HSU güneş enerjisi çantası

Proje verileri

Yazarlar	Sam Smith Erin Roach Natalie Melick Simon Bueche
Konum	Arcata , Kaliforniya
Durum	Dağıtıldı
Yapılmış	Evet
Çoğaltıldı	Evet
Maliyet	56.00
Kullanım Alanları	Enerji , Eğitim
OKH Manifestosu	İndirmek

Grubumuza, güneş enerjisiyle çalışan bavulları bir araya getirmek ve bunlarla ilgili bir ders vermek için kar amacı gütmeyen We Share Solar kuruluşuyla birlikte çalışma fırsatı verildi. Bu güneş enerjili valizler, elektriğe erişimi olmayan yerlere ışık ve şarj özellikleri sağlayan, şebekeden bağımsız güneş enerjisiyle çalışan kitlerdir. Projemiz boyunca birkaç küçük güneş enerjisi valizinin yanı sıra iki büyük valizi de bir araya getirdik ve bunları We Share Solar'a geri gönderiyoruz ve sonunda bunlara ihtiyacı olan bir topluluğa göndereceğiz. Ayrıca, sağlanan kullanım kılavuzlarını ve buna uygun olarak oluşturduğumuz bir power point sunumunu kullanarak mühendislik sınıfımızla birlikte bir laboratuvar işlettik; burada akranlarımızın şebekeden bağımsız güneş sistemleri hakkında bilgi edinebilmeleri için güneş enerjisi çantalarını bir araya getirmelerine yardımcı olduk.

Arka plan

Birçok okul, sağlık merkezi ve diğer tıbbi veya insani yardım operasyonlarının daha iyi aydınlatmaya, pillere ve taşınabilir ve güvenilir cihaz şarj cihazlarına ihtiyacı vardır. Kâr amacı gütmeyen We Care Solar, 2011 yılından bu yana, Solar Valizlerin en çok ihtiyaç duyulan yerlere kurulmasına yardımcı olmak için dünya çapındaki STK'lar ve kalkınma kuruluşlarıyla birlikte çalışıyor.

Solar Bavul, birden fazla işlevi olan taşınabilir bir güç ünitesidir. Standart kitler iki adet plastik destekli 20 watt'lık güneş paneli veya bir adet 50-200 watt'lık alüminyum cam güneş paneli ile donatılmıştır. 12 volt LFP pil, iki LED ışık, iki şarj edilebilir far, USB yuvaları, bir AA/AAA pil şarj cihazı ve tavan/duvar montaj kitleriyle birlikte gelirler.

We Share Solar, gelişmekte olan dünyadaki anne sağlığı kliniklerine ışık ve güç getirmeye adanmış bir 501(c)3 kuruluşu olan We Care Solar'ın eğitim programıdır. ^[1]

Sorun bildirimi

Bu projenin amacı, ekibimizin bir Güneş Bavulunu inşa etmesi ve mühendislik dersimiz için Fotovoltaikleri ve taşınabilir Pv hücreli valizin nasıl inşa edileceğini öğreteceğimiz bir laboratuvar oturumu tasarlamasıdır. Ayrıca tasarımın, onu kullanıcılara daha sezgisel veya yararlı kılacak değişiklik önerebileceğimiz tüm yönlerini de dikkate almayı umuyoruz. HSU Mühendislik departmanı, Schatz Enerji Araştırma Laboratuvarı ve We Share Solar tarafından bize sağlanan malzemeleri kullanarak Güneş Bavulunu inşa edeceğiz.

Kriterler

Bu projenin başarısını değerlendirmek için aşağıdaki kriterler kullanılacaktır. Bu kriterler ekibimiz tarafından sınıfın geri kalanına Güneş Bavulunu öğretme hedefimize yardımcı olmak için seçildi. Ölçek (1-10), listelenen her kriterin kısıtını karşılamanın önem düzeyini temsil eder.

Literatür incelemesi

Bu, HSU Güneş Bavul Projesi ile ilgili mevcut literatürün bir incelemesidir.

