Physik-Projekt 2010
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Physik-Projekt 2010. Made by: Kathl, Kathe und Sandra Thema: Solarbetriebene Geräte 1.Theoretische Grundlagen 2.Vorhandene Beispiele aus der Technik 3.Energetische Betrachtung 4.Unser selbstgebautes Gerät:

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Made by: Kathl, Kathe und Sandra Thema: Solarbetriebene Geräte

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Presentation Transcript


Made by kathl kathe und sandra thema solarbetriebene ger te

Physik-Projekt 2010

  • Made by: Kathl, Kathe und Sandra

  • Thema: Solarbetriebene Geräte

  • 1.Theoretische Grundlagen

  • 2.Vorhandene Beispiele aus der Technik

  • 3.Energetische Betrachtung

  • 4.Unser selbstgebautes Gerät:

  • ein Kettenkarussell


1 theoretische grundlagen

1.Theoretische Grundlagen

Zur Solarzelle und zum Solarmotor:

Eine Solarzelle oder auch photovoltaische Zelle ist ein elektrisches Bauelement, das kurzweilige Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandelt. Sie besteht aus verschiedenen Halbleitermaterialien, am häufigsten wird Silizium verwendet. Aus Silizium werden über 95 Prozent der weltweit produzierten Solarzellen hergestellt. Die Vorteile von Silizium sind, dass es sehr häufig auf der Erde vorkommt und daher kostengünstig ist und umweltverträglich verarbeitet werden kann.


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Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial "dotiert". Damit ist das Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven Ladungsträgerüberschuss oder einen negativen Ladungsträgerüberschuss im Halbleitermaterial erzielen kann. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken.


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Bei Lichteinfall wirkt die Solarzelle wie eine Batterie:

Elektronen werden im Grenzbereich zwischen beiden Schichten freigesetzt, diese werden durch Metallkontakte auf beiden Seiten der Solarzelle in den Stromkreis geführt.

Wie viel Solarenergie daraus genutzt werden kann, hängt von mehreren Faktoren ab. Wesentlichen Einfluss hat die richtige Einschätzung des Verbrauchs und die daraus resultierende Größe der Solaranlagen. Auch der Kollektortyp, Kollektorneigung und -ausrichtung haben Einfluss. Die Solarzelle wandeln die Sonnenenergie in Strom um und liefern dem Motor die nötige Energie um das Gerät in Bewegung zu setzen.


2 vorhandene beispiele aus der technik

2. Vorhandene Beispiele aus der Technik

  • Solarbetriebene Gartenleuchten

  • solarbetriebenes Windrad

  • Milchaufschäumer

  • Photovoltaikanlage

  • Wecker

  • Ladegerät für MP3-Player

  • Batterieladegerät

  • Labtopladetasche

  • Solarfunküberwachungskamera

  • Armbanduhr

  • Kühlschrank


3 energetische betrachtung

3. Energetische Betrachtung

Solarzellen wandeln Sonnenenergie direkt in elektrische Energie um. Sie erreichen Wirkungsgrade von 13-17%. Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von abgegebener Leistung (Pab = Nutzleistung) zu zugeführter Leistung (Pzu). Diese elektrische Energie wird durch den angeschlossenen Motor in motorische Bewegungsenergie umgewandelt. Da sie meist aus Halbleiter-Material bestehen erzeugen sie aus der Solarenergie freie Ladungen in einem internen elektrischen Feld, das die Ladungen in unterschiedliche Richtungen steuert. So wird elektrischer Strom mit einer Leistung von maximal 0,5 Volt pro Solarzelle erzeugt. Es gibt unterschiedliche Arten von Solarzellen, man kann sie nach der Art des Materials und der ihrer Dicke kategorisieren.

Verluste:

-in den Leitungen

-Reibungsverluste beim Drehen

-Wärmeverluste des Motors in der Kupferspule


4 unser selbstgebautes ger t ein kettenkarussell

4. Unser selbstgebautes Gerät: Ein Kettenkarussell

Das solarbetriebene Kettenkarussell besteht aus folgenden Bestandteilen:

  • - Sperrholzbrett 130 x 130 x 15 mm

  • - Sperrholzplatte 160 x 160 x 4 mm

  • - Holzleiste 150 x 20 x 20 mm

  • - Holzrad ø 30 mm

  • - Holzkugeln ø 20 mm

  • - Solarzelle 0,45 V, 800 mA

  • - Solarmotor

  • - Schaltdrähte ø 0,75 mm²

  • - Befestigungsmaterial


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Funktionsvorgang:

Durch die Bestrahlung der Solarzelle mit einer Taschenlampe (oder auch Sonnenenergie) wandelt die Solarzelle die Energie der Taschenlampe direkt in elektrische Energie um. Diese elektrische Energie wird durch die beiden Schaltdrähte zum Motor geleitet. Sie wird dann durch den angeschlossenen Motor in motorische Bewegungsenergie umgewandelt. DasGerät beginnt, sich zu drehen.

Solarplatte:

Pmax: 0,45 V x 0,8 A = 0,36 W


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