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Projekt:DC-Netz: Unterschied zwischen den Versionen
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= Planung = | = Planung = | ||
== Festlegung der DC-Netzspannung == | == Festlegung der DC-Netzspannung == | ||
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Da sich obige Kriterien für die Wahl der Netzspannung teilweise widersprechen, müssen Kompromisse eingegangen werden. | Da sich obige Kriterien für die Wahl der Netzspannung teilweise widersprechen, müssen Kompromisse eingegangen werden. | ||
Sicher ist, dass eine sehr niedrige Spannung nicht zweckmässig ist, da dann die Leitungsverluste zu hoch werden und eine Spannung über 60V zu hohe Berührspannungen aufweist (gefährlich!). Die weit verbreitete 12V-Versorgung (z. B. Beleuchtungen) hat zwar eine gewisse Gerätebasis aber aufgrund der erforderlichen dicken Zuleitungen ist sie nicht praktikabel. Sehr wohl könnten aber unter Umständen Teilnetze (über Wandler) mit 12V betrieben werden. Für die Hauptverteilerleitungen bietet sich jedoch eine möglichst hohe Spannung an. Für die Verlustleistung gilt P = I² * R. Um die Bedeutung zu verdeutlichen wird ein Netz mit 12V oder 60V bei 100W Leistung betrieben, die Zuleitung soll 2 mal 10m lang sein mit 1mm² (ca. 330mOhm). Bei 60V (1,66A) ergibt sich ein Leitungsverlust von 0,91W, bei 12V (8,33A) aber schon 22,9W, also 25 mal so viel. Um den gleichen geringen Verlust zu erreichen müsste die Zuleitung bei 12V also 25 mal so dick (25mm²) sein wie bei 60V. Der Unterschied zwischen 60V und 48V beträgt dagegen nur den Faktor 1,56. | Sicher ist, dass eine sehr niedrige Spannung nicht zweckmässig ist, da dann die Leitungsverluste zu hoch werden und eine Spannung über 60V zu hohe Berührspannungen aufweist (wird gefährlich!). Die weit verbreitete 12V-Versorgung (z. B. Beleuchtungen) hat zwar eine gewisse Gerätebasis aber aufgrund der erforderlichen dicken Zuleitungen ist sie nicht praktikabel. Sehr wohl könnten aber unter Umständen Teilnetze (über Wandler) mit 12V betrieben werden. Für die Hauptverteilerleitungen bietet sich jedoch eine möglichst hohe Spannung an. Für die Verlustleistung gilt P = I² * R. Um die Bedeutung zu verdeutlichen wird ein Netz mit 12V oder 60V bei 100W Leistung betrieben, die Zuleitung soll 2 mal 10m lang sein mit 1mm² (ca. 330mOhm). Bei 60V (1,66A) ergibt sich ein Leitungsverlust von 0,91W, bei 12V (8,33A) aber schon 22,9W, also 25 mal so viel. Um den gleichen geringen Verlust zu erreichen müsste die Zuleitung bei 12V also 25 mal so dick (25mm²) sein wie bei 60V. Der Unterschied zwischen 60V und 48V beträgt dagegen nur den Faktor 1,56. | ||
Für die Verluste im DC-Netz sollten max. 1-2% angestrebt werden. Für einen Verteilerstrang im 48V-Netz mit beispielsweise 2 * 20m Länge und einem Querschnitt von 4mm² wäre also bei 1% Verlust eine Leistung von (I²*R*100=U*I) 141W. Das ist nicht gerade mörderisch viel, so dass es klar wird, dass eine möglichst hohe Spannung Bedingung ist. Wenn als Leitungsverlust jedoch 5% zugelassen würde, könnten über 700W entnommen werden. Die Leitungsquerschnitte sind in keinem Fall das Limit, hier wären wesentlich höhere Ströme zulässig. | Für die Verluste im DC-Netz sollten max. 1-2% angestrebt werden. Für einen Verteilerstrang im 48V-Netz mit beispielsweise 2 * 20m Länge und einem Querschnitt von 4mm² wäre also bei 1% Verlust eine Leistung von (I²*R*100=U*I) 141W. Das ist nicht gerade mörderisch viel, so dass es klar wird, dass eine möglichst hohe Spannung Bedingung ist. Wenn als Leitungsverlust jedoch 5% zugelassen würde, könnten über 700W entnommen werden. Die Leitungsquerschnitte sind in keinem Fall das Limit, hier wären wesentlich höhere Ströme zulässig. | ||
Immer mehr werden Solaranlagen und Batteriespeicher für die Stromversorgung von Häusern verwendet. Bei den Speichern setzen sich Spannungen von 24V und 48V durch, die auch gleichzeitig die Versorgung des DC-Netzes übernehmen könnten. | Immer mehr werden Solaranlagen und Batteriespeicher für die Stromversorgung von Häusern verwendet. Bei den Speichern setzen sich Spannungen von 24V und 48V durch, die auch gleichzeitig die Versorgung des DC-Netzes übernehmen könnten. Aufgrund der obigen Überlegungen sollte dann aber 48V bevorzugt werden. In Anbetracht eines künftigen industriell standartisierten DC-Netzes wäre es natürlich gut, den zuküftigen Wert zu verwenden. Darüber lässt sich jedoch leider nur spekulieren. | ||
