Hallo Zusammen,
bin ein chinesischer Student und studiere industrial design in Deutschland . Ich mache gerade ein Semsterprojekt mit dem Thema der mobilen
Solarstromversorgung( Solarstrom-Generator)für die Kommunikation und Beleuchtung. Ich möchte ein paar Fragen stellen,um die optimale technische Loesung fuer meine Designarbeit zu finden.

Dieser leichte, mobiler Solargenerator besteht aus 4 Haupteilen :
_einem oder mehreren PV-Modulen
_einem Laderegler
_einer Batterie
_einem Wechselrichter für 220~230 V Wechselstromsystem
Und die vom Solargenerator den Strom versorgte elktrische Geraete sind:

Leuchtstofflampe 11~20 Watt taeglich 4 Stund.
Fernseher (21zoll Rohrfernseher) 65 Watt taeglich 3 Stund.
Radio 5~15 Watt taeglich 3 Stund.
Laptop 40~60 Watt taeglich 2 Stund.
Handy-Akkulade ?
Die maximale Energieverbrauch pro Tag fuer alle Geraete sind:
20 * 4 + 65 * 3 + 15 * 3 + 60 * 2 = 440 W
Einsatzgebiet:
Mittlere Sonneneinstrahlung :1800kWh / qm, durchschnittliche jährliche Sonnenscheindauer: 2500 Stunden



Die Fragen sind :
1. Von wieviele Leistung soll die Solarmodule Fuer 440W-taeglichen Energieverbrauch bringen?
Und welchen Solarzelletyp soll ich auswaehlen? (Monokristalline Siliziumzellen, Polykristalline Zellen, Multikristalline Zellen oder Amorphe Zellen)
2. Der gegenwaertige durchschnittliche Solarmodull-Preis von pro Wp ist 2,5 ~ 3 € in China und 4 ~ 5 € in Deutschland, und vermutlich wird der Preis auf 30% in 3 Jahren sinken(?).
3. Welche Laderegler-Norm soll ich fuer meine Entwurf auswaehlen ? ( Groesse, Leistung )
4. Welcher Batterietyp soll ich benutzen? (Dryfit-Batterie ? Leistung, Groesse, und Gewicht )
5. Welcher Wechselrichtertyp ? Die Umwandungswirkungsgrad von kleinem Wechselrichter ( 90%, 70% oder noch niedriger?)
6. Ob ein Wechselrichter wirklich notwendig fuer meinen tragbaren solargenerator ist ? Und koennten alle oben genannte Geraete durch den von Solarmodull erzeugten Gleichstrom unmittelbar versorgt werden ?

bitte verzeihen meine Sprache-fehle , danke invoraus!

Hallo huilian,

ich habe das System kurz "überschlagen"
Als Standort habe ich München gewählt und
als Autonomiefaktor 2 Tage gewählt, mit
50% erlaubter Batterieentladung.

Ergebnis:

440Wh AC
Errechnete Generatorleistung 350Wp
Errechnete Batteriekapazität 75 Ah

Zu den Angeren Fragen kann ich Dir leider nicht weiterhelfen,
aber das werden Andere hier erledigen.

