Das Wetterstationen Forum

Wenn man sich mal die technische Umsetzung der Solarstromversorgung in Aussensensor-Arrays oder -Einzelsensoren ansieht, dann finde ich z.B. beim Ecowitt WS90 eine Solarzelle, die einen Supercap lädt.
Zusätzlich ist hier beim WS90 noch eine Backup-Batterie vorhanden und die Option einer externen Stromversorgung.
In diesem Beispiel sind die 3 Optionen der Stromversorgung mit Dioden/MOSFets voneinander "entkoppelt", so dass der Sensor primär von der Solarzelle plus Supercap versorgt wird. Sinkt die Spannung am Supercap unter die Batteriespannung, dann übernimmt die Batterie die Stromversorgung.
Das bedeutet, dass weder die Restkapazität des Supercap genutzt wird, noch dass der Supercap weiter geladen wird, wenn die Solarzellenspannung niedriger wird.

Das ist nicht Stand der aktuellen Möglichkeiten einer autonomen Stromversorgung kleiner Verbraucher, sondern mithilfe des Energy-Harvestings geht das viel besser. IoT Sensoren lassen sich so schon recht gut autonom versorgen.
Wenn man dann z.B. ein Sensor-Array mit einer Solarzelle bestückt, braucht man wieder einen Supcap oder Akku, zusätzlich einen Energy-Harvesting Chip, wie den LTC3588 oder den LTC3108 (nur Beispiele).
Der lädt dann den Supercapacitor/Akku auf eine gewünschte, stabilisierbare Spannung (z.B. 3V). Das kann er sogar bei niedriger Solarzellenspannung durch seine Boost-Funktion (je nach verwendetem Chip). B.B. kann er auch aktiv einen 2. Akku und danach eine Ersatzspannung (Backup) zuschalten, wenn nichts mehr geht, und Alarm auslösen bei Unterspannung.

Viel teurer ist das inzwischen nicht. Ich würde mir wünschen, dass Hersteller von Wetter-Außensensoren sich dieser Technik öffnen.

Als Quelle von "Umweltenergie" geht da auch noch viel mehr:
Bei Sensor-Arrays mit Temperatur-/Feuchtemessung gibt es ja meist 2 Bereiche in dem Sensor: einen gut gelüfteten Sensorbereich und den Rest des Sensorgehäuses. Im Sommer gibt es da erhebliche Temperatur Unterschiede im Array, die durch Energy-Harvesting gut für die Stromversorgung genutzt werden könnten. Auch kinetische Energie (z.B. ein sich drehendes Löffelrad zur Windgeschwindigkeitsmessung) könnte gut auch zur Energiegewinnung beitragen.
Viele Möglichkeiten ...

Naja, die Rotationsenergie des Windgeschwindigkeitssensors zu benutzen, ist keine gute Idee. Wir wollen ja die aktuelle Geschwindigkeit gemessen haben und nicht den Energieverbrauch der Station. Wenn wir Energie abzapfen, wird folglich der Rotor des Windmessers langsamer. Das ist nicht im Sinne der Messgenauigkeit!

Stimmt, war auch nur ein Beispiel für weitere Optionen zur Energiegewinnung.
Was denkst du allgemein zu dem Thema?

Bei mir laufen zwei Sensoren, die ich selbst gebaut habe, mit Solarzellen und LiPo-Akkus. Die Solarzellen sind 100*70mm groß und reichen im Winter knapp für den Betrieb. Ein Sensor ist ein ThermoHygro (SHT3x), der andere ein Wolkenbedeckungssensor, bestehend aus einem Thermopile. Da wird die Umgebungstemperatur und die Himmelstemperatur über einen großen Raumwinkel gemessen. Damit kann man aus der Temperaturdifferenzen auf die Bedeckung schliessen. Beide Sensoren senden alle 3 Minuten die Messwerte, sodass sie nicht dauernd aktiv sein müssen. Bei einem Windmesser ist das anders; der muss ja dauernd bereit sein und hat sicher einen höheren Stromverbrauch. Der und der Regenmesser laufen bei mir mit 12V Netzversorgung. Da kann ich auch den Regensensor beheizen bei tiefen Temperaturen. Irgendwelches Energy-Harvesting (außer Solar) lohnt sich glaub ich nicht, dazu sind Batterien zu gut und zu billig. Meinen alten WS2000-Sensor (mein erster selbstgebauter) betreibe ich mit einem LiFePO-Akku (3.3V) und der hält in AA-Größe ein halbes Jahr.