HGS/Alcan Team Sunnys - Automatische Solarzellen Ausrichtung
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Team Sunnys 19.04.2011 Automatische Solarzellen Ausrichtung Von links: Sunnys Logo, Alexander Ley, Jessica Schwinning, Philipp Meier, Stephan Hess, Andreas Schöller, Christian Widmann Team Sunnys: Stephan Hess Alexander Ley Philipp Meier Andreas Schöller Jessica Schwinning Christian Widmann Team Sunnys 19.04.2011 Inhaltsverzeichnis: 1. Ausgangslage / Motivation 1.1 Die Sunnys und ihr Projekt 1.2. Teilnahme Klimawerkstatt 2. Mindmap / Zeitplan 3. Projektplanung / Realisierung 3.1.1. Sonnenverlauf 3.1.2. Die Sonnenenergie 3.2. Unser Solarmodul 3.3. Elektrik 3.3.1. Sensorik 3.3.2. Gesamtschaltung 3.3.3. Schaltschrank / Zusammenbau 3.4. Mechanik 3.4.1. Grundplatte 3.4.2. Dreibein 3.5. Bedienungsanleitung 4. Nutzen / Rentabilität 4.1. Ziel Erreicht, Bilanz Positiv? 4.2. Firmen die Interesse haben könnten 5. Rückblick / Erkenntnisse / Perspektiven 6. Pläne / Materialliste 7. Quellenangabe -2- Team Sunnys 19.04.2011 1. Ausgangslage / Motivation Als Mitte September ein neues Schuljahr seinen Anfang nahm hätten wir nie Gedacht, dass wir vor unserem Abschlussarbeit mit einem Projekt in Kontakt kommen. Ein neuer Metalllehrer belehrte uns jedoch eines besseren. Herr Scharnefski der unsere Klasse im 3. Lehrjahr in Metall unterrichtet brachte den Wunsch ein, im Sinne der Projektkompetenznote an einem Wettbewerb mit dem Namen „Klimawerkstatt“ Teil zu nehmen. Teams waren Aufgrund der Firmenkonstellation schnell gefunden. Wir sind eins davon. 1.1 Die Sunnys und ihr Projekt Team Sunnys: Stephan Hess Alexander Ley Philipp Meier Andreas Schöller (Teamleiter) Jessica Schwinning Christian Widmann Schule: Hohentwiel-Gewerbeschule Klasse: E3ME1 Betreuende Lehrkraft: Herr O. Scharnefski Ausbildungsbetrieb: Alcan Singen GmbH Ausbildungsberuf: Mechatroniker (3. Lehrjahr) Ausbilder: Herr D. Burkard Kategorie: Planungs- und Innovationsprojekt Projekt Beschreibung: Ziel ist es Solarzellen so auszurichten, dass das Licht optimal genutzt werden kann. Dabei werden sie Solarzellen mittels Aktor in einer Achse gedreht. Die Anlage soll dieser Aufgabe mit Hilfe von Sensoren selbständig nachgehen. 1.2. Teilnahme Klimawerkstatt Es herrschte Konsens darüber das wir mit einem Projekt Teilnehmen wollten bei dem wir etwas Bauen konnten. Doch was sollte es sein? Vom ferngesteuerten Modelauto über einen Teelichtstaubsauger bis hin zum Windrad kamen uns viele Ideen in den Sinn. Der Solargrill unserer Lehrwerkstatt brachte uns schließlich der Sonne näher. Mit dem Hintergrund eines Innovationsprojekts entschieden wir uns für eine automatische Solarzellen Nachführung. -3- Team Sunnys 19.04.2011 2. Mindmap / Zeitplan Um einen Zeitplan aufstellen zu können mussten wir uns erst einmal über unsere Ziele Gedanken machen. Mithilfe einer Ideensammlung die wir auf einer Mindmap festgehalten haben, ergaben sich folgende Punkte. 1.) Unsere primäres Ziel war es eine Solarzelle durch Sensoren immer optimal auszurichten. 