Fotovoltaik (PV) sistemler

Güneşten enerji alıp elektriğe dönüştüren sistemler.

Radyant Güneş Enerjisi

Güneş sürekli olarak dünyanın bombardımanına uğradığı elektromanyetik enerji yaymaktadır. Dünyanın herhangi bir bölgesine ulaşan güneş ışığı miktarına güneşlenme (watt/metrekare) denir. Güneşlenme, güneşten dünyaya olan mesafenin (ortalama 93.000.000 mil), yılın zamanının (dünyanın eksen üzerinde nasıl eğildiği), günün saatinin, iklimin ve gölgelemenin bir fonksiyonudur. Toz parçacıkları veya nem, yüzeye ulaşan güneş ışınımını etkilediğinden, herhangi bir andaki iklim ve atmosfer, güneş ışığının miktarını büyük ölçüde etkiler. Dünyanın çeşitli bölgelerine ilişkin güneşlenme verileri hem hükümetlerden hem de diğer kuruluşlardan temin edilebilir. Yükünüze ulaşan enerji miktarı büyük ölçüde güneş ışığına bağlıdır. ^[2]

Bileşenler

Güneş panelleri – Güneş enerjisini toplamak için güneş ışığına yerleştirilen düz cihazlar. Fotovoltaik (PV) hücrelerden oluşur ve güneş ışığını kullanılabilir doğru akım (DC) elektriğine dönüştürebilir. Elektrik çıkışı, güneş panelinin güneşe göre yerleştirildiği açıya bağlıdır. Örneğin güneşe 90 derecelik açıyla yerleştirilen bir panel güneş ışığını en direkt olarak alıyor. ^[3]

Panel çıkışı panelin hem akım hem de voltaj çıkışına bağlıdır. Elektriğin bir tüp içinde sıvı olduğunu düşünürsek, akım tüpteki elektrik miktarıdır, voltaj ise elektriğin tüp içerisinde yapacağı itme miktarıdır. ^[2] Bir grafik üzerinde gösterilirse maksimum voltaj ve akım, Maksimum güç noktasında veya MPP'de buluşacaktır. MPP, açık akımdaki voltajın biraz altındadır (yalnızca voltaj ve hiçbir akım akışı olmadığı anlamına gelir, VOC). Gerilimsiz akım kısa devre veya ISC'dir. Bu maksimum güç noktası yalnızca teoriktir ve güneş panelinden akan enerji, aldığı ışık miktarından ve hücrenin sıcaklığından büyük ölçüde etkilenir. Daha yüksek sıcaklıklar güneş panellerinin verimliliğini azaltır. ^[4]

İnvertör/Transverter - Güneş panelleri güneş ışığını DC gücünde toplarken, çoğu fiş ve priz AC gücündedir. DC, voltajın sabit tutulduğu doğru akımı temsil eder. AC, voltajın zamanla salındığı alternatif akımı temsil eder. AC gücü, voltaj arttıkça elektriğin daha uzun mesafelere iletilmesine ve kolayca ölçeklendirilebilmesine olanak tanır, bu nedenle konut elektriği için kullanılır. İnvertörler, DC voltajını ileri geri değiştirerek DC gücünü AC gücüne dönüştürür. Pil gibi şeyler duvarlardan AC enerji çekerken aynı zamanda DC enerji de kullandığından invertörler birçok elektrikli cihazda bulunur. ^[5]

Voltaj Regülatörü/Şarj Kontrol Cihazı - aküye en uygun akımı sağlayarak ve aşırı şarj olmasını önleyerek güneş panelinden aküye giden voltajı yöneten cihaz. ^[6]

