Eindproject vliegtuig op zonnepanelen

Op woensdag 17 april 2024 19:37:40 schreef revado:
Zo'n modelvliegtuig heeft behoorlijk veel energie nodig.
Dat ga je met een klein en licht paneeltje nooit redden.
En een zwaar groot paneel zal zoveel extra energie vragen door het gewicht om in de lucht te brengen en houden dan de winst weer weg is.
Je denkt / wil blijkbaar dat je met een zonnepaneeltje de accu op kan laden tijdens het vliegen.
Zoals gezegd, zonder duidelijke info, foto's en beschrijving wat er al gedaan is kan er geen verder advies worden gegeven dan "kan niet".

De batterij van het vliegtuig moet eerst opladen met de zonnepanelen voordat het vliegtuig in de lucht gaat. Als het vliegtuig in de lucht is is het de bedoeling dat de zonnepanelen de batterij een beetje oplaad maar niet helemaal. de bedoeling is dat het langer met zonnepanelen kan vliegen dan zonder.

Ik heb een 3cell lipo batterij al aangesloten aan zonnepanelen die in serie zijn geschakeld maar de batterij laad niet op

Ik denk dat we hier te maken hebben met een eindproject van een middelbare school en niet met een afstudeerproject op hbo/wo. Klopt dat, Quinten?

(Van een hbo-student kun je meer (voor)kennis verwachten, maar bij een scholier zit dit gewoon niet in het lespakket, en hier harder roepen dat ‘ie het zelf moet weten gaat daar niet bij helpen.)

Anyway.

Als je weet hoeveel energie er in de accu zit (3 cel zegt niks, je wilt weten hoeveel energie, in Joules dus, of iets dat daar naar om te rekenen valt) en je weet hoe lang je daar mee kunt vliegen, dan weet je wat het vliegtuig gebruikt.

Van je zonnecel weet je of meet je wat ‘ie kan leveren.
Dan vergelijk je die getallen en weet je of je kunt vliegen op een zonnecel. Of hoe lang je op de grond moet opladen. Of hoe veel de zonnecellen tijdens de vlucht bij-laden.

(Ja solarimpulse doet het, maar hun vliegtuig is groter / schaal doet er toe. Of het op kleine schaal ook lukt… mag je zelf uitzoeken!)

maar de batterij laad niet op

Dat kan alleen als de zonnepanelen te weinig spanning afgeven. Maar teveel spanning is al helemaal niet goed.
Kortom niet zomaar zonnepanelen op een accu aansluiten daar moet eerst een converter tussen. Maar als test zou een paneel wat genoeg spanning afgeeft de accu moeten opladen.

Op woensdag 17 april 2024 19:41:42 schreef Quinten.025045:
[...]

maar in theorie zou het lukken met een 3cell maar in de praktijk niet
toch?

1) Volgens mij zitten we nu in de verkeerde volgorde te werken.
Het begint wat mij betreft bij een motor.
Die motor werkt dan optimaal bij een bepaalde spanning.
Bij die spanning selecteer je de accu.

2)Zelfs als de spanning vrij te kiezen is maakt het aantal cellen 2 of 3 niets uit het gaat om de totale energie die je nodig hebt

Dus 2S accu met 1200mAh = 2 x 4V x 1.2Ah = 9,6Wh
of 3S accu met 800mAh = 3 x 4V x 0,8Ah = ook 9,6Wh

Wat wel uitmaak is het gewicht van de 2 accu's maar ik denk dat het verschil niet heel groot is maar het kan lonen om daarop te letten

Dus 2 verschillende accu met beide exact dezelfde energie inhoud

Op woensdag 17 april 2024 19:41:42 schreef Quinten.025045:
[...]

maar in theorie zou het lukken met een 3cell maar in de praktijk niet
toch?

In theorie kan het idee werken
In praktijk: zonnepanelen die genoeg opwekken pletten je vliegtuig
Zonnepanelen die licht genoeg zijn dat het vliegtuig nog opstijgt, wekken nagenoeg niks op, en het extra gewicht verkort de vliegtijd

Je moet veel meer vleugel hebben, en de motor moet drastisch kleiner

Op woensdag 17 april 2024 19:37:22 schreef Quinten.025045:
[...]

Hoeveel volt zijn de zonnecellen?

