Fresnelverstärkter Solarstrom

Fresnellturm

In diesem Projekt untersuche und dokumentiere ich die Anwendung des Fresnellreflektors 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 gemessene Spannung und Stromstärke bei Abdeckung von zwei, einem und gar keinem Spiegel ansteigt.

#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 Leistung erreiche ich bei ca 280 Ohm, dabei komme ich auf knapp 1200 mWatt (18,23 Volt, 64,58 mAmpere, 1177 mWatt). Alle Messungen wurden mit einem Mikrokontroller (Arduino+Messschaltung) und entsprechendem Logging erstellt.

Erreichte Leistung in Abhängigkeit vom verwendeten Verbraucherwiderstand