Pil: Elektriği daha sonra kullanmak üzere depolar. Kurşun-asit piller sıklıkla kullanılır ancak nikel-kadmiyum piller de yaygındır. ^[6] Kapalı kurşun-asit piller PV sistemlerde sıklıkla kullanılır çünkü bakım gerektirmezler, damıtılmış suya (havalandırmalı nikel-kadmiyumun aksine) ihtiyaç duymazlar ve yalıtımsız kurşun-asit piller gibi havalandırma deliklerinden asit püskürtmezler. yüksek antimonlu plakalar bunu yapar. Diğer bazı piller gibi, kapalı kurşun-asit piller de bir şarj regülatörüne ihtiyaç duyar. Kapalı kurşun-asit akülerle ilgili bir başka husus da "birkaç ay boyunca şarj edilmeden saklanırsa sülfatlaşma nedeniyle kalıcı olarak hasar görebilecekleridir." ^[7]

Ampul - aydınlatma, küçük güneş enerjisi sistemlerinde elektriğin ana kullanımıdır ve verimli bir ampulün seçilmesi, PV sisteminin ışığa güç verebilmesini sağlar. ^[6]

Kablolama Temelleri

Çoğu PV modülü 12 volt modül olarak üretilmekte olup, sistem voltajına ulaşabilmek için akülerin seri ve paralel bağlanması gerekmektedir. Diyagramlar, boyut tabloları ve diğer yararlı bilgiler bu bölümde başvurulan kitapta bulunabilir. ^[8]

Öğretme teknikleri

Birçok sınıfta, sorunları çözmek için önceki deneyimlerin ve anlayışların kullanılmasını teşvik etmek amacıyla proje tabanlı öğrenmeden yararlanılır. Proje tabanlı öğrenmeyi öğrenilen ve akılda kalan içerik bilgisine bağlayan olumlu sonuçlar bulunmuştur. Ayrıca öğrencilerin takım çalışması, iletişim ve problem çözme becerilerini de kazandıkları gösterilmektedir. ^[9] Proje tabanlı öğrenme, eğitim sonrası proje beceri uygulaması duygusu sağlar. Proje tabanlı öğrenme, birden fazla sonuca ulaşmanın en kolay ve en etkili yoludur. ^[10] Öğrenciler gerçek dünya projeleri oluşturmaya giriştiklerinde, bu genellikle proje sonuçlarına ilişkin deneyimlerini etkiler. Projeleri bir öğrenme yolu olarak kullanmak çoğu zaman öğrencilerin zihinlerini sorunları çözmek için geçmiş bilgi ve becerileri kullanmanın yanı sıra görevleri tamamlamak için yeni beceriler geliştirip kazanmaya da açar. ^[11]

Kırsal Güneş Enerjisi Elektrifikasyonu

Güneş enerjisi sistemleri, gelişmekte olan dünya için mükemmel olan, şebekenin dışına rahatlıkla yerleştirilebilir. Şebekeden bağımsız küçük ölçekli güneş enerjili ev sistemleri (SHS'ler), enerji yoksulluğu sorunlarına yanıt vermenin uygun maliyetli yollarıdır. SHS'ler, dünyanın dört bir yanındaki kırsal toplulukların, gazyağı gibi pahalı fosil yakıtlara bağımlı olmadan veya yüksek bir fiyat etiketiyle gelen ulusal elektrik şebekelerini genişletmeye çalışmadan enerji elde etmelerine olanak tanıyor.

SHS programları gelişmekte olan dünyada yaşam kalitesini büyük ölçüde artırırken, bu sistemlerin yüksek ön maliyeti genellikle yalnızca orta ve üst sınıf kırsal evlerin erişimine izin veriyor ve sistemler hırsızlığa ve hasara açık. Bununla birlikte, pahalı ve bulunması zor olsa da, dünya çapında, şebekeden bağımsız elektrifikasyon yoluyla enerji yoksulluğunu azaltmak amacıyla bu sistemleri kurmaya kararlı 40'tan fazla SHS programı bulunmaktadır. ^{[12] [13]}

İzole kırsal bölgelerdeki bazı topluluklar için modern teknolojiye aşina olmama, PV sistemlerinin etkinliğinin önünde bir engel oluşturmaktadır. PV sistemlerinin uzun süreli kullanımı için bakım çok önemlidir. "Modüller tozdan ve kuş pisliklerinden makul ölçüde uzak tutulmalıdır ve elektrik bağlantıları sıkı ve korozyondan uzak kalmalıdır. Bu tür görevler, birçok kırsal topluluğun deneyiminden çok uzaktır." ^[14]

