Sunchronizer D1 – Dual Axis Solartracker für Azimut und Elevation-Achse – 3D Druckbar – STL Dateien

Beschreibung

Seit ich begonnen habe, mit kleinen Photovoltaikanlagen zu arbeiten, suche ich nach Möglichkeiten, den Energieertrag dieser oft zwei bis vier Solarmodule zu steigern.

Der „Sunchronizer D1“ Dual-Achs-Tracker ist ein Solarmodulhalter, mit dem „Standard“-400W-Module der Sonne automatisch auf der Höhen- und Azimutachse nachgeführt werden können. Wie bei vielen Projekten auf Nerdiy.de bestehen die benötigten Bauteile größtenteils aus 3D-gedruckten Teilen und Standard-Metallkomponenten.

Der Sunchronizer D1 ist der Nachfolger des Sunchronizer S1.

Mit den in diesem Angebot enthaltenen Bauteilen sollte letztlich jeder in der Lage sein, einen eigenen Solar-Tracker für seine Solarmodule zu bauen.

Elektronik

Um die verschiedenen Sensoren und Aktoren auszulesen und zu steuern, habe ich eine Platine entworfen, die die benötigten Elektronikmodule enthält. Das Herzstück der Elektronik bildet ein ESP32. Natürlich ist es auch möglich diese Elektronik ohne die Platine aufzubauen oder eine eigene Schaltung zu entwickeln.

Die Suchronizer-Firmware für den ESP32 basiert auf ESPHome und lässt sich dadurch einfach in HomeAssistant oder viele andere SmartHome-Systeme integrieren.

Der Sunchronizer kann auch unabhängig von einer Verbindung zu anderen Systemen genutzt werden. So kann die Position z. B. über einen GPS-Empfänger automatisch ermittelt werden, wodurch auch die aktuelle Uhrzeit bekannt ist. In diesem Fall ist für den reinen Betrieb des Sunchronizers keine Netzwerkverbindung notwendig.

Auf Basis der ermittelten Daten (und der kontinuierlich gemessenen Ausrichtung (Kompassrichtung) des Sunchronizers) werden dann die optimalen Winkel für Höhe und Azimut berechnet und eingestellt. Damit diese korrekt gesetzt werden können, wird der Höhenwinkel des Solarmoduls mit einem Beschleunigungssensor gemessen und bei Bedarf nachgeregelt. Der Azimutwinkel wird mithilfe eines integrierten Drei-Achsen-Magnetometers (Kompassmodul) gemessen.

Nachführung der Höhenachse

Die Höhenachse wird mit einem 6000N-Linearantrieb gesteuert. Der absolute Höhenwinkel wird mit einem BMI160-Drei-Achsen-IMU gemessen.

Nachführung der Azimutachse

Die Azimutachse wird über ein 3D-druckbares Schneckengetriebe und einen Getriebemotor gesteuert. Der absolute Azimutwinkel wird mit einem MMC56x3-Drei-Achsen-Magnetometer gemessen.

Übersicht der Steuermodule

Die folgende Modulübersicht zeigt das Zusammenspiel der verschiedenen Sensoren und Aktoren.

Die Vorteile eines Solar Trackers auf einen Blick:

1. Maximierte Energieernte: Durch die präzise Ausrichtung Ihres Solarmoduls verpassen Sie keine Sonnenstrahlen und erhöhen so Ihre Energieernte.
2. Effizienzsteigerung: Der Sunchronizer optimiert kontinuierlich den Winkel Ihres Solarmoduls, um sicherzustellen, dass es stets im optimalen Winkel zur Sonne steht, was zu einer verbesserten Leistung führt.
3. Platzsparende Lösung: Dank seiner kompakten Bauweise nimmt der Sunchronizer nur wenig Platz ein und lässt sich problemlos in fast jede Umgebung integrieren, sei es in Ihrem Garten, auf einem Flach- oder Schrägdach.
4. Nachhaltigkeit: Nutzen Sie die unerschöpfliche Energie der Sonne und reduzieren Sie Ihre Abhängigkeit von traditionellen Energiequellen. Mit dem Sunchronizer investieren Sie nicht nur in Ihre eigene Zukunft, sondern auch in die Zukunft unseres Planeten.

Achtung: Es werden keine physischen Bauteile verschickt. Ihr erhaltet die Dateien im STL Format und müsst diese auf einem 3D Drucker ausdrucken um das Projekt aufbauen zu können. Bitte beachtet auch: Dieses design funktioniert ist aber noch nicht langzeiterprobt. Nutzt die verlinkten Bauteile also verantwortungsvoll, umsichtig und nicht anders als angegeben. Beachtet vor allem die verlinkten Sicherheitshinweise.

