July 26th, 2017

Fortsetzung der JuFo Nachforschungen0

Wie bereits beschrieben versuchen wir einen Truck mit Hilfe von Solarzellen zu betreiben. Um die ungenutzte Energie, zum Beispiel durch Stillstand, zu speichern suchen wir noch einen passenden Akku. Ich habe mich dafür entschieden einen 12V Bleigelakku einzusetzen. Zum Versorgen einer Solarzelle ist nicht jeder Akku geeignet. Der Akku darf die Zelle nicht direkt belasten und darf keiner konstanten Spannung ausgesetzt sein. Außerdem habe ich mich auch deswegen für einen Bleigelakku entschieden, da diese auch bei seltener Benutzung eine hohe Lebensdauer haben.
Unser Bleiakku wird ohne Laderegler von einer Solarzelle gespeist. Der Verbraucher, in unserem Fall der Truck, wird über den Akku versorgt, wenn genügend Sonne scheint wird der Verbraucher von der Solarzelle versorgt und gleichzeitig der Akku geladen. Eine Sperrdiode verhindert das sich der Akku über die Solarzelle wieder entlädt. Beispielsweise wenn der Truck mit einem vollen Akku über Nacht stehen bleibt, so würde er sich wieder entladen. Deswegen nutzt man eine Sperrdiode, die das Rückfließen von elektrischem Strom in die Solarzelle verhindert.

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Am besten eignet sich hierfür eine Germaniumdiode, da jede Sperrdiode eine gewisse Eigenspannung besitzt, die dann von der Solarzelle zusätzlich produziert werden muss. An einer Siliziumdiode fallen meist 0,7V ab. Eine Germaniumdiode hingegen “vernichtet” nur etwa 0,35V.

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Solarzellen1

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Hier mal die ersten Bilder der Solarzellen für unser Jugend Forscht Projekt. Die Solarzellen sind von Conrad und eignen sich besonders für Kleinelektroniken. Es ist ein Solarmodul für 12V Akkus und besitzt einen Stapelzellenaufbau der ideal für das Tageslichtspektrum und dauerhaft hohe Leistung ausgerichtet ist. Die Solarzellen sind hoch lichtempfindlich und sind auf einem stabilen rahmenlosen Glas aufgebracht. Unsere Solarmodule bestehen aus in Serie geschalteten Dünnschichtsolarzellen, die Streifenförmig nebeneinander liegen. Der elektrische Anschluss erfolgt über Lötpunkte. Unsere Zellen haben eine Netzspannung von 18V und einen Nennstrom von 0,038A. Die Maße sind (L x B x H) 122 x 115 x 3mm.

Funktionsweise von Solarzellen: Die im Licht (in der Regel Sonnenlicht) enthaltene Strahlungsenergie wird direkt in elektrische Energie umgewandelt. Unser Fall: Unsere Solarzellen bestehen aus amorphen Silizium und sind dünnschichtig. Amorphes Silizium hat einen Modulwirkungsgrad zwischen 5 und 7%. Durch die hier verwendete Stapeltechnik durch Materialkombinationen unterschiedlicher Absorptionswellenlängen kann der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung erhöht werden. Es wird versucht, die Materialien so zu wählen, dass das einfallende Sonnenspektrum maximal ausgenutzt wird.

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JuFo wir kommen4

Ein neues Projekt ist geschaffen und damit haben wir uns gleich mal bei Jugend Forscht 2008 angemeldet. Zunächst bestand die Idee ein ferngesteuertes Auto energiesparend zu machen und das mithilfe von Solarzellen. Das Projekt “LET”- low energy truck - ist geboren. Inzwischen hat sich die Idee so weiterentwickelt, das wir einen 90cm langen Truck ausgesucht haben, auf den wir 5 Solarzellen basteln wollen. Die Elektronik kommt ins Innere des Hängers. Außen wird ein LCD-Display angebracht, das durch einen Mikrocontroller gesteuert wird. Die bereits vorhandene Elektronik wird um einen Akku erweitert, der die Solarenergie speichert. Außerdem wird die Elektronik von uns umgebaut, sodass auch diese noch stromsparender ist. Diese Energieersparnis wird auf dem Display angezeigt. Da wir es jedoch nicht selber finanzieren wollten beschlossen wir an diesem Wettbewerb teilzunehmen und den Föderverein meiner Schule um Unterstützung zu bitten. Dieser lässt sich jedoch Zeit, also haben wir die Solarzellen und den Truck bereits bestellt. Da Conrad sehr schnell liefert liegen die Solarzellen bereits auf dem Schreibtisch, während der Truck noch sehnsüchtig auf sich warten lässt. Auch das LCD-Display ist schon vorhanden und ich übe fleißig das programmieren des Mikrocontrollers, da dies mein Debütprojekt in diesem Bereich ist. Damit sind die ersten Schritte auf dem Weg zum Wettbewerb gemeistert.

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