Man könnte die Spannung aber auch auf die höchstmögliche für den Körper ungefährliche Spannung festsetzen um Leitungsverluste zu minimieren. Auch das wäre eine Option, weil z. B. auch bei 48V oder 24V so gut wie keine üblichen Verbraucher betrieben werden. Also sind immer POL-Wandler (Point of Load) erforderlich, die dann nahe am Verbraucher sitzen und für einen hohen Gesamtwirkungsgrad sorgen. Ohne die POL-Wandler ist ein DC-Netz ohnehin nicht realisierbar. Eine noch höhere Spannung ist sicher nicht sinnvoll, weil dafür erstens kaum Wandler zur Verfügung stehen bzw, zu teuer sind und zweitens die Spannung für den Menschen gefährlich wird! | |||
Ein Argument könnte aber auch die zweite Bordspannung von 48V sein, die sich in modernen Fahrzeugen immer mehr durchsetzt. Wenn die Industrie sich auf 48V für ein DC-Netz festlegt, könnten alle dafür designten Geräte auch im Auto verwendet werden! | |||
(weitere Argumente ausarbeiten) | (weitere Argumente ausarbeiten) | ||
Spannung muss noch festgelegt werden! | Spannung muss noch festgelegt werden! | ||
== Komponenten des DC-Netzes == | |||
=== Zentrales Netzteil (Netzversorgung) === | |||
(wird noch erstellt) | |||
=== Zentraler Verteiler === | |||
(wird noch erstellt) | |||
=== Zwischenverteiler === | |||
(wird noch erstellt) | |||
=== Mess- und Steuermodule === | |||
(wird noch erstellt) | |||
=== Spannungswandler === | |||
(wird noch erstellt) | |||
=== DC-Steckdosen === | |||
(wird noch erstellt) | |||
=== Akkuspeicher === | |||
(wird noch erstellt, zweitrangig) | |||
=== Photovoltaik === | |||
(wird noch erstellt, zweitrangig) | |||
== Verkabelung im Space == | |||
= Testeinrichtungen = | |||
2 programmierbare 2-Quadranten-Netzteile (HP6632B, 0-20V/0-5A; HP6633B 0-50V/0-2A), 1 ("noch") nicht programmierbare Elektronische Last Zentro ELA 200 bei Hendrik können für Laborversuche an Wandlern und Batterien benutzt werden. Software zur Automatisierung bestimmter Tests entsteht gerade um die Wandler unter "vorhandenes Material" zu testen. Zu diesen Tests gehören u.a. die Wirkungsgradbestimmung von Wandlern bei realisierbaren Lastfällen sowie Kapazität und Innenwiderstand von Speicherbatterien. | |||
= Subnetz Funk = | |||
Im Rahmen der Notfunktauglichkeit der Amateurfunkstelle erhält diese ein isolierbares 12V-Subnetz. Dieses verfügt über eigene Speicherkapazitäten um Stromausfälle zu überbrücken. Versorgung nur für Funkgeräte und ggf. 1 Computer. Derzeit sind dafür 2 SLA Akkumulatoren a 17 Ah vorhanden. | |||
= Subnetz Tür = | |||
Um Mitgliedern Zutritt auch im Falle eines Stromausfalls zu ermöglichen erhält die Automatiktür ebenfalls ein 12V-Subnetz um zumindest kurze Ausfälle zu überbrücken. | |||
= Material = | = Material = | ||
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== Vorhandenes Material == | == Vorhandenes Material == | ||
* 1-2 Bricks 24V/9A auf 48V/3A (Hendrik) | * 1-2 Bricks 24V/9A auf 48V/3A: Ca. 83% Effizienz bei 1A Stromentnahme, Ruhestrom 75 mA bei 24V. (Hendrik) | ||
* Baugruppe mit 2 Bricks, 48V nach 12V und 48V nach 5V, jeweils 200W (Hendrik) | * Baugruppe mit 2 Bricks, 48V nach 12V und 48V nach 5V, jeweils 200W (Hendrik) | ||
* Kasten für Bleigelakku | |||
* Solarzellen könnten z. V. gestellt werden (Herbert) | * Solarzellen könnten z. V. gestellt werden (Herbert) | ||
* 2 neue PKW-Akkus (12V) könnten z. V gestellt werden (Herbert) | * 2 neue PKW-Akkus (12V) könnten z. V gestellt werden (Herbert) | ||
* Diverse 12V SLA Akkus | |||
* Schaltnetzteil 48V/4A (Test und ggf. Niederlast-NG), Hersteller ELTEK hat uns freundlicherweise Handbuch mit Belegung überlassen | |||
* eine umfangreiche Sammlung an Ideen für DC-Net hat sich über Jahre angesammelt (Herbert) | * eine umfangreiche Sammlung an Ideen für DC-Net hat sich über Jahre angesammelt (Herbert) | ||
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|30.10.2017||Hendi|| Wikiseite angelegt | |30.10.2017||Hendi|| Wikiseite angelegt | ||
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|31.10.2017||Herbert|| ergänzt und | |31.10.2017||Herbert|| ergänzt und Punkte zugefügt | ||
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|07.04.2018||Hendrik|| ELTEK-Netzgerät ausprobiert, Grundfunktionen OK | |||
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[[Kategorie:Nachhaltigkeit]] | |||