2.) Weitere Ziele waren eine Tag/Nacht Abschaltung so wie die Autonome Spannungsversorgung der gesamten Anlage (wurde nicht erreicht), außerdem sollte es möglich sein die Anlage nach der Jahreszeit auszurichten. Mit einem Zeitstrahl teilten wir uns die Zeit die wir zu Verfügung hatten ein und entschieden, dass sich bis zum Start des Projekts am 10 Februar sich jeder in die Materie einarbeiten sollte. Am 10.Februar, unsere Ziel fest vor Augen, stürzten wir uns in die Arbeit. Um effektiver arbeiten zu können bildeten wir je nach aufgaben Bereich 1-3 Mann/Frau Teams. Unsere ersten Schwerpunkte waren Getriebe/Antrieb, Sensorik, Solarzelle, Sonnenverlauf und Grundgestell. -4- Team Sunnys 19.04.2011 3. Projektplanung / Realisierung 3.1.1. Sonnenverlauf Der Sonnenverlauf ist der Grundstein einer jeden Solarzellennachführung, weil man wissen muss wo hin oder wie man sie ausrichten muss. Wir haben uns daher an die Arbeit gesetzt und die Daten der Ausrichtungswinkel für Jahreszeiten erarbeitet, sowie die Tagesabläufe sprich den Sonnenverlauf am Tag. Zu erst kommen wir zu dem Winkel den wir für die jeweilige Jahreszeit brauchen. Um diesen Winkel zu errechnen mussten wir zuerst den Deklinationswinkel errechnen um dann diesen Winkel in unseren Ausrichtungswinkel umzuwandeln. Und um den Deklinationswinkel zu errechnen braucht man zu erst den Breitengrad von dem Punkt wo die Anlage am Ende steht. In unserem Fall haben wir den Breitengrad von Singen genommen der 47,76 ist. Den 2 Wert den wir benötigten war die Deklination. Die Deklination der Sonne schwankt im Jahresverlauf, bedingt durch die Neigung der Erdachse. Der Wert der Deklination schwankt zwischen +23,5° zur Sommersonnenwende im Juni und -23,5° zur Wintersonnenwende im Dezember. Diese beiden Werte haben wir dann in dieser Formel Verrechnet: Deklinationswinkel = Breitengrad – Deklination Dann hatten wir für die Sommersonnenwende einen Deklinationswinkel von 71,26° und einen Deklinationswinkel an der Wintersonnenwende von 24,26°. Und im Frühling den 21.03 sowie im Herbst am 23.09 haben wir einen Deklinationswinkel von 47,76° weil an diesen beiden Tagen die Deklination null ist. An dieser Stelle hatten wir lang Probleme weil wir annahmen der Deklinationswinkel sei gleich des Ausrichtungswinkels. Stattdessen muss man um den Ausrichtungswinkel zu bekommen den jeweiligen Winkel von 90° abziehen. Sommer: 90° - 71,26° = 18,74° Winter: 90° - 24,26° = 65,74° Frühling/ Herbst: 90° - 47,76° = 42,25° Diese errechneten werte haben wir nur an diesen bestimmten Tagen weil die Erde um die Sonne kreist und somit Tag täglich sich dieser Wert ändert. Zum Sonnentagesverlauf hier haben wir uns informiert wie bei uns die Sonne auf- und untergeht und dies in allen 4 Jahreszeiten. Hier zu haben wir uns 4 Eckpunkte gesucht. Diese sind der 21.03, 21.6, 23.09 sowie der 21.12. Am 21.03 ging die Sonne um 6.30 Uhr auf und um 18.35 Uhr unter. Am 21.06 geht die Sonne um 5.25 Uhr auf und um 21.30 Uhr unter. Am 23.09 geht die Sonne um 7.10 Uhr auf und um 19.20 Uhr unter. Am 21.12 geht die Sonne um 8.10 Uhr auf und um 16.30 Uhr unter. -5- Team Sunnys 19.04.2011 Flugbahn der Erde um die Sonne 3.1.2. Die Sonnenenergie Die Sonnenenergie die von der Sonne zur Erde gesendet wird beträgt an der Grenze der Erdatmosphäre etwa 1.367 W/m² dieser Wert wird auch Solarkonstante genannt, weil die Solarenergie seitdem sie gemessen wurde annähernd konstant ist. Die Sonnenenergie muss zu erst durch die Atmosphäre, hier verliert sie schon an Kraft, weil sie durch Eiskristalle und Staub hin durch muss. Das was sie verliert wandeln sie in Wärme um. Nach der Atmosphäre muss die Sonnenenergie noch der Luftfeuchtigkeit der Bewölkung trotzen. Diese Faktoren bestimmen zum einen sehr wie viel Sonnenenergie überhaupt bei uns auf