Hi,

1. Für ein tragbares Design bieten sich eigentlich kristalline Module an, da sie deutlich weniger Fläche benötigen.
2. Der Modulpreis in Deutschland ist für größere Mengen deutlich niedriger, als 4-5 €/Wp, dafür kriegt man hier die komplette Anlage auf das Dach gesetzt incl. Wechselrichter und Gestell.
auf 30% in drei Jahren halte ich für etwas wenig, um 30%-50% ist wohl in China "technisch" machbar, hängt aber wohl eher von der weltweiten Nachfrage als von den Produktionskosten ab.
3. Versteh ich nicht. In dieser Größe wird aber ein "einfacher" Laderegler ohne mpp-tracking ausreichen, sinnvoll ist vielleicht ein Lastabwurf in zwei Stufen (dass der Fernseher bei leerer Batterie zuerst ausgeht, die Lichter aber dann noch länger brennen).
4. Blei-Säure ist am günstigsten, aber auch hier gibt es enorme Qualitäts- und Preisunterschiede: Von der LKW-Batterie bis zu OPzS Zellen. Das regelmäßige Kontrollierendes Säurestands und Nachfüllen des destillierten Wassers muss dann wohl bedacht werden. Wenn das nicht geht, dann wohl eher Blei-Gel (Dryfit), hier muss aber der Laderegler auf die niedrigere Spannung abgestimmt werden.
5. Ohne WR ist der Wirkungsgrad wohl besser Problem bei billigen Wechselrichtern ist auch, dass da evtl. nicht alle elektronischen Geräte mit laufen, also wenn dann wohl eher Sinuswechselrichter.
6. ich denke, dass die genannten Verbraucher wahrscheinlich besser über ein 12V System versorgt werden, also ohne Wechselrichter:
Für Laptops und Handys gibt es (Universal-)Autonetzteile.
Es gibt 12V Energiesparbirnen
Es gibt auch 12V Fernseher, aber hier müsste evtl. auf den Preis und die Größe der Röhre geschaut werden, in absehbarer Zukunft würde ich auch hier von einem TFT Gerät ausgehen.
Radios mit 12V sollte es eigentlich auch geben. Zur Not wird halt ein Autoradio mit in dein Design eingebaut

Was mir hier noch auffällt: Kommunikation und Beleuchtung ist zwar schön, aber wenn man soviel Geld für Elektrizität ausgibt, fehlt dann nicht eigentlich noch der Kühlschrank?

Ein weiteres Problem: Im Winter, wenn es am wenigsten Sonne gibt sind meistens auch die Lichter am längsten an, und (falls das System im Ländlichen Bereich eingesestzt wird) die Leute auch früher zu Hause, sitzen also mehr an Fernseher und Computer: Wenn man beim Verbrauch und bei der Einstrahlung also mit einem Jahresschnitt und nicht mit jahreszeitlich unterschiedlichen Werten rechnet, muss im Winter öfter mal der Fernseher ausgehen. Mit einem (mobilen?) Stromaggregat könnte die Größe des PV Generators deutlich kleiner ausfallen.bei deutlich besserer Versorgungssicherheit und höherer Batterielebensdauer. Ein solcher Generator könnte sich evtl. in einem Dorf geteilt werden, kostet aber in China wohl sowieso nicht die Welt.

bis dann
Christian

Willkommen!

Die Fragen sind :
1. Von wieviele Leistung soll die Solarmodule Fuer 440W-taeglichen Energieverbrauch bringen?

440W ist der Stromverbrauch der Geräte.

Mindestens 500W wird ein sehr hochwertiger Wechselrichter brauchen.

Wieviele Tage an Autonomie sind notwendig?

Sagen wir mal 3 Tage.

Also muss der Akku 500Wh/Tag * 3 Tage = 1,5kWh Energie speichern können.

Bleiakkus werden schwer geschädigt, wenn man sie komplett entlädt, daher mindestens einen 2kWh Akku verwenden, z.B. einen 12V 200Ah Bleiakku.
(der wiegt aber 60kg, sonderlich mobil ist das nicht. Ein 1,5kWh Lithium Ionen Akku würde nur ca. 15kg wiegen, kostet aber mehr und bedarf einer Einzelzellenüberwachung)


Die Solarmodule müssen nun 500Wh + 40% Ladeverluste = ~700Wh pro Tag erbringen und zwar im Durchschnitt des schlechtesten Monats !
Die Jahreseinstrahlung nützt da erst einmal nicht sonderlich viel (bei 1800kWh/m²*a nehme ich an, dass das System in China eingestzt werden soll?), sondern wichtig ist der schwächste Monat, es sei denn man kann dort ggfls auch auf Strom verzichten.


Und welchen Solarzelletyp soll ich auswaehlen? (Monokristalline Siliziumzellen, Polykristalline Zellen, Multikristalline Zellen oder Amorphe Zellen)

Wenn es tragbar(!?) sein soll dann kristalline Zellen, aber selbst da werden es dann vermutlich so um die 300-500W sein und das ist kaum mehr tragbar.


