Sonne vs. Muskelkraft 鈥� Wer liefert mehr Energie?
Stell dir vor, du trittst in die Pedale und bringst damit Lichter zum Leuchten! Schaffst du es, mit deiner Muskelkraft so viel Energie zu liefern wie die Sonne? In diesem interaktiven Experiment kannst du ausprobieren, wie viel mechanische Energie du erzeugen kannst und sie mit der elektrischen Leistung eines Photovoltaik-Moduls vergleichen. Also, rauf aufs Rad und teste, ob du mit deiner Muskelkraft mit der Sonne mithalten kannst 鈥� strampeln, staunen, strahlen!
Das Ziel dieses Projekts ist es, das Thema erneuerbare Energien auf eine anschauliche und spielerische Weise zu vermitteln. Durch einen direkten Vergleich zwischen der mechanischen Energie, die durch das Treten auf einem Fahrrad erzeugt wird, und der elektrischen Leistung eines Photovoltaik-(PV)-Moduls sollen Schulklassen, Messebesucher und weitere Zielgruppen ein besseres Verst盲ndnis f眉r nachhaltige Energiequellen entwickeln. Der Fokus liegt darauf, das Bewusstsein f眉r die Bedeutung erneuerbarer Energien zu st盲rken und das Interesse an nachhaltigen Technologien zu f枚rdern.
Das System nutzt ein aufgebocktes Fahrrad als mechanische Energiequelle. Es wird die Drehzahl des Fahrrads erfasst und die erzeugte mechanische Leistung berechnet. Die Leistung des PV-Moduls wird ebenfalls gemessen. Die Werte f眉r beide Energiequellen werden visuell dargestellt: Die mechanische Leistung erscheint auf den roten LEDs, die elektrische Leistung auf den gr眉nen LEDs. Detaillierte Daten werden zus盲tzlich auf den LCD-Displays angezeigt.
Ein Aspekt des Projekts ist die Hochrechnung der Leistung des 10-Watt-PV-Moduls auf die eines g盲ngigen 400-Watt-Moduls, um die Ergebnisse in einen verst盲ndlicheren Kontext zu setzen. Das Projekt bietet eine klare, verst盲ndliche Darstellung der Leistung unterschiedlicher Energiequellen und soll insbesondere junge Menschen f眉r das Thema erneuerbare Energien begeistern und sensibilisieren.
听
| 91漫画dengruppe:听听 | Jonas Keppler, Benjamin Pfleiderer, Mario Wilhelm |
| Betreuer: |
Systems Engineering 1 (IK)
WS 2024/25
Das Projekt basiert auf einer pr盲zisen Kombination von Elektronikkomponenten zur Messung und Darstellung von mechanischer und elektrischer Leistung. Der Reed-Kontakt dient zur Drehzahlmessung des Fahrradrads. Wenn der Magnet an der Fahrradspeiche in den Wirkungsbereich des Reed-Kontakts kommt, wird dieser geschlossen und schaltet 5 Volt durch. Der Arduino wertet das Signal aus und erfasst die steigende Flanke, um die Drehzahl zu berechnen.
Die Spannungsmessung des PV-Moduls wird durch einen Spannungsteiler mit vier 10-Ohm-Widerst盲nden in Reihe durchgef眉hrt. Die Messung erfolgt 眉ber einen der Widerst盲nde. Um den Arduino vor 脺berspannungen zu sch眉tzen, wird eine 5,1-V-Zenerdiode parallel geschaltet.
F眉r die Leistungsberechnung werden mechanische und elektrische Daten verwendet. Die mechanische Leistung wird basierend auf der Drehzahl des Fahrrads und einem vordefinierten Drehmoment berechnet. Die elektrische Leistung des PV-Moduls wird durch die gemessenen Spannungswerten und dem Wert der Widerst盲nde berechnet.
Die Ergebnisse werden visuell angezeigt: Die mechanische Leistung ist auf den roten LEDs, die elektrische Leistung auf den gr眉nen LEDs sichtbar. Detaillierte Leistungsdaten werden auf zwei LCD-Displays angezeigt. Um den Leistungsunterschied zwischen dem Fahrrad und dem PV-Modul auszugleichen, wird ein skalierbarer Faktor in der Software integriert.
Der Schutz der Elektronik wird durch einen gesch眉tzten Schaltkasten sichergestellt, der vor Ber眉hrungen und elektrischen Gefahren sch眉tzt. Der Arduino arbeitet mit Schutzkleinspannung und wird 眉ber ein Netzteil mit Strom versorgt.
Das Projekt dient als anschauliches Exponat auf Fachmessen f眉r erneuerbare Energien, um Besuchern die Prinzipien der Energiegewinnung durch Photovoltaik und mechanische Arbeit n盲herzubringen. Die Messebesucher k枚nnen mithilfe einer Simulation mit k眉nstlichem Licht die Funktionsweise der PV-Leistung nachvollziehen und aktiv durch Fahrradtreten eigene mechanische Energie erzeugen. Diese wird sofort in elektrische Energie umgewandelt, die auf Displays live dargestellt wird. Durch diese interaktive Erfahrung wird die Umwandlung von Energie greifbar und verst盲ndlich gemacht. Die Demonstrationseinheit dient als interaktives Exponat, das den Besuchern erm枚glicht, komplexe Themen der erneuerbaren Energien auf eine spielerische Weise zu begreifen.
Das Projekt wird auch als Lernplattform in Schulen und Universit盲ten eingesetzt, um Sch眉lern und 91漫画den die Funktionsweise von Photovoltaik und mechanischer Energiegewinnung n盲herzubringen. Die Teilnehmer k枚nnen die Systeme interaktiv bedienen, um praktische Erfahrungen mit den Konzepten der Energieumwandlung zu sammeln. Lehrkr盲fte k枚nnen die Demonstration nutzen, um theoretische Inhalte zu Energieeffizienz, Stromerzeugung und Datenauswertung praxisnah und verst盲ndlich zu erkl盲ren. Dank der einfachen Bedienbarkeit und klaren Anzeigeelementen wird die Verbindung zwischen Theorie und Praxis direkt erlebbar, was den Lernprozess unterst眉tzt.
01.10.2024 - 14.03.2025
Um die Leistung, die ein PV-Modul bei k眉nstlicher Bestrahlung erbringt, zu demonstrieren, wird diese Leistung mit einer mechanisch erzeugten Leistung verglichen. Dieser Vergleich findet sowohl visuell, als auch mittels einer praktischen Anwendung statt. →