Dieses Angebot enthält die STL Dateien die ihr zum Druck der 3D druckbaren Bauteile für das Sunchronizer D1 System benötigt.

• Weitere Informationen zum Aufbau und weiteren benötigen Bauteilen findet Ihr bald im Aufbauartikel. Sobald dieser erschienen ist wird er hier verlinkt.
• Beachtet beim Aufbau und der Verwendung die im folgenden verlinkten Sicherheitshinweise: Hier klicken

Zum Aufbau des kompletten Projektes werden weitere Bauteile benötigt. Eine Vollständige Liste der benötigten Teile findet ihr hier

Benötigtes Werkzeug:

Benötigtes Material Sunchronizer D1 Mechanik & Elektronik:

Benötigtes Material Sensornest Gehäuse:

Galerie

3D Druckinformationen

• Filamenttyp: Witterungs- und UV-Beständig z.B. PETG, ABS, etc.
• Schichtdicke: 0,2mm
• Infill: 25%
• Wandlinen: 6

ESPHome Beispielkonfiguration

Eine Beispielkonfiguration für ESPHome findet ihr unter folgendem Link:

• https://github.com/Nerdiyde/ESPHomeSnippets/blob/main/Snippets/Sunchronizer/sunchronizer.yaml

Videos

Abmessungen & Technische Daten

Im folgenden sehen Sie eine Übersicht über die üblichen Abmessungen mit und ohne Solarmodul in verschiedenen Positionen. Falls Abmessungen fehlen geben Sie gerne über das Kontaktformular bescheid und wir tragen diese nach.

• Gewicht: ca. 10Kg (ohne Betonplatten)
• Leistungsaufnahme Max: 60W
• Energieverbrauch pro Jahr:
• Maximale Modulabmessung:
• Minimale Modulabmessung:

Ansicht abgesenkt mit Solarmodul

Dateiliste

Sunchronizer S1

• 6000N_screw_adapter_top_X.stl
• 6000N_screw_adapter_bottom_X.stl
• actuator_bottom_base_2060_6000N_actuator_X.stl
• actuator_top_base_2060_6000N_actuator_X.stl
• Anemosens_holder_X.stl
• bottom_elevation_hinge_left_2060_X.stl
• bottom_elevation_hinge_male_long_left_2060_X.stl
• bottom_elevation_hinge_male_long_right_2060_X.stl
• bottom_elevation_hinge_right_2060_X.stl
• bottom_landing_pad_2060_incl_electronics_X.stl
• bottom_t_cross_connector_2060_X.stl
• cable_holder1_X.stl
• cable_mount_single_X.stl
• electronics_box_lid_V1.0.dxf
• panel_clamp_bottom_2060_X.stl
• panel_clamp_top_2060_X.stl
• panel_holder_bottom_bottom_clamp_X.stl
• panel_holder_bottom_left_X.stl
• panel_holder_bottom_right_X.stl
• panel_holder_bottom_top_clamp_X.stl
• sunchro_sensorset_housing_base_X.stl
• sunchro_sensorset_housing_cap_X.stl
• top_t_cross_connector_2060_X.stl

Dual Axis Addon

• actuator_bottom_base_2060_6000N_actuator_X.stl
• actuator_bottom_base_2060_6000N_actuator_X.stl
• azimut_actuator_snail_holder_X.stl
• azimut_base_hook_bottom_bearing_holder_X.stl
• azimut_base_hook_mount_back_X.stl
• azimut_base_hook_mount_sides_X.stl
• azimut_base_hook_mount_sides_MIR_X.stl
• azimut_base_hook_X.stl
• azimuth_axis_gear_bearing_support_X.stl
• azimuth_axis_gear_cover_X.stl
• azimuth_axis_gear_support_X.stl
• azimuth_ring_mount_profile_mount_X.stl
• base_ring_endstop_blocker_X.stl
• base_ring_endstop_blocker_MIR_X.stl
• base_ring_segment_X.stl
• concrete_plate_corner_feet_X.stl
• concrete_plate_middle_feet_X.stl
• concrete_plate_outer_middle_feet_X.stl
• electronics_box_lid_V1.0.dxf
• endstop_switch_holder_cap_X.stl
• endstop_switch_holder_X.stl
• ring_protection_cover_center_X.stl
• ring_protection_cover_side_X.stl
• ring_protection_cover_side_MIR_X.stl
• Schnecke1_X.stl
• Schneckenrad1_X.stl
• sechskannt_welle_to_bearing_adapter_X.stl
• Stirnzahnrad11_X.stl
• Stirnzahnrad12_X.stl
• Stirnzahnrad21_X.stl
• Stirnzahnrad22_X.stl