3. Welche Laderegler-Norm soll ich fuer meine Entwurf auswaehlen ? ( Groesse, Leistung )

Hängt vom Akku ab.

Bei Blei U-I-Kennline mit gelegentlicher Gasungsladung und unbedingt temperaturkompensiert würde ich in der Größenklasse empfehlen.
Akkus werden immer teurer, jeder € den Du bei Laderegler sparst kostet Dich später 100fach mehr Geld, weil Du ständig den Akku austauschen musst.

4. Welcher Batterietyp soll ich benutzen? (Dryfit-Batterie ? Leistung, Groesse, und Gewicht )

Kommt drauf an, wie tragbar es sein soll.

Wie wäre es denn mit Lithium Ionen Zellen von thunder-sky (die sitzen in China)

5. Welcher Wechselrichtertyp ? Die Umwandungswirkungsgrad von kleinem Wechselrichter ( 90%, 70% oder noch niedriger?)

je höher der Wirkungsgrad (Achtung Teillast!) desto besser.

In meinen Augen ist das größte Probelm aber auf der Verbrauchseite zu sehen. 40-60W für ein Laptop und 60W für einen Fernseher ist schlichtweg zu viel. Mein Laptop benötigt 20W und da sollte es noch bessere geben.
Jedes Watt musst Du SEHR teuer erzeugen, warum also Energie und Geld verschwenden?


6. Ob ein Wechselrichter wirklich notwendig fuer meinen tragbaren solargenerator ist ? Und koennten alle oben genannte Geraete durch den von Solarmodull erzeugten Gleichstrom unmittelbar versorgt werden ?

das wäre eine weitaus elegantere Methode.

bitte verzeihen meine Sprache-fehle :wink: , danke invoraus!

Alles bestens.

mfg

Herzlich vielen Dank für die Antworten von zecke, Holter und cephalotus!

Ich glaube, dass ich mein Designprojekt mal deutlich erläutern soll, ansonst kommen viele andere Fragen . Ihr habt recht, das mobil Solar-System wird gestaltet, in China einzusetzen. Die Zielgruppe dieser Projekt sind die Nomadenvölker, die in Nordwest Chinas und Hochland von Tiebet leben. Die sind meist Gebirgsnomaden. Sie begleiten das Vieh mitsamt dem Hausrat auf ständiger Wanderung, in einem bestimmten jahreszeitlichen Rhythmus(Sommer-Winter), um die jeweiligen Weiden(Sommer- und Winterweidegebieten ) aufzusuchen. Also, im April/Mai wandern sie ins Gebirge(Sommerweide, in der Schwarzzelte oder Jurten dezentral wohnen, kein Strom) und im Oktober kehren sie wieder nach Winter-Siedlungen um (Winterweide, Stromversorgung via Stromnetz/groß Solaranlage).

Ich finde es ist sinnvoll, wenn Ich ein mobiler, leichter(möglichst), transportierbarer und peiswerter(auch wichtig) Solargenerator für die Kommunikation und Beleuchtung von dieser Hirtenvölker in Sommerweidegebiet vom April/Mai bis September gestalten köntte. Also, eine mobile Energieversorung für sie zu machen.

Das Wort „tragbar“ habe ich falsch hier verwendet, glaube ich, sorry . Es soll „transortierbar„ sein. Bei der Wanderung packen die Leute ihre Sachen( Zelte/Jurten, Hausrat) ein und benutzen die Jaks oder Trampeltiere als Lasttiere zu transportieren . Also, nicht selbst zu tragen.

Die Sonneneinstrahlung ist in ihrer nomadische Gebieten sehr reich. Die Mittlere jährliche Sonneneinstrahlung beträgt 1800-2500 kWh / qm, und die durchschnittliche jährliche Sonnenscheindauer beträgt 2500-3550 Stunden.

