Diese Diplomarbeit dokumentiert die Entstehung einer kompakten und netzautarken PV‐Klein‐Anlage zur elektrischen Versorgung eines mobilen Entertainmentsystems auf Basis regenerativer Energien. Verschiedene PV‐Zelltypen und Speichersysteme wurden verglichen und im Hinblick auf den speziellen Anwendungsfall bewertet. Es wurde eine vollständige Anlagendokumentation über AUTOCAD, ePLAN und PV‐Sol erstellt.
Die Anlage ist voll funktionstüchtig und entspricht den geplanten Zielsetzung. Sie wurde speziell konzipiert für den Einsatz im Freizeit und Unterhaltsbereich und kann musikbegeisterten, umweltbewussten Konsumentinnen und Konsumenten eine individualisierte Möglichkeit zur Versorgung Ihrer Endgeräte bieten.
Inhaltsverzeichnis
- Inhalt:
- Allgemeines
- Projekt Team
- Ideenfindung
- Aufgabenstellung
- Zielsetzung
- Theoretische Ausarbeitung der Komponenten
- Solarzellen
- Funktionsweise
- Verschaltungsmöglichkeiten
- Aufbau der gebräuchlichsten Solarzellen
- Kristalline Siliziumzellen im Allgemeinen
- Kristalline Siliziumzellen - Monokristalline Solarzelle
- Kristalline Siliziumzellen - Polykristalline Solarzelle
- Dünnschichtzellen
- Dünnschichtzellen - Amorphe Siliziumzelle
- Dünnschichtzellen - CIS/CIGS-Module
- Dünnschichtzellen - CdTe
- Laderegler
- Die Funktionsweise eines Ladereglers:
- Typen von Ladereglern
- Serienregler
- Parallelregler/Shuntregler
- PMW-Regler
- MPP-Regler
- Auswahlkriterien für Laderegler
- Anbieter
- Akkumulatoren
- Bleiakkumulatoren:
- Blei-Säure Technologie:
- Blei-Gel Akku und AGM Akku
- Blei-Gel Akku:
- AGM Akku
- Unterscheidungsmöglichkeiten von Blei Akkus:
- Elektromechanische Vorgänge:
- Entladen:
- Laden:
- Chemische Reaktion
- Nickel-Cadmium-Akkumulator
- Anwendung
- Bauarten
- Aufbau und elektrische Vorgänge
- Elektrodenbauarten
- Vorteile
- Nachteile
- Chemische Reaktion
- Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- Allgemeines
- Anwendung
- Prinzip
- Chemische Reaktion
- Ausführungsformen
- Vorteile
- Nachteile
- Lithium–Eisenphosphat–Akkumulatoren
- Allgemein
- Vorteile der LiFePO4-Zellen
- Nachteile der LiFePO4-Zellen
- Bauformen
- Wichtige Anwendungsbereiche
- Spannungswandler
- Wechselrichter
- Allgemeines
- Anwendung
- Steuerung
- Inselwechselrichter
- Funktionsweise
- Formen der Ausgangsspannung Inselwechselrichtern
- Gleichspannungswandler
- Allgemeines
- Anwendung
- Bauarten
- Festlegung der Kenndaten der Verbraucher
- Radio und Lautsprecher
- 5 V DC „USB“ Ausgänge
- 12 V DC Ausgang
- 230 V AC Ausgang
- Überlegungen zum Projekt
- Lösungsansatz I
- Blockschaltbild
- Leistungsfaktoren
- Schematische Darstellung
- Lösungsansatz II
- Blockschaltbild
- Leistungsfaktoren
- Schematische Darstellung
- Vor- und Nachteile der Ansätze
- Ansatz I
- Ansatz II
- Fazit
- Theoretische Auslegung der Anlage
- Dimensionierung einer Insel-PV Anlage
- Festlegung der wichtigsten Daten
- Erfassung der wichtigsten Größen
- Berechnung
- Dimensionierung des PV Generators
- Akkuauslegung:
- Leitungs- und Absicherungsdimensionierung
- Erfassung der einzelnen Leistungen
- Berechnung des Stroms
- Auslegung der Absicherung und des Leitungsquerschnittes
- Ausgewählte Komponenten
- Photovoltaikmodul
- Technische Merkmale
- Laderegler
- Eigenschaften des Reglers
- Technische Merkmale
- Funktionsweise
- Speichersystem
- Technische Daten
- Anzeige/USB-Lader
- USB-Lader
- Voltmeter
