Solarflieger

Ich bin vor einer Weile auf diese Seite gestoßen. Interessant finde ich vor allem den Ansatz die Solarzellen in die Flächen zwischen die Rippen zu setzen und dann die Oberseite durchsichtig zu bespannen.
Im Moment spiele ich mit einem Max1811 zum Laden einer Zelle um später einen Westwings Merlin mit Solarzellen zu betreiben.

Die im Link erwähnte PP Präsentation erklärt auch viel zur Theorie von Solarzellen usw.


Gruß
Raphael
 

Porkus

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Mit 3 min Motorlaufzeit fliegt mein Simprop EC3 so 30-40 min ohne Thermik, wenn da 30 W permanent in den Akku reingehen könnte man ewig fliegen. Wenn die Sonne scheint ist auch Thermik, da fliegt ich oft um die 1,5 Stunden mit 3 min Motorlaufzeit, glaub ich brauch´n paar Solarzellen :)
 

GC

User
Aloys,

die 10W pro kg musst Du aber noch durch die Wirkungsgrade von Propeller, Regler, Motor und evtl noch Getriebe dividierenen und dann sind wir oft schon bei 30W und mehr Eingangsleistung (!) pro kg! Die Sinkgeschwindigkeit ist zwar in der Regel niedriger als 1m/sek aber ich bekaupte, dass viele Elektroflieger ihren Motor im Bereich um die 70% betreiben (auch wenn er einen maximalen Wirkungsgrad von über 80% hat) und dass es bei den Propellern noch viel schlimmer aussieht. Vermutlich fliegen viele Propeller in einem Bereich von 20-30% wobei ich 60% für ausgezeichnet halte. Somit kommen viele Elekromodell auf einen Gesamtwirkungsgrad, der in der Größenornung von 20% liegt. Hieraus resultiert dann die oft zitierte Regel: 100W pro kg Fluggewicht ist nötig.

Dies ist auch der Grund, dass viele staunen, dass man mit solch geringer Leistung, wie weiter oben in den Beiträgen aufgeführt, die Höhe halten kann.
 

alf-1234

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Also Solarzellen zwischen die Rippen zu setzten und dann auch noch drüber her bügeln geht garnicht.
Zuviel Verluste durch die Bügelfolie. DIe Zellen heizen sich extrem auf.
Im Buch Solarflug von Bruss steht das sehr ausführlich beschrieben.
Ergebnis ist, das die Solarzellen oben auf der Fläche müssen und durch den Fahrtwind gekühlt werden.
Optimal wäre eine Jedelsky Fläche,
wobei der hintere Teil der Fläche als gerade Platte ausgeführt wird. Auf dieser Platte werden dann die Solarzellen geklebt.


Alf-1234
 
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GC

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Alf,

Jedelsky Fläche ist bestimmt eine gute Wahl, aber eine Solarfolie mit schlechterem Wirkungsgrad, dafür aber von der Nasen- bis zur Endleiste aufgebracht, was die Defizite im Wirkungsgrad reduzieren dürfte, könnte auch eine Lösung sein.

Nur wo bekommt man die Folile her?
 
Im Allgemeinen kann ein Temperaturkoeffizient von b = -0,5 %/K (-0,2 bei Dünnschicht) Abweichung von den STC (25 °C) angenommen werden. Der Temperaturabhängige Wert ist die Spannung. Die MPP-Spannung der Zelle bei anderen Temperaturen lässt sich ausrechnen mit:

U,mpp = U,mpp,stc x (1 + b (T - 25°C)) (0,5 % als 0,005 einsetzen)

Wenn die Einstrahlung (diese ändert im Großen und Ganzen den Strom) gleich bleibt, kann mit dem Temperaturkoeffizient auch direkt die Leistung nach der Formel berechnet werden.

P,mpp = P,mpp,stc x (1 + b (T- 25°C))

lange Rede, kurzer Sinn: Pro 1 °C Temperaturdifferenz zu 25 °C: 0,5% Abweichung. Je wärmer, desto schlechter.


Anschaulich siehts dann so aus:

originalLeistungTemperatur.png



Grüße Daniel
 
Ok, das Diagramm sieht dramatisch aus, aber in den relevanten Temperaturbereichen, in denen man Modellflug betreibt, ist es schon nicht mehr so schlimm. Zumal ein bewegtes Flugmodell ja nicht viel Stauwärme bildet unter der Bespannfolie.
 

alf-1234

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Es geht hier nicht allein um Kühlung.
Da wir hier von Leichtbauweise reden können Flächen mit Solarzellen sehr heiss werden und sich verziehen. Torsionssteifigkeit.
Ich habe das selber schon bei meinem Segler mit 2,4 m erlebt, obwohl die Flächen weiss gebügelt sind. Bei dunklen Flächen sieht das noch schlimmer aus, weil die noch heisser werden.