dem Erdboden ankommt. Hier spielt auch noch der Weg der die Sonnenenergie zurücklegen muss bis sie bei uns auf dem Erdboden ankommt eine Rolle. Wenn man all diese Faktoren zusammen nimmt kommt man auf eine Durchschnitts Sonnenenergie von 165W/m². Dieser Wert kann je nach Breitengrad noch schwanken. Da Solarzellen heutzutage nur ein sehr geringes Spektrum des Tageslicht aufnehmen können, kann die Solarzelle nur einen geringen Teil diese Energie in nutzen. -6- Team Sunnys 19.04.2011 3.2. Unser Solarmodul Da es bei unserer Solarmodulnachführung prinzipiell egal war, was für ein Solarmodul wir benutzen würden, konnten wir ein günstiges Solarmodul verwenden. Allerdings mussten wir die Baugröße des Moduls so wählen, damit das Modul mit der Größe unseres Dreibeins übereinstimmt. Deshalb viel unsere Wahl auf ein Solarmodul von „BP Solar“, sie ist ein Isolierglasmodul, besteht aus Polykristallinen Solarzellen und gibt bei einer Nennspannung von 16,8 V ein Strom von 0,6 A und leisted somit max. 10 W. Des Weiteren ist das Modul mit einem Aluminiumrahmen ausgestattet, dieser Rahmen verleiht dem Modul mehr Stabilität und schützt es vor Umwelteinflüssen. Für unser Projekt war er praktisch, da wir dort die PVC Scheiben der Lagerung mit dem Rahmen verschrauben konnten. 3.3. Elektrik 3.3.1. Sensorik Um die Solarzelle der Sonne folgen zu lassen, brauchten wir eine Sensorik die in der Lage ist den Unterschied einer gut und einer schlecht ausgerichteten Sollzelle zu erkennen. Sehr früh gingen unserer Gedanken in die Richtung mit Hilfe einer H-Brücke und LDRs dies zu realisieren. Diese würden jedoch beim Strom der für einen E-Motor notwendig wäre binnen Sekunden zerstört werden. 3.3.2. Gesamtschaltung Da wir zum einen viel Kraft und zum anderen eine langsame Bewegung benötigten, entschieden wir uns für die Verwendung eines 24V Gleichstrommotors. Doch die 150mA die er zum Fahren braucht wären zu viel für jeden LDR. Durch die Verwendung von Transistoren konnten wir den Strom der Messbrücke und den der Motoren trennen. Außerdem waren wir so in der Lage durch die Verwendung eines PNP Transistors und eines NPN Transistors unsere Spannung von +12 Volt oder – 12 Volt auf unseren Motor zu geben. Den zweiten Anschluss des Motors legten wir auf Masse. Dadurch erreichten wir, dass unserer Schaltung den Motor links und recht verfahren kann. Aber schon stand uns das nächste Problem gegenüber. Was auf dem Papier gut aussah hatte bei den ersten Steckversuchen einige Überrauschung für uns. -7- Team Sunnys LDR 19.04.2011 Messbrücke Getriebemotor Die Messbrücke erzeugte nicht die 0,7V, die für das Durchschalten eines Transistors gebraucht wird. Nach zahlreichen Versuchen konnten wir durch die Verwendung anderer LDR und durch das „Vorspannen“ der Basen auch die Hürde nehmen. Die neuen LDR waren generell viel hochohmiger. Zum „Vorspannen“ setzten wir einen Potentiometer in die Mitte der Messbrücke, der durch seinen Widerstand an den Basen beider Transistoren symmetrisch Spannung anliegen lies. Zusätzlich entschieden wir uns für den Einbau einer Tag/Nacht Abschaltung die während der Nacht den Verbrauch unser Schaltung senken soll und zum anderen unnötiges hin und herfahren aufgrund der Lichtkegel vorbeifahrender Auto verhindern soll. Diesen Punkt unseres Projekts realisierten wir über eine Schmitt Trigger Schaltung die von einem weiteren LDR gesteuert wird. -8- Team Sunnys Tag/Nacht