Hebben we reeds besproken op de mail.

heeft er iemand toevallig een rc vliegtuig dat ik mag lenen/kopen?

Op woensdag 17 april 2024 21:09:28 schreef Quinten.025045:
heeft er iemand toevallig een rc vliegtuig dat ik mag lenen/kopen?

In Dubai misschien nog wel wat met waterschade

Maar even zonder gekheid:

Kijk hier eens naar:

https://www.youtube.com/watch?v=1OGrDvInUAY

[Bericht gewijzigd door KGE op woensdag 17 april 2024 21:20:55 (18%)

Vergeet niet dat 'Dit project blijkt onmogelijk te zijn op deze schaal' ook een uitkomst van je onderzoek kan zijn he.

Een vliegtuig op zonnepanelen heeft een heel specifiek ontwerp, dat bij mijn weten niet beschikbaar is als RC model.

Als jouw zonnepanelen 10% van de benodigde energie kunnen leveren tijdens het vliegen (de luchtvaartmaatschappijen zouden dat héél interessant vinden, al klinkt die 10% maar klein!), maar je bent 20% extra kwijt door de toegenomen massa, dan schiet je er niets mee op.

Reken eerst eens door hoeveel joule (of watt-uur) energie je in je accu hebt zitten, en hoeveel je met een realistisch aantal zonnepanelen op je vliegtuigje zou kunnen bijladen.

Vlieg je accu 3x leeg.

Simuleer het gewicht van de zonnepanelen door extra massa aan het vliegtuigje te hangen. Gebruik je geen folievormige zonnepanelen, dan moet je ook iets bedenken om de verminderde aerodynamica te simuleren.

Vlieg je accu wederom 3x leeg. Uiteraard zoveel mogelijk onder dezelfde omstandigheden. Heen en weer, heen en weer...

Bepaal nu hoeveel energie je extra kwijt bent geraakt met je extra massa, en calculeer de opbrengst van de zonnepanelen die je potentieel zou kunnen kopen. Is je conclusie dat het allemaal helemaal geen zin heeft, of zelfs averechts werkt, dan weet je dat je de moeite niet hoeft te gaan doen om ze daadwerkelijk te monteren.

Je zult even moeten zien of je daadwerkelijk de opgenomen stroom kan meten, of dat je aan de hand van de (gemeten!) capaciteit van de cellen het aantal vliegminuten moet terugrekenen naar het energieverbruik.

Kijk ook eens naar de redenen waarom je zelden auto's met zonnepanelen in het dak tegenkomt.

Ten slotte: laat inderdaad even weten wat je niveau is. Voor een havo/vwo middelbare scholier is dit doorrekenen echt prima te doen, maar het daadwerkelijk bouwen/modificeren is pittig (maar niet onmogelijk als je nog tot - neem ik aan - december hebt).

Maargoed. Eerste dingen eerst.

Een lipo accu in GEEN GEVAL rechtstreeks op iets anders aansluiten dan je motor ESC. Brandgevaar!

Voor het laden van een lipo accu heb je een Lipo lader nodig.
Voor het laden met zonnepanelen heb je een solar regelaar nodig die een lipo kan laden. De meeste kunnen dit niet.

In geen enkel geval ga je voldoende zonnepanelen op je vliegtuig kunnen monteren én de lucht in krijgen om ook maar iets langer te kunnen vliegen.
In alle gevallen ga je minder lang of helemaal niet kunnen vliegen door toegenomen gewicht of luchtweerstand. Zo'n modelvliegtuigje is daar niet geschikt voor.

Vergeet het, echt.

Wat je wel kunt doen, als de opdracht dat toelaat, is met zonnepanelen een TWEEDE accu opladen op de grond. Zo kun je vliegen met accu 1, en accu 2 kun je laden met zonnepanelen. Is accu 1 leeg, wissel je ze.
Neem hiervoor voldoende panelen om een normale lipo accu van 12v voeding te voorzien.
Reken erop dat je zomaar een honderd of 2 kwijt bent voor geschikte panelen en lader. Panelen zullen rond de 2 vierkante meter worden.

@nee-roeperts: Er zijn youtube filmpjes van een gast die het zo goed als gelukt is. Zolang de zon FEL schijnt kan ie /net/ genoeg opwekken om te blijven vliegen.