Die weitere Entwicklung der Solartechnik 3 Jahre später soll auch in diesem System(Produkt) berücksichtigt werden. Diese Projekt wird von dem Chinesichen Büro vom Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen und der örtlichen Regierungen finanziert.( durch saubere Energieversorung der Lebenssituationen der Nomadenvölker zu verbessern)

Ich glaube, dass ich den täglich Energieverbrauch noch nicht praktisch und richtig definiert. Täglich 440 W-Stromverbrauch wird für eine nomadische Familie zu hoch geschätzt/kalkuliert . Die Energieversorgung für Kommunikation( Fernseher+ Satellitenantenne, Radios, Handy, Walkie-Talkie ?und Laptops?) steht zunächst an der ersten Linie, und der Stromversorgung für die Beleuchtung ist auch wichtig, aber man kann auch Gas- und Kerosinlampe benutzen.

Das System muss vernünfitg mit Verbrauch, Leistung, Kosten positioniert werden, also, ich muss eine optimale technische Lösung für die erste Stufe meiner Entwurf finden, doch ich bin kein Techniker, deswegen suche ich eure Hilfen und ein paar Tipps

Nochmal danke!

Eine wichtige Frage, die zu beantworten wäre die Art des Transportes
Die Zelte und alle anderen Gegenstände sind sicherlich durch die Erfahrung optimiert worden.
Was allerdings Solarpannels zu einem solchen auf und abbau und der Transportart sagen, weiss ich nicht. Von dem hohem Gewicht der Akkus mal abgesehen.
vielleicht gehen ja diese Nomaden schon so weit Richtung Modern, dass sie doch das ein oder ander Fahrzeug haben, dann wäre eine Anhängerlösung vielleicht denkbar.

Dieser Punkt wird sicherlich auch die Art und Größe der Anlage bestimmen

Also 1800-2500 kWh/m² bei Nutzung nur im Sommer ist schonmal eine Hausnummer. Ich denke,dann kann man wohl mit mindestens 5kWh/m² und Tag rechnen, oder ca. 3-4 kWh/kWp, da durch Festspannungsbetrieb, Temperatur und nicht optimale Neigung (wenn die Yaks mit dem Modul auf dem Buckel laufen) ein paar Verluste da sind. Für einen Verbrauch von 440Wh am Tag würde dann ein Modul mit ca. 150-160Wp reichen. Ich würde die Größe 80cmx160cm vorschlagen. Die entspricht zwar einem sehr geringen Flächenwirkungsgrad, aber dies macht sich im Preis bemerkbar und die Größe ist schon tragbar.

Bei den Akkus würde ich bei solch einer Beanspruchung eher welche mit festem Elektrolyt empfehlen, ist auch sicherer, wenn mal einer runterfällt. Für Leistung auch bei drei bewölkten Tagen sollten es schon ein Blei-Gel Akku mit ca. 2,5-3kWh sein. Der würde bei 12V/250Ah dann ca. 100kg wiegen...
Oder halt Lithiumtechnik, wie hier schon erwähnt. Dann reicht auch nur 1,2kWh.
Ja genau, das wäre ein Projekt: Hinter das Modul direkt einen Kasten bauen, der die Akkus sowie eine Elektronik enthält, die die Ladung der Lithiumakkus kontrolliert (evtl. direkt mit mpp-tracking). Damit hätte man einen mobilen und modularen Generator, der direkt stabilisierte 12V liefern kann. Gewicht wäre ca. 15kg für das Modul, ca. 10kg der Akku plus evtl. 5-20 kg für den Kasten inkl. Elektronik (je nachden, ob aus Metall oder Kunststoff).
Ich denke, die Herstellungskosten könnten bei entsprechender Auflage in China unter 500 Euro kommen.
Mit monokristallinen Modulen mit höherem Wirkungsgrad könnte man die Fläche noch auf 0,65X1,30m reduzieren.

Nen Flächenversuch mit IIRC Siemens Solarzellen und kleinen mobilen Windgeneratoren sowie LKW-Batterien gab es in China schonmal, den Bericht konnte man sich vor einigen Jahren schonmal aus dem Netz saugen.

bis dann
Christian