Abschaltung 19.04.2011 (unten) Messbrücke, (oben) Transistor Laststromkreis 3.3.3. Schaltschrank / Zusammenbau Auswahl des Schaltschranks Die Größe unseres Schaltschranks war in erster Linie abhängig vom benötigten Platz der Platinenhalter und der Möglichkeit die Platinen jederzeit herausziehen zu können. Ferner benötigten wir noch Platz Für die weiteren Bauteile wie Transformator, Platinen, Sicherungen, Klemmenleiste und Verdrahtungskanäle. Wir entschieden uns für einen Schrank mit den Maßen: 380mm x 300mm x 155mm und Ordneten die Bauteile zunächst Zeichnerisch an, um die optimale Verlegung der Leitungen zu Erarbeiten. Die größte Schwierigkeit dabei war, genügend Freiraum zu Lassen um die Platinen ohne Demontage anderer Bauteile zu entnehmen. Einbau der Betriebsmittel Als die Anordnung der Bauteile feststand, begannen mit dem Anzeichnen der Bohrungen auf der Grundplatte und der Seitenwand des Schranks für die Platinenhalter und die Verschraubungen der Zuleitung und Anschlussleitung. In die Frontseite der Tür Stanzten wir Löcher zur Befestigung der Taster- und Schalterelemente und der Spannungsanzeige des Solarmoduls. Nach dem Bohren der Löcher und Schneiden der Gewinde folgten das Zuschneiden der Verdrahtungskanäle und die Montage der Bauteile. Auswahl der Leitungen Die Dimensionierung der Leitungen war die letzte Frage, die Beantwortet werden Musste, bevor Wir mit der Verdrahtung beginnen Konnten. Für die Verdrahtung innerhalb des -9- Team Sunnys 19.04.2011 Schranks benutzten wir blaue 0,5mm² Leitung aufgrund des Niedrigen Stroms, den unsere Regelung benötigt. Die Zuleitung führten wir als 3x 1,5mm² Gummischlauchleitung aus, um mechanischer Belastung zu entgegnen. Für den Anschluss der Sensoren, Endschalter, Motor und Solarmodul wählten wir eine 14x 1mm² Ölflex Leitung aus, die wir in einem Anakondaschlauch zur extern montierten Abzweigdose führten. Verdrahtung Nachdem alle Voraussetzungen erfüllt waren, Verdrahteten wir den Schrank nach dem zuvor erstellten Schaltplan von innen und schlossen die Zuleitung und Anschlussleitung an. Die Verdrahtung der Taster- und Schalterelemente und der Spannungsanzeige in der Tür wurde über ein Spiralband mit den Verdrahtungskanälen auf der Grundplatte verbunden. Die Verdrahtung der Platinen erfolgte über die Platinenhalter. In der externen Abzweigdose verwendeten wir Leuchtenklemmen zur Weiterführung der Sensorleitungen für LDRs, Motor, Endschalter und Solarmodul. Die Sensorleitungen für die LDRs wurden in einen separaten, selbstgebauten Kasten geführt und dort mit den LDRs Verlötet. Betriebsmittelkennzeichnung und Beschriftung des Schranks Anschließend an die Verdrahtungsarbeiten brachten wir an alle Bauteile noch die Betriebsmittel-Kennzeichnung mittels am P-Touch gedruckten Schildern an. Für die äußere Beschriftung des Schrankes benutzten wir Laserlite, in das wir die Schrift laserten. Prüfung nach VDE 0100 Teil 600 Da es sich bei unserem Projekt um eine elektrische Anlage handelt, mussten wir diese auch nach VDE Vorschriften Prüfen. Zuerst erfolgte die Sichtprüfung, um grobe Mängel auszuschließen, anschließend maßen wir den Schutzleiter- und Isolationswiderstand. Die gemessenen Werte entsprachen den Vorgaben, also konnten wir die Anlage ohne Bedenken testen. 