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... gefördert im Rahmen des Berliner eEducation-Masterplanes!

  • Photovoltaikinstitut

    Nach dem Bau zweier Solarmodule waren wir zu Besuch beim PI-Berlin!
  • Selbstbau-Fräse

    Um Solarzellen schneiden zu können, haben wir uns eine Fräse selbstständig gebaut. Und: Es funktioniert super :)
  • Solarmodul mit Wand-Ladestation

    Das Solarmodul funktioniert zusammen mit der Wand-Ladestation mit integriertem Akku vollständig autark zum Laden mobiler Gerät - auch, wenn mal keine Sonne scheint!
  • geschnittene Solarzellen

    ... und die müssen nun mit Hilfe von String-Verbindern zu vollständigen Solarmodulen verlötet werden!
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Projekt "Solar-Handytankstelle"

Solartechnik - verstehen, verwenden, selbst gebaut!

Projektbeschreibung

Powerbanks - kennt jeder. Mit Solarenergie Akkus aufladen - ist nicht neu. Aber ein Solarmodul von der Pike auf selbst analysieren, Gesetzmäßigkeiten beobachten, ein Solarmodul selbst dimensionieren, laminieren und eine vollständig von der Sonne betriebene Solar-Handy-Ladestation in der Schule einrichten - das ist eine neue Herausforderung. Dazu gehört auch das Einrichten einer Arbeitsstation, das Schneiden und Verlöten von Solarzellen sowie das Laminieren zu fertigen Solarmodulen. Das Know-How soll zukünftig für den Fach-Unterricht sowie für weitere AG-Projekte genutzt werden und als OpenSource veröffentlicht werden. 

Eine Gruppe von SchülerInnen des Gebrüder-Montgolfier-Gymnasiums hat sich dieser Aufgabe im Rahmen des innogy-Schulwettbewerbs 3malE angenommen und zeigt hier den vollständigen Arbeitsweg vom ersten Gedanken bis zum fertigen Produkt! Unsere Kernbotschaft: Die Nutzung von Solarenergie ist nicht schwer und das Herstellen eigener funktionstüchtiger Produkte ist ohne großen Aufwand möglich.

 

Projektdurchführung

Das Projekt sollte mehrere Facetten der Nutzung ressourcenschonender Technik am Beispiel Solarenergie beleuchten und für die wenig
komplizierte praktische Nutzung sensibilisieren. Was haben wir konkret gemacht:

  • Mehrere Solarmodule wurden näher analysiert, der Zusammenhang zwischen Spannung und Strom erläutert.
  • Solarzellen halbieren heißt: halber Strom, doppelte Spannung
  • Wie viel Strom und wie viel Spannung brauchen wir eigentlich für eine Solar-Handytankstelle? Welche technischen Bauteile brauchen wir dafür?
  • In der Theorie verstanden, aber Solarzellen teilen? Das ist doch nicht so einfach. Aufbau einer Schneidestation und Optimierung des Schneideprozesses. 
  • String-Verbinder, Bus-Bars, Lötzinn, 350°? Das Verlöten der Solarzellen erfordert Fingerspitzengefühl - und viel Geduld!
  • Mit Hilfe eines Laminators werden zwei gelötete Prototypen zu fertigen und funktionstüchtigen Modulen laminiert und in den Räumlichkeiten des Solarprüfinstituts PI-Berlin getestet.
  • Zusammen mit Akkus zur Energie-Speicherung (mit USB-Anschluss) wurde ein fertiges Modul in einem Informatik-Raum installiert. Der zweite Prototyp ist im Lehrerzimmer zu finden, wird aber am 10. und 11. Juni auf der Maker Faire Berlin zu sehen sein!

 

Ergebnisse

Vorweg genommen: Zwei Solarmodule haben wir vollständig selbst hergestellt. Die Prüfung hat ergeben: Einwandfrei funktionstüchtig (ca. 17 Watt Gesamtleistung Pmpp, Leerlaufspannung 8,8V, 7,6V Umpp mit 2,35 A Impp) einschließlich Elektrolumineszenzprüfung (Prüfprotokoll (PDF), Elektrolumineszenzbilder (PDF) ).

Bewegte Bilder beschreiben mehr als 1000 Worte. Hier das selbst erstellte Video zu diesem Projekt, das alle Höhen und Tiefen enthält: https://www.youtube.com/watch?v=iskbT8MM5dc .