Prototipleme

Projemiz için, We Share Solar'ın bize projemiz için ihtiyaç duyduğumuz güneş enerjisi valizlerini ve araçlarını sağladığı için şanslıydık. Projemizin prototipini oluşturmaya gelince, sınıfla birlikte küçük gruplar halinde kendi güneş enerjisi kitlerini monte ederken aynı anda çalışabileceğimiz bir laboratuvar tasarlamaya karar verdik.

Kendimiz küçük bir güneş enerjisi çantası oluşturup onu güneş ışığında test edene kadar bu laboratuvarı oluşturmadık. Kitin yapımına laboratuvar sunumumuzun yapımının yanı sıra "Yapım" bölümünde yer verilecektir.

Bu laboratuvar, güneş enerjili çanta kitlerinde sağlanan kullanım kılavuzlarının yanı sıra adım adım talimatların yer aldığı bir power point sunumundan oluştu.

Yapı

Daha küçük, eğitici güneş enerjili çantayı oluşturmak için ekibimiz kütüphanede buluştu. Talimat kılavuzunu adım adım takip ettik ve sonunda çantayı bütünüyle monte ettik. Daha sonra güneş ışığında test ettik ancak işe yaramadı.

Bu fotoğraf, şarj kontrol cihazının panelin güneş enerjisi kitine bağlı olduğunu okumadığını gösteriyor. Ampul açılırken, bunu yalnızca pilde depolanan şarj nedeniyle yaptı.

Bu iki fotoğraf, panelimizin neden pilimizi şarj etmediğini anlamak için profesörümüzle görüştükten sonra çekildi. Düzgün çalışmasını sağladığımızda mükemmel çalıştı. Gördüğünüz gibi şarj kontrol cihazı panelin bağlı olduğunu ve pilin şarj edildiğini gösteriyor, bu da ampule güç sağlıyor. Solar çantayla cep telefonumuzu da şarj edebildik.

We Share Solar'ın sağladığı büyük valizler de tarafımızdan yapıldı ve We Care Solar tarafından başka bir ülkeye gönderilecek.

Öğrenme çantası bir ampulle gönderilirken, daha büyük valizler 3 ampulle birlikte gönderilir; biri sistemdeki bir anahtara, diğer ikisi ise monte edilebilen bir ışık anahtarına kablolanmıştır.

Güneş enerjisi valizlerini hazırlayıp çalıştırdıktan sonra sıra ENGR 305 sınıfımızla laboratuvarımızı çalıştırmaya gelmişti. Aşağıda küçük gruplar halinde valizleri bir araya getiren sınıfın bazı fotoğrafları bulunmaktadır.

Valizlerin hepsi toplandıktan sonra test etmek için onları dışarı çıkardık. Şanslıyız ki güneşli bir gündü ve tüm valizler başarıyla çalıştı!

Zaman çizelgesi

Bu, projemiz için önerdiğimiz zaman çizelgesidir. İdeal olarak tüm öğeleri belirlenen tarihe kadar tamamlarız, ancak testlerde paneli kullanmak için güneş ışığına ihtiyacımız var ve muhtemelen hava durumu nedeniyle aksaklıklar yaşayabiliriz. Randevularımızın çoğuna zamanında ulaştık, ancak büyük valizin toplanması beklenen zaman çizelgesinden biraz daha geç oldu.

Maliyetler

Bu projemiz için Bütçe Teklifimizdir. Kullanılan tüm ürünler bize ilk olarak We Share Solar tarafından sağlanan Schatz Enerji Araştırma Merkezi tarafından sağlanmıştır. Küçük valizler sınıfımızla birlikte bilgilendirici laboratuvarımızı gerçekleştireceğimiz kitler, büyük valizler ise laboratuvarın tamamlanmasından sonra oluşturup We Share Solar'a geri göndereceğimiz valizlerdir.

