Planung und Umsetzung einer netzautarken, mobilen Photovoltaik-Anlage als Versorgungsstation für ein mobiles Entertainmentsystem

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

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.

• 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

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.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Ziel dieser Diplomarbeit zur PV-Anlage?

Das Ziel ist die Planung und Umsetzung einer netzautarken, mobilen Photovoltaik-Klein-Anlage zur Versorgung eines mobilen Entertainmentsystems auf Basis regenerativer Energien.

Welche Komponenten werden in der Arbeit verglichen?

Es werden verschiedene PV-Zelltypen (wie monokristalline, polykristalline und Dünnschichtzellen) sowie Speichersysteme (Blei-Säure, Blei-Gel, NiCd, Lithium-Ionen) verglichen und bewertet.

Welche Software wurde für die Dokumentation verwendet?

Die vollständige Anlagendokumentation wurde mit AUTOCAD, ePLAN und PV-Sol erstellt.

Wie lange ist die geplante Autonomiezeit des Systems?

Das mobile Entertainmentsystem wurde für eine angestrebte Autonomiezeit von 30 Stunden konzipiert.

Welche Anschlüsse bietet die mobile Versorgungsstation?

Die Anlage verfügt über 5 V DC USB-Ausgänge, einen 12 V DC Ausgang sowie einen 230 V AC Wechselrichter-Ausgang.

Für wen ist dieses System besonders geeignet?

Es richtet sich an musikbegeisterte, umweltbewusste Konsumenten im Freizeit- und Unterhaltungsbereich, die eine individualisierte Stromversorgung für ihre Endgeräte benötigen.