3.4. Mechanik 3.4.1. Grundplatte Als Grundplatte unserer Solarzellennachführung wählten wir eine 4mm starke Aluminiumplatte aus. Diese sägten wir mit einer Handkreissäge auf die Maße 164 x 54cm zu. Um genügend Stabilität in der Grundplatte zu erhalten, da wir eine ca. 80cm lange Nut in die Mitte Sägen mussten, entschieden wir uns die beiden 164cm langen Seiten 2cm breit um 90° abzukanten. Nach dem Abkanten befestigten wir das Dreibein und den Schaltkasten auf der Grundplatte, um uns ein Bild von der fertigen Konstruktion zu machen, mit 20 x 30mm Aluwinkeln und M4 Schrauben. Danach zeichneten wir den Punkt für den steilsten – und den flachsten Winkel an und demontierten das Dreibein und den Schaltkasten wieder, um die Nut mit der Hankreissäge einzusägen. Die Handkreissäge hatte ein ca. 3,5mm starkes Sägeblatt, somit Sägten wir in zwei Etappen, um eine 6mm breite Nut zu erhalten. Nachdem die Nut eingesägt war, zogen wir die Schutzfolie der Aluminium Grundplatte ab und montierten das Dreibein und den Schaltkasten wieder. Als Letztes haben wir die Grundplatte poliert und einen Kantenschutz mit dem Heißluftfön aufgeschrumpft. - 10 - Team Sunnys 19.04.2011 3.4.2. Dreibein Als Grundkonstruktion unserer Solarzellennachführung entschieden wir uns für eine Dreibeinkonstruktion die verstellbar im Winkel für die vier Jahreszeiten ist. Als Material für die drei Grundbeine entschieden wir uns für ein 20x20mm Vierkanthohlprofil, da es in unserer Firma reichlich vorhanden war und wir an einem Vierkanthohlprofil auf einfache Art und Weise weitere Komponenten befestigen konnten. Die drei Grundbeine sägten wir auf 50cm Längen zu, sodass die Solarzelle ausreichend Platz auf dem Vorderbein hat, und wir durch die gleiche Länge der Hinterbeine und des Vorderbeins uneingeschränkt im Winkel verfahren können. Als Gelenk für das Dreibein verwendeten wir eine M8 Gewindestange. Diese Steckten wir durch die 8,5mm Durchgangslöcher die wir zuvor in die Drei Grundbeine gebohrt hatten und Justierten die Grundbeine durch M8 Muttern und zwei Distanzbolzen die wir an der Drehbank aus 30mm Aluminium Rundmaterial gedreht haben. An der Oberseite des Dreibeins befestigten wir auf ca. ¾ der Kompletten Breite eine 20x70mm Aluwinkel um Bauteile wie die Achse des Solarmoduls, die Abzweigdose und die Endschalter zu befestigen. Diesen Winkel befestigten wir mit zwei M4 Schrauben am oberen ende des Vorderbeins. An diesem 20x70mm Aluwinkel befestigten wir ca. 2cm nach unten versetzt am verbleibenden ¼ der Breite einen weiteren Winkel um den Motor so zu befestigen damit wir einen Riemen von Motor zu der Achse des Solarmoduls Spannen konnten. In diesen Winkel frästen wir zwei 4mm Langlöcher damit wir den Motor verschieben könne und somit den Riemen spannen können. An der Unterseite des Vorderbeins benötigten wir ein weiteres Gelenk damit wir bei einer Änderung des Winkels eine gerade Auflagefläche behalten. Darum fertigten wir aus einem 2mm Alublech eine Art Schieber mit einem 6,5mm Durchgangsloch um das Vorderbein am unteren Ende durch eine M6 Schraube damit zu Verbinden und Gleichzeitig erhielten wir so unser Gelenk. Am Vorderen und hinteren Ende des Schiebers bohrten wir jeweils ein 4,2mm Loch um den ihn mit einem Aluminium Fachmaterial an der Unterseite der Grundplatte mit zwei M4 Schrauben zu Verbinden damit wir den eingestellten Winkel feststellen können. - 11 - Team Sunnys 19.04.2011 Schieber zum Einstellen der Jahreszeit 3.5. Bedienungsanleitung Für die problemlose Steuerung der Solarmodulnachführung sind folgende Schritte zu