Operasyon

Bakım

Solar Valiz nispeten az bakım gerektirecek şekilde tasarlanmıştır. Genel anlamda en önemli üç bakım adımı şunlardır: tüm kabloların düzgün ve hasarsız bağlandığından emin olmak, paneli yeterince temiz ve doğrudan güneş ışığı altında tutmak ve kullanım ömrü sonunda pili değiştirmek.

Takvim

Bu, Solar Bavulun bakımı için genel bir zaman çerçevesidir:

Günlük

• Pilin şarjlı kalması için sistemin açık olduğundan emin olun.

Aylık

• Bağlantının iyi olduğundan ve kabloların herhangi bir gerilim altında olmadığından emin olmak için kablo bağlantılarını kısaca kontrol edin.
• Paneli kir veya kalıntı açısından kısaca kontrol edin ve gerekirse su ve yumuşak bir bezle temizleyin.

Yıllık

• Aksesuarları kontrol edin ve gerekiyorsa değiştirin.

2 Yılda Bir

• SLA Pilini değiştirin.

Her 5 yılda bir

• LFP Pilini değiştirin.

Çözüm

Test sonuçları

Projemizi test etmek için, Uygun Teknoloji sınıfımızın üç veya dört kişilik gruplara ayrıldığı ve küçük güneş enerjisi valizlerini bir araya getirmek için birlikte çalıştığı, sınıf içi uygulamalı bir laboratuvar kurduk. Grubumuz öncelikle solar valizleri tanıtan bir sunum yaptı ve her montaj aşamasına ait GIF'leri gösterdi. Sınıfın bölündüğü küçük gruplar, ekibimizin etrafta dolaşmasına ve gerektiğinde yardımcı olmasına olanak sağladı. Bir grup için montaj adımını fiziksel olarak gerçekleştirme sayımızı sınırlamak istedik. Ayrıca bu süre zarfında insanların ne yaptığını, ne hakkında konuştuklarını, soruları ya da yorumları varsa kayıt altına alabildik. Bu gözlemlerden bazıları şunları içeriyordu:

• GIF powerpoint'e pek güvenilmiyor
• Gruplar sırayla kitin parçalarını bir araya getirdi
• Gruplar farklı hızlarda çalıştı ve bu da kılavuzlara daha fazla güvenilmesine yol açtı.
• Gruplar kılavuzların montaj resimlerinin yönünü yargılamakta zorlandıklarında powerpoint'e başvurdular.
• Bazı gruplar adım adım ilerlemek yerine kitlerini devre şemasına göre oluşturdular
• Birkaç grup kendi monte edilmiş kitlerini test etmekte zorluk yaşadı
• Bazı gruplar nihai sonucun beklenmedik olduğunu buldu

Tartışma

Tüm gruplar güneş enerjisi kitlerini başarıyla monte edip test ederek laboratuvarı tamamladılar. Laboratuvar bittikten sonra grup üyelerimizden birkaçı profesörümüzle laboratuvarımızın nasıl gittiğine inandığımızı tartıştı. O zamanlar derleme GIF powerpoint'inin biraz gereksiz olduğu ve laboratuvar için gerekli olmadığı konusunda anlaşmıştık. Grupların kitleri bir araya getirdiğini ve kılavuzlara ne kadar çok güvendiklerini gözlemledik ve sunuma nadiren baktık. Beklediğimiz sonuçlar bu değildi. Bazı montaj talimatlarında zorluk yaşadıktan sonra, adımların GIF'lerinin laboratuvar tasarımımıza dahil edilmesinin yararlı olacağını düşündük. Ancak güneş enerjisi kitini kendimiz oluşturduğumuzda, kılavuzun yetersiz olduğunu düşündüğümüz gruplara yardımcı olmak için orada olacağımızı düşünmemiştik. Gruplara elimizden geldiğince yardımcı olmak ve zor adımları atlatmalarını sağlamak için mutlu bir ortam bulmaya çalışıyorduk. Sunumun oynatılmasına baktığımızda grupların belirli bir konuda yardım istediğini gözlemledik.