Das du mit deinem tragbaren Solarpanels keine Problem hast ist mir schon klar.
Ich glaube, der Ron hat noch nie einen Solarsegler mit heissen Flächen gesehen, der in der Sonne lag. Wenn man dann die Flächen sieht, wie die sich aufgrund der Hitze verzeihen, oh mann.
 
Ich glaube, der Ron hat noch nie einen Solarsegler mit heissen Flächen gesehen, der in der Sonne lag.
Ich habe von bewegten Objekten gesprochen. Sieht man ja auch bei einem Thermometer oder bei meinem Quadrocopter. In der Sonne liegend überhitzt der Kopter binnen Minuten. Sobald er fliegt, hat er in der Sonne fast die gleiche Temperatur wie im Schatten.
 

alf-1234

User
Ich fliege auch Quadrocopters. Das Problem ist nur, das die viel schneller geflogen werden als ein Solarsegler. Der QC wird infolge der Geschwindigkeit viel besser gekühlt im Flug als ein langsam fliegender Solarsegler.

Aber gut, lassen wir es dabei.

Für mich ist Solarflug einfach Spass an der Freude und am technisch machbaren.
Wenn ich zügig fliegen will, dann nehme ich auch einen normalen Elektrosegler als so einen lahmen Solarsegler.
Bis der auf 100 m hoch ist, dauert ewig.
 

rkopka

User
Hieraus resultiert dann die oft zitierte Regel: 100W pro kg Fluggewicht ist nötig.
Wobei diese Regel aber AFAIK für normale Modelle gilt, die auch einen Bodenstart problemlos machen. Bei einem Segler mit niedriger Flächenbelastung, besonders, wenn er auf schwache Steigleistung ausgelegt ist, kann man sicher tiefer gehen, selbst mit nicht optimalem Antrieb.

RK
 
Erforderliche Leistung

Erforderliche Leistung

Nach meiner Meinung müssen die Solarzellen "nur" die Leistung für den unbeschleunigten Schwebeflug bringen. Für kurzfristige Abschattungen der Sonneneinstrahlung und den Steigflug sorgen Lipos als Puffer.

Diese errechnet sich:

Gewichtskraft in Newton x V Sink

wiegt das Modell 1 kg = 9,82 x 0,6 (angenommen als V Sink) = ca. 6 Watt erforderlich Vortriebsleistung.

Das erscheint "lächerlich" wenig ... aber, zusätzlich sind die Wirkungsgradverluste von Zellen, Motor, Regler u. Luftschraube aufzubringen.

Jedoch, mit Zellen um 20% Wirkungsgrad und wenn das Modell nicht zu klein ist, könnte etwas alltagstaugliches nach dem heutigen Stand erreicht werden.

Wie schon oben mehrfach erwähnt, baut man so etwas aus Freude an der Herausforderung!

Gruß
Robert R.
 

GC

User
Die Größe Leistung/kg für Schwebeflug ist wohl die massgebliche für Solarflieger. Ich nenne sie mal neudeutsch ;) Psf (Power specific for floating, gemessen in Watt als Eingangsleistung pro kg Fluggewicht).

Ich habe einmal nachgerechnet:

Meine beiden Dauerflieger haben 10Psf bzw. 21Psf. Die 10Psf erreiche ich mit einem 3,7m Segler, die 21Psf mit einem 1m Styro-Modell. Ich bin mir aber sicher, dass man die 10Psf noch unterbieten kann bzw schon unterboten wurden. Solche Mess-/Testflüge sind ziemlich zeitaufwendig (nervig) und müssen zu Aufwind-schwacher Zeit wiederholt werden, damit Thermikeinfluss weitgehen ausgeschlossen werden kann. Steuern sollte man dabei weitgehend vermeiden. :(

Eine Verbesserung der Psf Werte erreicht man entweder durch Erhöhen des Produkts aller Wirkungsgrade oder durch Reduzierung der Sinkgeschwindigkeit.
 

GC

User
Hallo Gerhard,

Du solltest uns noch sagen, wie Du die genannten PSF-Werte errechnet oder erflogen hast.

Gruß
Robert R.

Das ist Dein gutes Recht, das zu erfahren Robert. Die Akkus wurden dabei ohne Rücksicht auf Lebensdauer ziemlich leergeflogen. Als mittlere Spannung einer lipo-Zelle wurde 3,8V angenommen:

Segler Nr. 1: 5S, 1500mAh (nachgeladen), fliegt mit diesem Akku ca 65 Minuten bei 2,7kg Abflugmasse: 5*3,8V*1,5Ah*(65/60)/h/2,7kg = 9,74Psf (W/kg) ;)

Segler Nr. 2: 2S, 800mAh (nachgeladen), fliegt mit diesem Akku ca 60 Minuten bei 0,29kg Abflugmasse: 2*3,8V*0,8Ah*1/h/0,29kg = 20,97Psf

Bei Segler 2 ist der Motor durchgehend gelaufen, bei Segler 1 wurde der Motor ein- und wieder ausgeschaltet. Es handelt sich somit um einen Mittelwert.