beachten: Inbetriebnahme: Platzieren Sie die Solarmodulnachführung an einem Ort, an dem es längst möglich der Sonne zugewandt ist (Solarmodul Richtung Süden). Überprüfen sie die das komplette Gerät, sowie die Zuleitung auf sichtbare Schäden bevor sie das Gerät einstecken. Vergewissern Sie sich außerdem, dass die beiden Wahlschalter „AUS/EIN“ bzw. „HAND/AUTOMATIK“ auf AUS bzw. auf HAND zeigen. Bevor das Gerät eingesteckt werden kann, muss der Antriebsriemen auf beide Antriebsscheiben auf gezogen werden. Wenn Wahlschalter HAND/AUTOMATIK dies Gewährleistet ist, können sie die Solarmodulnachführung einstecken. Danach Wahlschalter EIN/AUS betätigen Sie den Schalter für die Spannungsanzeige an der Abzweigdose, kontrollieren Sie, ob die Anzeige auch Linkslauf funktioniert. Nun wird die Anlage eingeschaltet, drehen sie dazu den „AUS/EIN“ Schalter auf die Rechtslauf EIN Schaltstellung. Nun sollte das Solarmodul mit den beiden dafür vorgesehenen Tastern Links bzw. Rechts verfahrbar sein. Zur Kontrolle der Funktion der beiden Endschalter verfahren Sie mit dem Solarmodul in die beiden Endpositionen (Links und Rechts). Trifft der Hebel auf den jeweiligen Endschalter, darf das Solarmodul in die Richtung nicht weiterfahren. Die fahrt in die andere Richtung ist allerdings möglich. Um den Automatikbetrieb zu starten, muss der Wahlschalter auf AUTOMATIK gestellt werden. Ist dies getan befindet sich das Gerät im Automatikbetrieb, nun verfährt das Solarmodul so lange, bis es die optimale Stellung zur Sonne erreicht hat. Ab diesem Zeitpunkt verfährt das Solarmodul so lange bis die Sonne untergeht und die Tag/Nacht Abschaltung den Messkreis unterbricht. Geht die Sonne nun wieder auf, so wird der Messkreis bei genug Licht wieder aktiviert. - 12 - Team Sunnys 19.04.2011 Einstellen der Vertikalachse: Drehen sie die beiden Flügelmuttern so weit auf, dass sich die Achse leicht in der Nut hin und her bewegen lässt. Stellen sie nun die Vertikalachse auf die jeweilige Jahreszeit ein. Tag/Nacht Abschaltung: Wird es nun abends dunkel, liefert das Solarmodul nicht mehr genug Energie, somit wird die Nachführung unwirtschaftlich. Darum wird der Messkreis automatisch unterbrochen und das Solarmodul verstellt sich nicht mehr. Geht die Sonne am nächsten Morgen wieder auf, wird der Messkreis bei einer bestimmten Helligkeit wieder aktiviert und das Solarmodul richtet sich optimal zur Sonne aus. Weitere Wichtige Hinweise: Reinigen Sie regelmäßig das Solarmodul und überprüfen sie es auf sichtbare Schäden. Solarmodul nicht gewaltsam öffnen. 4. Nutzen / Rentabilität Durch eine bessere Ausrichtung zur Sonne kann die Leistung einer Photovoltaikanlage erheblich gesteigert werden. Bereits bei einer Einachsig Nachführung sind es 25%, bei Zweiachsigen sogar bis zu 35% mehr. Bei einer nicht nachgeführten Solaranlage fällt das Licht nicht in einem 90° Winkel auf die Zellen. Dadurch sinkt die Menge an Licht die auf sie Auftrifft bzw. die nutzbare Fläche. Hier setzt unser Projekt an. Unser Modul richtet sich Automatisch nach dem Tagesstand der Sonne aus. Der Ausrichtungswinkel der Jahreszeit kann auf der Grundplatte mittels Schieber Stufenlos eingestellt werden. sin β *100% = nutzbare Fläche β β - 13 - Team Sunnys 19.04.2011 4.1. Ziel Erreicht, Bilanz Positiv? Ja, unsere Ziele wurden erreicht. Die Solarzelle richtet sich nach dem aktuellen Sonnenstand aus. Damit haben wir unser primäres Ziel