 

Liste der verwendeten Teile

  • einzelne Solarzellen (Seitenlänge ca. 15cm), Wirkungsgrad: ca. 17% (sehr effizient, dieser ist aber nicht so wichtig; Ebay)
  • String-Verbinder (1,5 oder 2mm stark) zum Auflöten auf die Bus-Bars der Zellen (Ebay)
  • Mindesens ein guter Lötkolben mit verstellbarer Temperatur (sehr wichtig), z.B. Ersa RDS80 (voelkner)
  • Flux-Stift zur Reinigung der Bus-Bars (notwendig! Amazon)
  • Multifunktionswerkzeug (z.B. Dremel 4000) mit Ständer (z.B. Dremel Workstation) (Amazon, voelkner)
  • Diamant-Fräser mit kleinem Durchmesser (z.B. Dremel Diamantfräser 2mm 7134) zum Schneiden der Zellen (voelkner)
  • Holz zur Erstellung eines verschiebbaren Frästisches mit einer Nut (siehe Videodokumentation; örtlicher Baumarkt)
  • einen Asche-Staubsauger, um die Schnittreste der Zellen aufzusaugen (z.B. Aldi)
  • Einfaches Glas vom örtlichen Glaser (ESG-Glas ist nicht notwendig), 3mm stark, kratzerfrei
  • Junction Box (meist mit MC4-Steckern geliefert), die an das fertige Solarmodul geklebt wird (mit transparentem Silikon, Ebay)
  • Solarkabel mit MC4 Endsteckern (wasserdicht, hier nicht unbedingt notwendig), die zwischen Junctionbox-Kabeln und Spannungsregler verbunden werden (Ebay)
  • Holz zum Bau der Ladestation mit Ablage (eine kleine Werkstatt ist hier hilfreich, aber nicht unbedingt notwendig, örtlicher Baumarkt)
  • Einen DC Spannungsregler ca. 7V-36V auf 5V USB-Konstantspannung 3A (Sertronics-Shop, Ebay)
  • Eine Powerbank mit genügend Energie und idealerweise zwei USB-Ausgängen (Ebay, Amazon)
  • Ein USB-Kabel zur Verbindung zwischen Spannungsregler und Powerbank (Ebay, Amazon)
  • Lightning-Ladekabel sowie Micro-USB-Ladekabel für die Powerbank, damit man sofort laden kann (Amazon)
  • je nach Motivation/Zeit/Geräteverfügbarkeit: Ein Lasercutter, um das Gehäuse zu cutten oder ggf. eine durchsichtige Acrylplatte zu schneiden/gravieren)
  • Ein Solarprüfinstitut, das offen für Ideen ist, einen Laminierer und entsprechende Möglichkeiten besitzt (hier: Photovoltaikinstitut PI Berlin - vielen Dank )
  • Einen Sponsor (hier: 3malE Energiewettbewerb der innogy-Stiftung)
  • Befreundete Ingenieure, die bei dem ein oder anderen Problem mit Ideen weiterhelfen können.
  • Ein (oder mehrere) motivierte LehrerInnen sowie interessierte SchülerInnen (nicht leicht zu finden!)
    • viel Geduld verbunden mit der Motivation, nach Problemen Lösungen zu finden und weiterzuarbeiten
  • Motivase (z.B. Gummibärchen :) insbesondere bei Misserfolgen

 

Noch Fragen?

Wir freuen uns über Ihre Nachricht!

 

Besonderer Dank

Vielen Dank insbesondere an Leo, Chris, Steven, Isabeau, Florian, Hannes, Leon, Tim, Louis, Anton und Swantje, die mit alle Höhen und Tiefen dieses Projekts geteilt und das Projekt letztendlich erfolgreich fertiggestellt haben! Auch bedanken wir uns sehr herzlich beim PI Berlin für die Unterstützung im Vorfeld, vor Ort und in der Nachbereitung!

solarpi

v.l.n.r: Isabeau, Christopher, Leo, Tim, Hannes, Louis, Anton, Leon, Steven, Herr Vorwerk, Herr Prorok (PI-Berlin)


Bildergalerie

Mit 43 ausgewählten Bildern wollen wir Meilensteine der Arbeit nochmal verbildlichen. Bitte klicken Sie auf ein Bild, um zwischen allen Galeriebildern zu wechseln!

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