Nu heeft die gast een hoop dingen precies goed gedaan en maar weinig verkeerd (hij vind een MPPT regelaar maar onzin... ehhh dat moet beter kunnen. Zelfs als het niets mag wegen. )

(En @nee-roeperts: Ik ben het met jullie eens dat de TS het niet gaat lukken. Dat is wat anders dan "het kan niet").

[Bericht gewijzigd door rew op woensdag 17 april 2024 21:55:21 (15%)

Dat doe je niet als beginner, en zal ook een redelijke duit kosten

Ik kan ervan maken dat het met een standaard gangbaar modelvliegtuigje helemaal niet lukt.

Ik zou nog eerder een drone in elkaar bakken die eruit ziet als een ruimtestation. Dan ben je sneller klaar met de gewichtsverdeling, minder schade bij crash, etc.
Maar een drone lust iets meer vermogen dan een vliegtuigje.

[Bericht gewijzigd door maus0611 op woensdag 17 april 2024 21:56:56 (41%)

Dat het waarschijnlijk niet lukt kunnen we met onderbuikgevoel allemaal wel vertellen, maar als dit een eindexamenproject is voor de middelbare school, dan moet de TS juist bewijzen en vooral berekenen waarom precies niet. Of, als de tests met toegevoegde massa uitwijzen dat er maar enkele procenten 'straf' is terwijl de panelen op een zonnige dag 10% kunnen leveren, dat het in theorie dus wel kan.

En als het effe kan dan ook nog verder kijken naar eventuele projecten waarbij dit wél gelukt is. Er is een experimenteel vliegtuig dat dus geheel op zonne-energie kan vliegen:

Aan de TS de taak om te verklaren waarom het eigen vliegtuigje niet wil, maar waarom een ander ontwerp zelfs geheel op zonne-energie kan vliegen, zonder acculadingen tussendoor.

Tenzij het harde doel niet is onderzoek doen naar de mogelijkheden, maar een beroepsonderwijs-achtig project waarbij het einddoel belangrijker is dan de wetenschap er achter.

Voor de nee roepers jullie hebben gelijk maar dat is TS niet mee geholpen.

Voorlopig zit TS nog op "Mijn accu wil niet opladen op zonnepanelen" Probleem en ik denk dat we daarop moeten focussen.

Op woensdag 17 april 2024 21:09:28 schreef Quinten.025045:
heeft er iemand toevallig een rc vliegtuig dat ik mag lenen/kopen?

IK had eerder gezegd dat ik denk dat je te weinig spanning hebt maar ipv van daarop antwoorden voeg je enkel meer ruis toe.

Wat voor zonnepanelen heb je met hoeveel spanning en stroom?
Hoe heb je ze aangesloten
Hoe heb je geconstateerd dat de accu niet wou opladen
Heb je ook gemeten tijdens het laden van de accu.
Weet je dat je zonnepaneel niet direct op een accu mag aansluiten.
Welk type accu heb je nu precies

En daaraan toevoegend: Hoe veel licht valt er tijdens die test op je zonnepaneel en uit welke bron?
(Binnen onder de TL of LED-verlichting doet zo’n paneel niet zo veel, het heeft echt zon nodig of een wat specialer type lamp)

Op woensdag 17 april 2024 21:54:15 schreef rew:
@nee-roeperts: Er zijn youtube filmpjes van een gast die het zo goed als gelukt is. Zolang de zon FEL schijnt kan ie /net/ genoeg opwekken om te blijven vliegen.

Is dat Tom Stanton, toevallig? Als het iemand lukt op kleine schaal dan waarschijnlijk hij.

(1 van de weinige youtubers waarvoor ik ‘ik wordt wagenziek van zijn camerawerk’ voor lief neem omdat ‘ie interessante dingen maakt en goed presenteert.)

Op woensdag 17 april 2024 22:19:12 schreef benleentje:
Voorlopig zit TS nog op "Mijn accu wil niet opladen op zonnepanelen" Probleem en ik denk dat we daarop moeten focussen.

Dat hangt dus van het schooltype van de TS af. Als dat HAVO/VWO is, en je gaat theorie bij je praktijk zoeken in plaats van de praktijk op de theorie te bouwen, wordt daar wel heel zwaar aan getild. Ik doe dit werk zelf, ik begeleid leerlingen bij de daadwerkelijke fysieke uitvoering bij natuurkunde en elektronica gerelateerde profielwerkstukken.