erreicht. Auch die Tag/Nachtabschaltung und die Verfahrbarkeit der 2ten Achse konnten wir erreichen. Allein die Autonome Spannungsversorgung unseres Projekts konnten wir nicht realisieren, da unsere Schaltung zu jedem Zeitpunk eine stabile +-12V Versorgung braucht. Doch Produzieren wir jetzt Strom? Unsere Schaltung Verbraucht am Tag ca. 0,4KW/h Strom. Das Modul könnte jedoch selbst bei 12h maximaler Leistung am Tag nur 0,12KW/h liefern. Erschrocken von diesem Ergebnis schauten wir noch mal genauer hin. Der große Trafo samt Spannungsversorgung ist es der uns in die roten Zahlen zieht. Eine kleinere Dimensionierung der Bauteile ist jedoch aufgrund höherer Anschaffungskosten für uns nur schlecht möglich. Daher haben wir dafür entschieden für unserer Bilanz nur den Verbrauch unserer Schaltung, dem Motor + 20% (fiktive Spannungsversorgung) zu Verwenden. Verbrauch im 365 Tage 24h Betrieb 19,34 KW/h Leistung des Solarmoduls (365 Tage 8h) 29,2 KW/h Nutzen ab Solarmodul > 0,4m² Das bedeutet, dass bei einer 20% Steigerung der Leistung der Solarmoduls eine 3,5-mal so große Fläche wie bei unserem gebrauchst wird um den Verbrauch der Ausrichtung durch den Nutzen auszugleichen (ca. 0,4m²). Für ein Model ist dies ein ordentlicher Wert, zumals Motor und Schaltung für weit größere Flächen als 0,4m² Verwendet werden könnten. - 14 - Team Sunnys 19.04.2011 4.2. Firmen die Interesse haben könnten Wir fanden einige Firmen die an unserem Projekt Interesse haben könnten. Hier möchte ich nun 3 dieser Firmen kurz vorstellen: 1. Centrotherm Photovoltaics Technology GmbH Diese Firma ist eine Solarenergiefirma aus Konstanz, welche Solarzellen installiert, in der Solarenergie forscht und hierzu auch Service und Beratung anbietet. 2. UNI-Konstanz Arbeitsgruppe „Photovoltaics“ & ISC-International Solar Energy Research Center Die Arbeitsgruppe „Photovoltaics“ der Uni Konstanz hat sich auf die Forschung und Entwicklung der Solarenergie spezialisiert, sie ist eine Abteilung der Festkörperphysik Arbeitsgruppe. Vor allem im Bereich der Silizium-Photovoltaik forscht dieses Team. Das ISC-Team arbeitet zusammen mit der Arbeitsgruppe „Photovoltaics“ an der Erforschung verschiedener Photovoltaik-Systemen. 3. PHOENIX-CONTACT Phoenoix-Contact ist ein Händler für Elektroartikel. Das Angebot enthält unter anderem auch Photovoltaik Zubehör (außer Solarmodule/zellen). Er bietet alles von Steckern über Halterungen bis hin zu speziellen Systemen. - 15 - Team Sunnys 19.04.2011 - 16 - Team Sunnys 19.04.2011 - 17 - Team Sunnys 19.04.2011 5. Rückblick / Erkenntnisse / Perspektiven Während des Erarbeitens und Aufbauens unseres Projekts stießen wir auf vielerlei Hindernisse, die wir überwinden mussten und sammelten dabei viele nützliche Erfahrungen. Sowohl elektrisch als auch mechanisch mussten wir uns durch planen und versuchen den Physikalischen Gegebenheiten und den Anforderungen unserer Ausbilder und der MyClimate Jury anpassen. Auch untereinander war die Zusammenarbeit nicht immer einfach, aber nach anfänglichen Unstimmigkeiten kamen wir letztlich doch gemeinsam zum Ziel. Elektrisch Schwierigkeiten, die wir mit dem elektrischen Teil unseres Projekts hatten, tauchten hauptsächlich während den Versuchen mit der Grundschaltung auf. So hatten wir im Zusammenhang mit den zunächst verwendeten LDRs zu wenig Spannungsunterschied an den Basen der Transistoren und zu viel Strom in der Messbrücke. Wir