Strahlungsmessgerät
Was kann ich messen:
Pyranometer oder, der der Messung der eintreffenden kurzwelligen Sonneneinstrahlung. Mit anderen Worten: Ein Pyranometer ist ein Sensor zum Messen der Bestrahlungsstärke der Sonne (in Watt pro Quadratmeter) daher es misst die gesammte Strahlung der Sonne die eingeht. Leistung der globalen Solarstrahlung in W/m². Die dafür gedachten Geräte sind häufig auch geeicht. Und werden auch zur Planung von Solaranlagen verwendet.
Luxmeter hingegen messen nur den sichtbaren Teil des Lichts. In den meisten Smartphones ist ein Lichtsensor eingebaut, mit dem die Beleuchtungsstärke gemessen werden kann. Die Genauigkeit ist gering, denn der Sensor hat meist keinen Filter vorgeschaltet und misst gleichermaßen UV-, Sichtbares und Infrarotlicht, was wiederum praktisch wäre, um die gsammte Strahlung, die ein Solarmodul abbekommt, zu messen. Die Genauigkeit dieser Messungen ist umstritten, zudem scheinen die Messwerte sogar bei baugleichen Smartphones von einander abzuweichen: https://www.dial.de/de-DE/projekte/luxmeter-app-vs-messgeraet
Wiederum etwas anderes misst ein Belichtungsmesser das vom Motiv zurückgestrahlte Licht von der Kameraposition aus und dient zur Einstellung von Belichtungszeit und Blende.
Moderne Smartphones sind mit einer ganzen Reihe von Sensoren ausgestattet. Darunter auch solche, die messen, wie hell es ist. Das dient im Smartphone etwa dazu, die Helligkeit des Bildschirms anzupassen und so eine längere Laufzeit des Geräts zu ermöglichen, denn in aktuellen Smartphones ist nicht das Radiomdoul, welches die Kommunikation herstellt, der Stromfresser, sondern der Bildschirm.
Die günstigste Variante ist es, mit dem Smartphone die Strahlung zu messen. Auf dem IPhone haben wir aber ein Problem. Es hat zwar einen Lichtsensor, aber Apple erlaubt keine Apps im Appstore, die diesen Sensor ausnutzen.
iPhone / Pyranometer App
Es gibt eine App “Solar Measurement / PyranometerApp”, deren letzte Aktualisierung allerdings auch schon am 18. Nov. 2015 war, die über die Frontkamera und einen „Diffusor“, den man ausdrucken kann auf die Listen kleben kann und der dann eine Messung erlaubt. Vorher ist es notwendig die App zu kalibrieren, daher mit einem bekannten Lichtmesser abzugleichen, diese Daten lassen sich teils vom Wetterdienst beziehen. Allerdings muß jedem klar sein, dass aufgrund der Meßmethode durch einen selbst ausgedruckten “Diffusor”, der über der Iphone Fronltamera klebt, alleine schon wegen unterschiedlich dichter Papiere, Druckverfahren, unterschiedlicher Kamersensoren und dann noch eine Kalibrierung gegen einen Sensor, der ggf. weit entfernt steht, keine große Genauigkeit zu erwarten ist.
https://apps.apple.com/de/app/solar-measurement-pyranometerapp/id449857438
Besser geht es auf Android Telefonen. Hier haben wir zwei Apps ausprobiert:
phyphox für Android
phyphox stammt von der RWTH Aachen und bietet Zugriff auf sehr viele Sensoren im Handy, darunter auch Zugriff auf den Lichtsensor und zeigt die Lichtstärke in lux an.
Allerdings ist Lichtstärke in lux nicht gleich Watt pro Quadratmeter.
Denn es gibt unterschiedliche Möglichkeiten das eingestrahlte Licht zu messen:
Solar Meter für Android
Relativ neu, nämlich vom 13.4.2023 ist die Solar Radiation Meter von ORJA Echtzeit Messwerte der Sonnenstrahlung (in W/m²) und Lux anzuzeigen, in dem man das Handy in die Sonne hält.
spezielles Gerät
Zum Messen kann man auch eigenständige Geräte verwenden, wir haben für den Solar Verein den CEM Solar Power Meter Solarenergiezähler CEM DT-1307 angeschafft. Dieser liegt etwa bei 89 EUR: https://www.profishop.de/p/cem-solar-power-meter-solarenergiezaehler-cem-dt-1307
Zweck ist es immer zu sehen, wie viel Strom alte Panels noch erzeugen können, je nach Licht.