Ik zou dus beginnen met de nulmeting en de meting met toegevoegde massa. Als de conclusie is dat de berekende opbrengst van de paneeltjes groter is dan de extra energie die het kost om met de extra massa te vliegen, dan maakt het (op mijn school) zelfs niet uit als het uiteindelijk niet lukt dat vliegtuigje van de grond te krijgen met de paneeltjes, of als het uiteindelijk toch korter vliegt mét paneeltjes dan zonder. Want ze verwachten niet dat iemand met nul formele elektronicaopleiding het zomaar voor elkaar krijgt om een geheel functioneel iets te bouwen. Ik moet helpen, maar mag niet voorkauwen...

Maar als het dus een ander schooltype is, dan zijn de eisen wellicht weer anders. Even afwachten dus.

Overigens vind ik het een erg leuk project. Het is dat we niet effe een vliegtuigje en die specifieke folie zonnecellen hebben liggen, anders had ik het zo aan mijn eigen leerlingen durven voor te stellen.

Ten slotte: werk je samen met de TOA/amanuensis van je vak? Zo niet, ga daar even langs. Met een beetje geluk heeft die verstand van elektronica of misschien zelfs wat laadmodules en panelen op voorraad waar je mee kan testen.

Op woensdag 17 april 2024 22:29:14 schreef Lucky Luke:
En daaraan toevoegend: Hoe veel licht valt er tijdens die test op je zonnepaneel en uit welke bron?
(Binnen onder de TL of LED-verlichting doet zo’n paneel niet zo veel, het heeft echt zon nodig of een wat specialer type lamp)

[...]
Is dat Tom Stanton, toevallig? Als het iemand lukt op kleine schaal dan waarschijnlijk hij.

(1 van de weinige youtubers waarvoor ik ‘ik wordt wagenziek van zijn camerawerk’ voor lief neem omdat ‘ie interessante dingen maakt en goed presenteert.)

De filmpjes van rctestflight zijn ook prima als leidraad. Hij heeft ook al diverse solar voertuigen gemaakt die goed presteren.

Op woensdag 17 april 2024 18:39:02 schreef Quinten.025045:
Ik heb een vliegtuig met een 3cell batterij maar hoe moet ik de zonnepanelen hierop aansluiten en welke zonnepanelen moet ik gebruiken zodat ik genoeg vermogen heb dat het vliegtuig opstijgt?

Als je zoiets wil laten lukken moet je dunne filmzonnepanelen gebruiken, maar dan nog moet moet je een groot vleugel oppervlak hebben om de panelen te herbergen en om een grotere lift te krijgen omdat je meer gewicht moet vervoeren.

Ik bedoel dit soort film panelen.

https://www.googleadservices.com/pagead/aclk?sa=L&ai=DChcSEwiG7OuF…

Maar daar hangt ook een prijs kaartje aan, ieder ander type paneel kun je vergeten van wegen het gewicht. Dat kun je niet op een schaalmodel toepassen, zie voorbeeld ledlover.

Op woensdag 17 april 2024 19:31:35 schreef Paulinha_B:
[...]
O ja? Waar zijn de foto's? Waar zijn de specs van motor en batterijpakket?

Hij heeft de link naar het toestel gegeven, daar kan je al deze details vinden. Niemand schijnt dat bericht gezien - en de betreffende pagina gelezen te hebben.

Of dachie dat we meegaan naar toilet ook om je rits te openen?

Ik stel voor dat je niet in het onderwijs gaat werken. Daar heb je het geduld niet voor..

O jawel, ik heb het gedaan. Dan wel in vrijwillige klassen, waar mensen motivatie hadden en toonden. Met lamzakken heb ik niet veel geduld, dat klopt wel.

[Bericht gewijzigd door Paulinha_B op donderdag 18 april 2024 09:53:10 (21%)

Op donderdag 18 april 2024 09:10:13 schreef Lambiek:
[...]
Als je zoiets wil laten lukken moet je dunne filmzonnepanelen gebruiken, maar dan nog moet moet je een groot vleugel oppervlak hebben om de panelen te herbergen en om een grotere lift te krijgen omdat je meer gewicht moet vervoeren.