4-5 kişilik küçük gruplar, herkesin kendi kitini oluşturmaya katkıda bulunmasına olanak sağlayacak kadar büyüktü.

Dersler öğrenildi

Bu proje sırasında öğrenilen dersler tekerleği yeniden yaratmamaktı. Kılavuz, kullanıcısına güneş kitinin nasıl monte edileceğini anlatmak görevini yerine getirdi; bu nedenle laboratuvar gruplarına kitlerin nasıl monte edileceğini öğretmek için powerpoint'imizi oluşturarak kılavuzun farklı bir versiyonunu oluşturduk. Buradan da grupların kitleri oluştururken powerpoint'i pek kullanmadıklarını, bunun da gereksiz olduğunu gördük.

Bu laboratuvar, kılavuzun daha yapılandırılmış ve bilgilendirici bir versiyonundan faydalanabilirdi. Montaj sürecinin her bir parçasının ne yaptığını ve bunu neden yaptığımızı gruplarla adım adım anlatmak öğrencilere fayda sağlayacaktır. Ayrıca inşaatla birlikte verilen bir ödevin de eklenmesi yararlı olabilir.

Sonraki adımlar

Projemizin bir sonraki adımları arasında çantanın elektriğin ABD kadar yaygın olmadığı başka bir ülkeye yolculuğu da yer alacak. Profesörümüz bu yaz (2018) gezisinde öğrenme kitlerinden birini yanına almayı planlıyor. Diğer altı güneş enerjisi öğrenme kiti ise, güneş devreleri hakkında bilgi edinmek için Mühendislik 305 dersinde yeniden kullanılmak üzere kampüste kalacak. Daha büyük olan iki kitten biri ihtiyaç sahibi bir topluluk tarafından kullanılmak üzere bir Afrika ülkesine gönderilecek, diğeri ise Schatz Enerji Araştırma Merkezi'nde kalacak.

Sorun giderme

Takım

Cal Poly Humboldt'ta düzenlenen ENGR 305 Bahar 2018 etkinliğinde SENS Design'ı aşağıdaki kişiler oluşturdu:

• Sam Smith
• Erin Roach
• Natalie Mellick
• Simon Bueche

Referanslar

Sayfa verileri

Anahtar Kelimeler	bina , şarj kontrol cihazı , şarj , inşaat , kriterler , elektrik , invertör , ampul , manuel , güneş , güneş panelleri , güneş enerjisi , öğretim , kablolama , test , sonuçlar , küçük ölçek , kırsal topluluklar , fotovoltaik , radyant güneş enerjisi , öğretim yöntemleri , prototip oluşturma , akü , voltaj regülatörü
Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi	SDG04 Kaliteli eğitim , SDG07 Uygun fiyatlı ve temiz enerji , SDG09 Endüstriyel inovasyon ve altyapı , SDG10 Eşitsizliklerin azaltılması , SDG11 Sürdürülebilir şehirler ve topluluklar , SDG12 Sorumlu tüketim ve üretim
Yazarlar	Sam Smith , Natalie Melick , Erin Roach , Megan Moore , Simon Bueche
Lisans	CC-BY-SA-4.0
Organizasyonlar	Cal Poly Humboldt Öğrencileri , Engr305 Uygun Teknoloji , Güneş Enerjisini Paylaşıyoruz
Dil	İngilizce (tr)
İlgili	0 alt sayfa , 10 sayfa buraya bağlantı
Darbe	857 sayfa görüntüleme
Oluşturuldu	11 Şubat 2018 , Sam Smith
Değiştirilmiş	29 Ocak 2024 , Felipe Schenone
Olarak alıntı yap	Sam Smith , Natalie Melick , Erin Roach , Megan Moore , Simon Bueche (2018–2024). "HSU güneş çantası" . Appropedia . Erişim tarihi: 26 Nisan 2024 .
API sorguları	temel , anlamsal , html , dosyalar , daha fazlası