Wärmebildkameras
Auch Wärmebildkameras oder Smartphones mit einer integrierten Wärmebildkamera können uns helfen. Unter Umständen sind Hotspots auf alten Solarpanels nicht direkt zu sehen, aber sie sind als Warme stellen zu spüren bzw. sehen in der Wärmebildkamera. Beim Testen ganzer Solaranlagen, kann man dabei auch gut auf Drohnen mit Wärmebildkamera zurückgreifen, für einzelne Panels reichen Panels aus.
Zur Interpretation der Bilder: https://www.eppenberger-media.ch/wp-content/uploads/2014/08/grafik_pv.jpg oder: https://photovoltaikbuero.de/pv-know-how-blog/schachbrettmuster-thermogramm-solarmodule
Einstrahlung sollte über 600 w/m sein. Am besten an eine, warmen Tag ohne viel Wind.
Ersetzt natürlich keine professionelle Inspektion
https://www.youtube.com/watch?v=2cACp4U02o8
MPTT Gerät
Besonders einfach und komfortabel geht das Solarpanel durchtesten mit einem Solarpanel MPPT Tester. Wir nutzen seit einiger Zeit den EY1600W von elejoy. Den gibt es in unterschiedlichen Varianten mit 800 W oder maximal 1600 W Leistungsmessung.
Er kommt auch in einem netten Etui mit Kabeln, die man direkt an die MC4 Stecker anschließen kann und kostete bei Drucklegung etwa 70 EUR. Am besten bestellt man die Geräte direkt bei AliExpress in China, da kommen sie eh her. Die Bedienung ist denkbar einfach:
Gerät über Kabel ans Panel anstecken, das Panel sollte dabei in der Sonne liegen. Auf dem Display ist dann die Leistung in Watt zu sehen, die Spannung und Ampere, die das Panel gerade bringt. Das gibt es sowohl in Manual als auch in Automatisch. Damit kann man recht schnell nicht zu zeigen, wieviel Leistung ein Panel gerade bringt, wie sich Ausrichtung und Sonnenschein auswirken, sondern auch, ob die Panels noch gut sind. Gerade wenn man beim Basteln sehr viele Panels hat und sie durchsehen will, ist das gut.
Besonders gut, ist dass die Geräte von Elejoy auch gleich mit zwei Arten von Kabeln kommen: einem Kabel mit Krokodilklemmen, mit dem man einfach an Kabel anschließen kann, die bereits abisoliert sind. Und ein Kabel mit Mc4 Stecker, die sich sogar sehr leicht wieder ablösen lassen, mit dem einfach an fertigen Modulen messen kann.
Das Verwenden von Messgeräten mit MC4 Steckern kann ein wenig kompliziert sein. Die Stecker sind ja gerade dafür gedacht nicht leicht auseinander zu gehen. Hat man nun einfach Standardkabel die häufig bei Multimetern mitkommen, daher Kabel mit Metallspitzen, dann kann die einfach von oben in die MC4 Stecker reinstecken und gegen die Metallhülsen im MC4 Stecker drücken. Dafür braucht man in der Regel zwei Hände, so dass man entweder das Multimeter ablegen sollte oder durch eine zweite Person halten. Diese eignet sich nicht für den dauerhaften Betrieb.
Kennlinienmessgerät
Von Flir gibt es auch zwei sehr interessante Messgeräte, etwa zum bestimmten der Kennlinie: https://www.flir.com/de-de/products/pv48/
Multimeter und seine Einstellungen
Multimeter gibt es von 5 Euro bis 350 EUR. Für unsere Zwecke zum Durchmessen von Solarpanels reichen in der Regel Geräte irgendwo zwischen 15 und 30 EUR. Wir nutzen ein günstiges Gerät eines badischen Versandhändlers, das revolt Digitales Multimeter VA52. Auf jeden Fall sollte das Gerät Spannung, Stromstärke und Widerstand messen können.
