Fresnelverstärkter Solarstrom

Fresnellturm

In diesem Projekt untersuche und dokumentiere ich die Anwendung des Fresnelreflektors auf Fotovoltaikzellen (aka Solarzellen) Die Grundidee ist, daß mehrere Spiegel auf eine einzige Solarzelle gericht werden und daß dabei mehr Energie erzeugt wird als mit einer nackten Solarzelle.

Zunächst untersuche ich ob mehrere Spiegel überhaupt etwas bringen und dann bei welchem Verbraucherwiderstand die maximale Energie erreicht wird (angegeben in milli Watt)

Von den drei Spieglen anreflektierte Zelle des Fresnellturms

Meine Messungen führe ich mit einer polykristallinen Solarzelle durch, die im Datenblatt mit 18 Volt und 40mA angegeben wird. (Conrad Art.No. 191347, Preis 10 Euro) Der Gesamtwiderstand ist 365 Ohm. Die mWatt-Angaben sind berechnete Werte aus Volt und mAmpere.

Zunächst untersuche ich, wie sich gemessene Spannung und Stromstärke bei nur einem Spiegel verhält und wie sie dann mit zwei und drei Spiegeln ansteigt. (Am Anfang decke ich die weiteren Spiegel einfach ab)

#Spiegel	Volt	mAmpere	mWatt
1	8,70	23,82	207,28
2	14,45	39,38	569,02
3	18,06	49,54	894,83

Erwartungsgemäß steigt sowohl die Spannung als auch die Stromstärke bei einer erhöhten Anzahl von Spiegeln. Bemerkenswert ist der Leistungsunterschied zwischen einem und zwei Spiegeln; mehr als das Doppelte. (obwohl Spiegel No 2 sogar geringfügig kleiner als No 1 ist) Ich vermute, dass durch die höhere Spannung beim gleichen Widerstand die Effizienz steigt.

Als nächstes messe ich die Leistung (also das Produkt aus Spannung und Stromstärke) in Abhängigkeit vom Verbraucherwiderstand. Die maximal erreichbare Leistung liegt offenbar in einem Bereicher zwischen 240 und 280 Ohm dabei erreiche ich Werte die über 1200 mWatt liegen (Rekordwert 18,61 Volt, 66,38 mAmpere, 1235 mWatt um 9:23h am Vormittag). Die Messdaten unter der Leistungskurve mit kleinen mWattangaben sind handling data, also Messungen die beim Ausrichten und Herumtragen der Messvorrichtung entstehen. Die Messungen werden mehr oder weniger automatisiert mit einem angeschlossenen Mikrokontroller (Arduino+Messschaltung) erstellt und entsprechend ständig mitgeloggt. Die Messungen habe ich mit der Schaltung aus Arduino VoltAmmeter durchgeführt.

Erreichte Leistung in Abhängigkeit vom verwendeten Verbraucherwiderstand