Wie rechne ich Aufgabe a) und wie komme ich weiter?
Aufgabe: In den bayrischen Alpen befindet sich eine Alphütte. Die Stromversorgung muss über Solarkollektoren und Batterien sichergestellt werden.
Die Hauptverbraucher auf der Hütte sind die Melkmaschine, der Kühlschrank und die Beleuchtung. Die Beleuchtung mit Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen benötigt etwa 100 W während 6 Stunden, der große Kühlschrank braucht 200 W während 4 Stunden, die Melkmaschine benötigt 4 Stunden lang 500 W.
Alle Geräte werden mit Lichtstrom (220V) betrieben. Die Speicherung der elektrischen Energie erfolgt durch Batterien. Die Batterien müssten diese Elektrizität während 3 Tagen ohne Nachladung liefern können. Die Batterie-Anlage ist aus Batterien mit 12 Volt Betriebsspannung und 100 Ah Speichervermögen aufzubauen.
Es werden 8 Stunden täglichem Sonnenschein bei 400,00 Watt/m² angenommen.
a) Ermitteln Sie die Batteriekosten für die Stromversorgung der Berghütte.
Annahme: Jede Batterie kann 70 % der gespeicherten Energie bei konstant 12 Volt abgeben. Eine Batterie kostet 400,00 €.
b) Ermitteln Sie die Solarzellenfläche für die Berghütte. Der Wirkungsgrad der Module beträgt 12 %.
c) Wie hoch sind die Kosten für die Module, wenn eine Solarzelle die Fläche 0,4 m² hat und ca. 700 € kostet?
d) Erläutern Sie, mit welchen Kosten neben den ermittelten Batterie- und Modulkosten der Betreiber der Alphütte noch rechnen muss .
3 Antworten
wir fangen am Besten mal damit an den energiebearf zu ermitteln. das wären täglich z.B. für die Beleuchtung 100 Watt mal 6 Stunden, also 600 Wattstunden usw...
wenn die maßgabe ist, dass die hütte 3 Tage lang ohne nachladen strom haben musst, rechnsest du einfach für deine gesamten verbraucher, so wie für die beleuchtung zusammen.
das bedeutet, du machst, damit du den überblick nicht verlierst erst das, was ich mit der beleuchutng gemacht habe, mit Melkmaschine, Kühlschrank und beleuchtung. Dann rechnest du alles zusammen, und nimmst das mit 3 mal. dann hast du den energiebedarf für 3 Tage.
Was ich hier jetzt schreibe sind KEINE! hilfen für die Praxis, ich schreibe nur das, was in der theorie hier anzunehmen ist.
jede batterie speicher 100 Ampere stunden bei 12 volt. Volt mal Ampere sind bekanntlich watt.
das beduetet, 100 Aperestunden mal 12 Volt sind 1200 Wattstunden. Da die batterie aber nur 70% davon abgeben kann. ist jede Batterie mit 840 Wattstunden zu rechnen.
du teilst also deinen vorhin ermittelten energiebedarf durch die 840 Wattstunden, und hast somit die nötige Anzahl an batterien.
LEIDER hat der Lehrer hier verschwiegen, welcher Wechselrichter verwendet wird. aber es ist IMMER gut, mit einer möglichst höheren Eingangsspannung zu arbeiten, um die Batterien zu schonen (geringerer Strom) ich würde hier empfehlen, ein Modell mit einer Eingangspannung von 48 Volt zu verwenden. So brächten wir Stränge zu je 4 Batterien.
einfaches Beispiel: du würdest z.B. rauskriegen, dass du 22,3 Batterien brauchst... dann darfst du nicht einfach auf 23 aufrunden, sondern müsstest 24 nehmen (24 batterien durch 4 Batterien pro Strang ergäbe 6 Stränge.
den täglichen energiebedarf der hütte kennst du ja. du darfst jetzzt nicht den fehler machen zu sagen, die batterie hält ja drei tage. weil du ja jeden verdammten tag den Strom brauchst, muss die solaranlage mindestens so viel strom liefern, wie die hütte am tag braucht.
du rechnest als erst mal aus, dass an energie 400 Watt mal 8 Stunden, also 3200 Wattstunden pro Quadratmeter am Tag einprasseln. 12 % davon sind 384 Wattstunden je m² die aus den Panelen kommen. 0,4 mal so viel pro panel, weil ja ein panel diese Fläche aufweist.
nun teilst du wieder den energiebedarf der Hütte den wir ja kennen, einfach durch den Wert pro Panel!
als letztes muss noch eben schnell ermittelt werden, was sonst noch so auf den wirt zukommt.
- zwei polklemmen pro batterie
- wechselrichter
- jede menge kabel
- Laderegler
für die dimensionerung des wechselrichers rechnest du einfach die leistungen deiner verbraucher also z.B. 200 watt + 100 Watt + 500 Watt... zusammen. noch was Reserve drauf - fertig.
den laderegler suchst du nach der anzahl der module aus. kabel müsstest du gucken, wie dick sie sein müssen für den wechselrichter.
lg, Anna
Grundsätzlich stellst du eine Energiebilanz auf: Du addierst den täglichen Energieverbrauch der Einzelkomponenten, nimmst mal 3 und hast die zu speichende Energiemenge. Dadurch werden Anzahl und Kosten der Batterien festgelegt.
Die tägliche Energiemenge muss in 8 Stunden Solarbetrieb erreicht werden, aus Sonnaneinstrahlung und Wirkungsgrad errechnest du also die erforderliche Solarfläche und somit die Kosten.
Und wie üblich ist eine Schulaufgabe völlig praxisfremd. Was passiert, wenn es eine Woche lang regnet oder neblig ist? Dafür muss es Reserven geben.
Wie werden aus den 12 Volt BAtteriespannung ( Wobei es sich natürlich um Akkus handelt) die 230 Volt (seit fast 40 Jahren statt der 220 Volt aus der Aufgabe) erzeugt, und wie ist der Wirkungsgrad dabei?
Usw. Usw. usw...
Zu D: Das Zeug muss nicht nur gekauft, sondern auch geplant, geliefert, auf den berg transportiert, montiert werden. Die Solarmodule brauchen eine Unterkonstruktion und müssen gegen Stürme gesichert werden. Zudem regelmässig gewartet, und die Akkus sowie Solarmodule haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Danach muss das verbrauchte Material zu Tal transportiert und Ersatz hochgeschafft werden.
Und was ist, wenn im Winter 2 Wochen lang Schnee und Nebel die Sonne verdecken? Aber du kannst ja nach Vorgabe der Aufgabe rechnen und alle sonstigen Fragen beiseitelassen.
muss ich den Gesamtverbrauch 7400Wh x3 und dann durch 220V rechnen?
Und die batterien 12V x 100Ah x Wirkungsgrad = 840Wh
Denkfehler: nicht W/h sondern Wh (Watt mal Stunde)
Je länger du einen Verbraucher betreibst umso größer ist der Energieverbrauch bzw. -bedarf.
Aber es steht doch dass die anlage 3 Tage lang die Energie liefern muss.