- Zigarettenanzünderbuchse
- Wechselrichter
- Radio
- Lautsprecher
- Technische Daten
- Sicherungshalter
- Klemmen/Stecker
- Netzteil
- Relais
- Dimensionierung des Gehäuses
- Form
- Lautsprecher
- Transportmöglichkeit
- Konstruktion des Projektes
- AutoCAD
- ePlan
- PV-Sol
- Dokumentation der Umsetzung des Projekts
- Fertigung des Gehäuses
- Vorbereitungsarbeiten
- Aufbau des Gehäuses
- Zusammenbau des Gehäuses
- Bilder der Fertigung
- Fertigung der Panelaufständerung
- Überlegung
- Umsetzung
- Bilder von der Fertigung der Aufständerung
- Einbau der einzelnen Komponenten
- Verkabelung der Anlage
- Funktionstest und Fehlerbehebung
- Kostendarstellung
- Bestellliste
- Zur Verfügung gestellte Artikel
- Verbesserungsmöglichkeiten
- Projektmanagment
- Meilensteine
- Terminplan
- Resümee des Projektes
- Anhang
- Quellen
- Bücher
- Internet
- Datenblätter
- Formelverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Planung und Konstruktion einer netzautarken, mobilen PV-Anlage
- Dimensionierung und Auswahl geeigneter PV-Komponenten
- Bewertung von PV-Zelltypen und Speichersystemen
- Erstellung einer umfassenden Anlagendokumentation
- Funktionsüberprüfung und Optimierung des Gesamtsystems
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit setzt sich zum Ziel, eine netzautarke, mobile Photovoltaik-Anlage zu planen und zu bauen, die ein mobiles Entertainmentsystem mit Strom versorgt. Das System soll eine Autonomiezeit von 30 Stunden erreichen und dabei verschiedene PV-Zelltypen und Speichersysteme vergleichen und bewerten.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Darstellung des Projektteams, der Ideenfindung und der konkreten Aufgabenstellung. Anschließend werden die verschiedenen Komponenten der Anlage im Detail beleuchtet, darunter Solarzellen, Laderegler und Akkumulatoren. Es werden verschiedene Zelltypen (kristalline Siliziumzellen, Dünnschichtzellen) und Akkumulatortypen (Blei-Säure, Blei-Gel, NiCd, Lithium-Ionen) vorgestellt und deren Vor- und Nachteile im Hinblick auf die spezifischen Anforderungen des Projektes bewertet. Der nächste Abschnitt beschäftigt sich mit der Auswahl und Dimensionierung der einzelnen Komponenten. Die benötigte Leistung der Verbraucher wird ermittelt und der PV-Generator, der Laderegler und der Akkumulator werden entsprechend ausgelegt. Schließlich werden die Konstruktion des Gehäuses, die Montage der einzelnen Komponenten und die Verkabelung der Anlage beschrieben. Dabei werden auch die während des Bauprozesses aufgetretenen Herausforderungen und deren Lösungen erläutert. Die Arbeit endet mit einem Resümee des Projektes, das die wichtigsten Ergebnisse zusammenfasst und mögliche Verbesserungsmöglichkeiten aufzeigt.
Schlüsselwörter
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Planung und Umsetzung einer netzautarken, mobilen PV-Anlage, die ein mobiles Entertainmentsystem versorgt. Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Photovoltaik, Solarzellen, Laderegler, Akkumulatoren, Inselanlage, mobiles Entertainment, Systemautonomie, Dimensionierung, Konstruktion, Dokumentation.
- Arbeit zitieren
- Daniel Pointner (Autor:in), Patrick Anzinger (Autor:in), Martin Lechner (Autor:in), 2015, Planung und Umsetzung einer netzautarken, mobilen Photovoltaik-Anlage als Versorgungsstation für ein mobiles Entertainmentsystem, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/916300
