioden verhindern den Stromfluss von einem Solarpanel ins andere und sichern die maximale Leistung für die Photovoltaik Lösung. Je nach Sonnenstand liefert das eine oder auch beide Solar-Panels gemeinsam die Energie.
    Empfohlene Schottky Dioden 20A / 45V: Vishay Semiconductors VSB20L45-M3/54
  • Einsatz der «Universellen Stromversorgung für Foto-Webcam», mit einem Eingangsspannungsbereich von 12-56 VDC. Die Stromversorgung liefert eine geregelte Spannung für Kamera, Controller und Heizung, auch wenn die Solarspannung variiert
  • Der PoE+ Injector liefert ab 5 bis 36VDC Solarspannung die Stromversorgung für eine PoE Webcam
  • Mit Vorteil werden Fotokameras eingesetzt, da Fotokameras eine geringe Leistungsaufnahme von <4 Watt aufweisen
  • Der Akku der Fotokamera wird ebenfalls entfernt und durch einen Batterieadapter ersetzt, welcher direkt an der Stromversorgung angeschlossen wird
    Solar-Webcam Stromversorgung

Erfahrungswerte

  • An Nebeltagen startet die Solar-Webcam je nach Leistung und Ausrichtung der Solar-Panels 1.5-2 Stunden nach Sonnenaufgang und stoppt ebenso 1.5-2 Stunden vor Sonnenuntergang
  • An sonnigen Tagen startet die Lösung unmittelbar mit dem Sonnenaufgang bzw. der Sonneneinstrahlung auf das Panel und stoppt sobald die Sonne das Panel nicht mehr bescheint
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