versuchten verschiedene Schaltungsvarianten wie eine Verstärkerschaltung (Darlington) und das dauerhafte anlegen von Spannung an den Basen der Transistoren unserer Regelung über einen Potentiometer in der Messbrücke (Vorspannen). Den Erfolg brachte jedoch der Einsatz anderer LDRs, die eine weit größere Widerstandsdifferenz bei gleicher Änderung der Lichtstärke aufwiesen. Mechanisch Auch mechanisch wehte uns häufig ein strenger Wind ins Gesicht. Ersten Modelle und Idee eines Grundgestells änderten sich beinahe stündlich. Für manche Ideen fehlte es an Material für andere an Werkzeug oder Know-how im Team. Zum Glück konnten wir auf die Erfahrung der Ausbilder zurückgreifen um nicht in jede Saggasse mit zu nehmen. Die Lagerung und der Antrieb der drehbaren Achse stellte die zweite große Herausforderung dar. Kleinigkeiten wie Schutz des Motors vor Wind der auf das Pendel einwirkt, Hebelkräfte und Schwerpunkte versetzten uns immer wieder kleinere Rückschläge. Der größte in diesem Stadium unseres Projekts war ein zu hoher Schwerpunk des Pendels. Dadurch rutschte uns der Riemen über die Motorwelle. Die gesamte Pendellagerung musste deshalb neu konzipiert werden. Schluss endlich konnten wir doch auch hier für jedes Problem eine geeignete Lösung finden. Persönliche Konflikte Da Teamwork beim Projekt eine wichtige Rolle spielte, versuchten wir gleich zu Beginn die Aufgaben so sinnvoll wie möglich zu verteilen. Dies war insbesondere deshalb Schwierig, weil wir nicht immer zu den gewünschten Zeiten von den Abteilungen freigestellt wurden und Krankheit und Urlaub von Kollegen den Zeitplan durcheinander brachten. Die gleichmäßige Verteilung von Arbeit war beinahe nicht zu realisieren, da sich manche Aufgaben als deutlich Zeitaufwändiger erwiesen als erwartet. Das Umgehen der Teammitglieder miteinander war zwar meistens in Ordnung, es kam aber doch zu Konflikten, wenn Vorgehensweisen unklar oder die Motivation einzelner Mitarbeiter begrenzt schienen. - 18 - Team Sunnys 19.04.2011 Erkenntnisse Besonders im Bereich der Planung hätten wir noch einiges verbessern können, die Zusammenarbeit und Arbeitsteilung müssen gleich zu Beginn eines Projektes sinnvoll und klar bestimmt werden. Die Aufgaben müssen von den Bestimmten Personen zeitgemäß und vernünftig erledigt werden, sodass keine Ungleichheit entsteht. Die Arbeit am Projekt hat uns allen einen guten Einblick in die Planung und Entwicklung eines mechatronischen Systems verschafft. Wir begriffen die Wichtigkeit der genauen Dokumentation unserer Schritte und das Halten von Ordnung im Bezug auf Notizen und Bauteile ist. Alles in allem nahmen wir das Projekt als Wertvolle Erfahrung für unsere Entwicklung zu vollwertigen Mechatronikern wahr. - 19 - Team Sunnys 19.04.2011 6. Pläne / Materialliste - 20 - Team Sunnys 19.04.2011 - 21 - Team Sunnys 19.04.2011 - 22 - Team Sunnys 19.04.2011 - 23 - Team Sunnys 19.04.2011 - 24 - Team Sunnys 19.04.2011 - 25 - Team Sunnys 19.04.2011 - 26 - Team Sunnys 19.04.2011 - 27 - Team Sunnys 19.04.2011 - 28 - Team Sunnys 19.04.2011 - 29 - Team Sunnys 19.04.2011 - 30 - Team Sunnys 19.04.2011 - 31 - Team Sunnys 19.04.2011 - 32 - Team Sunnys 19.04.2011 Materialliste Elektro - 33 - Team Sunnys 19.04.2011 - 34 - Team Sunnys 19.04.2011 Materialliste Metall - 35 - Team Sunnys 19.04.2011 7. Quellenangabe Bilder: Seite 6 http://www.n-tv.de/img/46/466866/O_1000_680_680_sommer-grafik-Kopie.jpg - 36 -