Ich hoffe, ich habe mich nicht verrechnet.
 
Hallo Gerhard,

Ich denke, dass Dein Ansatz den Realitäten recht nahe kommt. D.h. um Deinen Segler Nr. 1 im Schwebeflug zu halten (in ruhender Luft) benötigt er rund 30 Watt. Nun muß man "nur noch" die entsprechende Zahl von Solarzellen montieren, ohne das Gewicht und Vsink zu erhöhen und schon bleibt das Teil oben, so lange die Sonne scheint.

Gruß
Robert R.
 

GC

User
Hallo Robert,

danke, dass Du meine Rechnung gecheckt hast.

Zellen nur noch auf die Fläche schnallen, ist gut. Die meisten Flächen-Profile haben den "Nachteil", dass sie zumindest auf der Oberseite gewölbt sind;). Die dünnen gläsernen Zellen sollen absolut unflexibel sein und brechen wohl, bei den Versuch sie zu biegen. Wenn ich die flachen Zellen mit einer Größe von nur 10*10cm² auf die Endleiste bündig lege, dann gibt es vorne eine Stufe von je nach Profil ca 7 bis 8mm. Der Luftwiderstand wird dadurch nicht gerade verringert, bzw. die Sinkgeschwindigkeit wird steigen.

Jedelsky Flügel könnten jedoch Abhilfe schaffen. Im Nachhinein ärgere ich mich, weil mir auf dem letzten Flohmarkt günstig ein Airfisch angeboten wurde.

Die andere Möglichkeit wäre eine Rippenfläche zu bauen und die Rippen in den hinteren 2 Drittel oben zu begradigen, in der Hoffnung, dass der Luftwiderstand nicht wesentlich erhöht wird.

Kann man eigentlich Solarzellen ganz normal verlöten? Bei vielen Angeboten ist ein spezieller Verbindungsdraht dabei.

Schöner wäre natürlich eine hochflexible Solar-Folie. Habe jedoch keine Ahnung wo man diese beziehen könnte. Hat schon jemand Erfahrung mit dem Ausschlachten eines Folien Panels?

P.S.: Habe noch eine Höllein Libelle (600g) mit 15,6Psf. Hier könnte man einen Solarflügel draufschnallen.
 
Hallo,

Das Solarflugmodelle möglich sind, haben Modellbauer schon vor über 40 Jahren bewiesen. Es besteht also diesbezüglich kein Handlungsbedarf. Was wir "brauchen" ist eine alltagstaugliche Auslegung.

Es wird also nichts bringen, ein vorhandenes Modell mit ein Paar Solarzellen nachzurüsten.

Ich denke, man sollte sich zunächst auf die Beschaffung der Zellen konzentrieren. Hier hat sich einiges getan und es "lohnt", das Projekt Solarflug neu aufzugreifen.

Ich habe z. B. vor fast 10 Jahren eine kleine Menge von Zellen von Spectrolab, sog 28,3% Ultra Triple Junction (UTJ) Solar Cells aus USA beschafft.(Diese Dinger sitzen auf den Weltraummodulen) Damals sündhaft teuer und ich habe die Sache dann nicht weiter verfolgt.

Also, wo gibt es Hochleistungszellen für den Modellbau zu erschwinglichen Konditionen?

Gruß
Robert R.
 

GC

User
Robert,

von Stectrolab Solarzellen habe ich bis jetzt noch nichts gehört. 28% eta sind nicht schlecht.

Inzwischen gibt es auch flexible Solarzellen, insbesondere die organischen, mit denen man die ganze Oberfläche eines Flügels versehen könnte.


Bei der Alltagstauglichkeit sind wir meiner Meinung gegenüber dem Solar Uhu einige Meilenschritte vorangekommen. der Solaruhu hat meiner Meinung einen Psf von größenordnungsmässig 50! (Meine Schätzung, bitte korrigiert mich: 8V 1,8Ah, 15Minuten Flugzeit ohne Sonne und Thermik, 1,2kg Abfluggewicht). Noch dazu haben die Solarzellen selbst bei guter Sonneneinstrahlung Strom nur in homöppathischen Dosen abgegeben.


Also nun zur Gretchenfrage: Wo bekommt man Solarzellen zu erschwinglichen Preisen? Wo gibt es Solarfilm oder was für andere Innovationen gibt es sonst noch?
 
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