Ik bedoel dit soort film panelen.

Maar daar hangt ook een prijs kaartje aan, ieder ander type paneel kun je vergeten van wegen het gewicht. Dat kun je niet op een schaalmodel toepassen, zie voorbeeld ledlover.

E.e.a. hangt van het doel af. Geheel op zonne-energie vliegen, dan moet je helemaal je eigen model maken met zeer groot vleugeloppervlak, specifiek ontwerp voor lage snelheid etc etc. Dan moet je al modelbouwer zijn om het tot een goed einde te brengen.
Het uitbreiden van het bereik met een paar procent is een andere zaak en is mogelijk wat haalbaarder, maar dat moet de meting dus uitwijzen.

Op woensdag 17 april 2024 22:29:14 schreef Lucky Luke:

Is dat Tom Stanton, toevallig? Als het iemand lukt op kleine schaal dan waarschijnlijk hij.

Tom gaat soms (waarschijnlijk onder druk om volgende week een video af te hebben), er headfirst in en krijgt iets werkend, maar "net". Zo van die dingen op een fles lucht. Je kan gewoon uitrekenen hoeveel energie je daarin kwijt kan en met rendmenten bepalen hoe lang je daarop kan vliegen. Hij heeft L&R gestudeerd, toch, dus die berekeningen moet ie echt kunnen maken.

Ik heb zojuist even ge-googled naar rc solar plane en dan krijg ik iemand met een vliegtuig met een 1.25 aspect ratio. Dat is niet goed voor de aerodynamische efficientie. Dit is een betere poging: https://www.youtube.com/watch?v=mS2UvS0Jb_8

Let op: Geen domme fouten maken. Zo zijn polysilicon cellen veel goedkoper. Maar ze leveren ook minder energie per gram aan zonnepaneel. Je moet echt de 1 tikkie duurdere hebben.

Op woensdag 17 april 2024 22:41:39 schreef Ledlover:
[...]
Dat hangt dus van het schooltype van de TS af. Als dat HAVO/VWO is, en je gaat theorie bij je praktijk zoeken in plaats van de praktijk op de theorie te bouwen, wordt daar wel heel zwaar aan getild. Ik doe dit werk zelf, ik begeleid leerlingen bij de daadwerkelijke fysieke uitvoering bij natuurkunde en elektronica gerelateerde profielwerkstukken.

Ik zou dus beginnen met de nulmeting en de meting met toegevoegde massa. Als de conclusie is dat de berekende opbrengst van de paneeltjes groter is dan de extra energie die het kost om met de extra massa te vliegen, dan maakt het (op mijn school) zelfs niet uit als het uiteindelijk niet lukt dat vliegtuigje van de grond te krijgen met de paneeltjes, of als het uiteindelijk toch korter vliegt mét paneeltjes dan zonder. Want ze verwachten niet dat iemand met nul formele elektronicaopleiding het zomaar voor elkaar krijgt om een geheel functioneel iets te bouwen. Ik moet helpen, maar mag niet voorkauwen...

Maar als het dus een ander schooltype is, dan zijn de eisen wellicht weer anders. Even afwachten dus.

Overigens vind ik het een erg leuk project. Het is dat we niet effe een vliegtuigje en die specifieke folie zonnecellen hebben liggen, anders had ik het zo aan mijn eigen leerlingen durven voor te stellen.

Ten slotte: werk je samen met de TOA/amanuensis van je vak? Zo niet, ga daar even langs. Met een beetje geluk heeft die verstand van elektronica of misschien zelfs wat laadmodules en panelen op voorraad waar je mee kan testen.

Idd, wat ook uitmaakt is dat voor onderzoeksprojecten niet meteen beide tegelijk hoeft te laten zien. Dat is natuurlijk wel superleuk.. en uit enthusiasme heb ik in mijn promotieonderzoek die fout nog wel eens gemaakt.. direct stappen 1-2-3 willen implementeren om op een mooi eindresultaat te komen.. maar begin eens bij stap 1 met aannames voor stappen 2 en 3..