Wer noch nie ein Multimeter bedient hat, für den sind die Einstellungen auf dem Gerät sicher verwirrend, besonders da es drei Buchen gibt, um Kabel für Messspitzen einstecken.
Wir machen uns die Arbeit etwas einfacher wenn wir nicht nur die Standard Kabel besitzen, sondern auch solche mit Krokodilklemmen
Besonders wenn wir in einer Gruppe alte Solarmodule upcyceln, dann ist es hilfreich wenn wir mehr als ein Gerät dabei haben und auch vorher zeigen, wie diese funktionieren.
Spannung / Volt messen
Zunächst wollen wir messen, ob das Panel überhaupt noch Strom produziert. Dazu stellen wir den Drehknopf auf V mit dem geraden Strich und drei Punkten darunter, das ist das Symbol für Gleichstrom und bei allen Multimetern gleich.
Da wir eine Spannung von weniger als 200 V erwarten – Solarpanels liefern in der Regel unter 60 V – stellen wir bei der Einstellung für den Umfang auf 200.
Die Spitze der roten Messleitung sollte am Pluspol angelegt werden, die Spitze der schwarzen Messleitung an den Minuspol. Nicht immer wissen wir, was jetzt Plus und Minus war, besonders wenn man beim Solarmodul schon die Stecker abgeschnitten hat. Haben wir Plus an Plus angeschlossen und Minus an Minus, dann sehen wir kein Vorzeichen. Erscheint vor dem Messwert ein Vorzeichen, haben wir die Polung vertauscht und halten die Plus-Spitze an den Minuspol den Moduls.
Der Messwert sollte sich leicht verändern, wenn wir das Modul besser in die Sonne ausrichten, bzw. es verschatten. Eine gute Möglichkeit zu prüfen, wie gut das Modul noch ist, ist es gleiche Module hintereinander unter ungefähr den gleichen Bedingungen zu testen. Weicht eines stark ab, dann kann man davon aus gehen das es nicht stimmt.
Die optimale Zeit ist übrigens ein sonniger Mittag, da haben wir am meisten Strahlungsenergie der Sonne. Leider steht das aber beim Basteln nicht immer zur Verfügung.
Widerstand messen beim Rahmen
Für das Messen des Wiederstands schließen wir die Messleitung (rot) an die Plus-Buchse (mA Ω -►I-) an. Das ist die ganz rechte Buchse und anders als bei Volt!
Dann verbinden wir ein Messfühler mit dem Minus Stecker oder dem abisolierten Kabel und den zweiten Stecker mit einer möglichst blanken Stelle des Rahmens. Ziel ist es herauszufinden ob zwischen dem Modulrahmen und dem Modul irgendwo Strom fliesen kann. Der Widerstand sollte entweder als unendlich oder sehr hoch angezeigt werden.
Wir stellen dazu die Messung auf den größten Wiederstandswert: Ω 200 k auf dem Messgerät.
Innenwiderstand
Aus Sicherheitsgründen haben wir es uns angewöhnt bei gebrauchten Modulen immer noch den Innenwiderstand zu messen. Dazu sind die Einstellungen am Messgerät gleich, daher rechte Buchse, mit der Aufschrift (mA Ω -►I-) nutzen und Messgerät auf Ω 200 k stellen. Auch der Innenwiderstand sollte sehr hoch sein.
Leistung messen
Und dann woll wir noch die Leistung unseres Solarmoduls messen, das machen wir mit Ampere.
Dazu wie immer den Minus-Stecker der Messleitung (schwarz) an die Minus-Buchse (COM) anschließen und dann den Plus-Stecker der Messleitung (rot) an die Plus-Buchse (mA Ω -►I-) für die Messung anschließen.
Nun wird uns hoffentlich eine Leistung in Ampere angezeigt, die wir auch noch varrieren können, in dem wir etwa das Panel besser oder schlechter zur Sonne ausrichten.