Met risico op voorkauwen:

Je kan eerst vaststellen: hoeveel verbruikt dit vliegtuig en hoeveel verbruikt het meer als ik X extra gewicht toe voeg. Kies X wel als iets redelijks als dat verloop niet lineair is.
Daarna: hoeveel levert een zonnepaneel onder ideale omstandigheden, en hoeveel levert het als ik dit op een vliegtuig zet (ze liggen dan plat, maar misschien wel boven de wolken).

De kosten/baten snijden elkaar hopelijk ergens en dat zou een uitgangspunt kunnen zijn voor een haalbaarheidsonderzoek (waarbij ook de conclusie kan zijn: te grote/zware zonnepanelen nodig voor dit schaal vliegtuig). Je zou eventueel kunnen kijken of schaalvergroting nog uit kan maken (oppervlak en volume schalen niet altijd evensnel).

Echter ik denk enkel die gegevens goed vaststellen al een aardige klus is voor bijvoorbeeld een profielwerkstuk. Het daadwerkelijk in praktijk zetten kost ook aardig wat knutselwerk. Bvb ik nam aan dat zonnepanelen de aerodynamica niet verstoren.. probeer dat dan ook eventjes te bouwen. Rondkijkende op de universiteit waar ik werk(te).. met dus veel theorie-kundigen, wordt de praktijk-stap steeds vaker uitbesteed of zelfs achterwege gelaten (helaas).

Voor TS dus beetje de vraag hoe het zit. Betreffende opladen met zonnepanelen: om dat goed te laten verlopen, hebben de zonnepanelen een MPPT (maximum power point tracker) nodig en de LiPo cellen hebben een laadcircuit nodig. Je kan absoluut niet zonnecel en batterij zomaar op elkaar knopen ofzo. Misschien dat je opzoek kan naar losse modules die dat doen.

Op donderdag 18 april 2024 19:59:45 schreef hans1990
Je kan eerst vaststellen: hoeveel verbruikt dit vliegtuig en hoeveel verbruikt het meer als ik X extra gewicht toe voeg. Kies X wel als iets redelijks als dat verloop niet lineair is.

Een vliegtuig z'n energie verbruik(#) is, mits je altijd de juiste "best glide" / "min sink" snelheid vliegt gewoon rechtevenredig met het gewicht. (*)

Om met zo min mogelijk energieverbruik(#) zo ver mogelijk te komen moet je "best glide" snelheid vliegen. Het vermogen (en snelheid) is dan hoger dan wanneer je "min sink" vliegt. Min sink levert "minimaal vermogen om in de lucht te blijven". Dat laatste lijkt me toepasselijk voor dit geval.

Beide optimale snelheden veranderen met het gewicht.

Veel professionele verkeersvliegers weten dit niet. Ik vind dat zorgelijk.

(*) Het houdt een beetje op als het vliegtuig vervormt en daardoor aerodynamisch verandert.
(#) Let op: De efficientie van de motor kan veranderen met de snelheid. De snelheid voor het minste brandstofverbruik kan daadoor hoger of lager liggen dan de snelheid die het minste energie kost.

Dag rew, misschien ben ik weer niet helemaal wakker, maar die laatste zin snap ik niet. Hoeveelheid brandstof (in Joules) is toch gelijk aan hoeveelheid energie (in Joules)? Dus hoe bedoel je dit?

(#) Let op: De efficientie van de motor kan veranderen met de snelheid. De snelheid voor het minste brandstofverbruik kan daadoor hoger of lager liggen dan de snelheid die het minste energie kost.

Op zaterdag 20 april 2024 10:38:12 schreef r-p:
Dag rew, misschien ben ik weer niet helemaal wakker, maar die laatste zin snap ik niet. Hoeveelheid brandstof (in Joules) is toch gelijk aan hoeveelheid energie (in Joules)? Dus hoe bedoel je dit?

Vergelijk het met een schip, een schip heeft een bepaalde rompsnelheid, wil je boven die rompsnelheid uitkomen dan heb je veel meer vermogen nodig, dus ook een hoger brandstof verbruik.

De vleugel van een vliegtuig heeft een bepaalde lift bij een bepaalde snelheid, bij meer gewicht zal hij dus sneller moeten vliegen om de zelfde lift te behouden. Maar als jij sneller gaat vliegen dan nodig verbruik je dus ook meer brandstof.

Denk dat rew zoiets bedoeld.