UNIVERZITET U TUZLIMAŠINSKI FAKULTETODSJEK: MEHATRONIKAPREDMET: VIRTUALNI DIZAJN

S E M I N A R S K I R A D

Javni solarni punjač

Ime i prezime: Admir Omerovic Predmetni profesor: Dr.sc. Fikret Alić, doc.Br. Indeksa: III-258/10Datum: 17.08.2013.

SADRŽAJ

UVOD 3.

1. STANJE TEHNIKE 3.

2. PRIJEDLOG NOVOG DIZAJNA 4.

2.1 Kako funkcioniše ? 4.

3. MEHATRONIČKI SKLOP – Blok shema i diagrami 5.

4. SPECIFIKACIJE UGRADBENIH KOMPONENTI 9.

4.1 Solarni panel 9.

4.2. Akomulator 10.

4.3. Univerzalni punjač za mobilni uredjaj 11.

4.4. Klupe za korisnike javnog solarnog punjača 11.

5. EKONOMSKA OPRAVDANOST 12.

8. NEDOSTATCI PREDLOŽENOG DIZAJNA I KORACI KA OPTIMIZACIJI

12.

9. ZAKLJUČAK 13.

10. LITERATURA 14.

2

UVOD

Kako živimo u digitalno povezanom svijetu svestrane i neprestalne komunikacije, broj mobilnih telefona i ostalih multimedijalnih prenosivih uređaja svakim danom raste. Svi ti uređaji zahtjevaju energiju za rad, a prazna baterija je neprijatna i česta pojava.

1. STANJE TEHNIKE

Kao što je objašnjeno u uvodu ovog seminarskog rada, broj mobilnih uređaja je sve veći pa i potreba za punjenjem tih aparata postaje sve veća. Trenutno se moze naći u prodaji punjači telefonske baterije takvi da se dopuna vrši uključivanjem na napon kućne struje. Isto tako mobilni uređaj možemo puniti i u našim automobilima ili računarima.

Slika 1: Punjač za mobilni uređaj Slika 2: Autopunjač za mobilni uređaj

Slika 3: Autopunjač za mobilni uređaj Slika4: Usb punjač za mobilni uređaj

3

2. PRIJEDLOG NOVOG DIZAJNA

Javni solarni punjac predstavlja punjač za prenosive uređaje koji se trajno postavlja na prometnim javnim mjestima kao što su ulice, parkovi i trgovi. Na ovaj način je prolaznicima omogućeno da besplatno dopune baterije svojih prenosivih uređaja energijom Sunca i to onda kada im je najpotrebnije: kada su daleko od svojih domova, a baterije telefona su im prazne.

2.1. Kako funkcioniše ?

Javni solarni punjač sadrži ugrađene solarne panele pomoću kojih energiju Sunca pretvara u električnu energiju. Kako se ova energija skladišti u akumulatorskim baterijama, sunčano vrijeme nije neophodno da bi se uređaj mogao koristiti. Javni solarni punjač čuva prikupljenu energiju, pa se korisnik i u slučaju tmurnog vremena i noću može „poslužiti Suncem”.Sama upotreba ne može biti jednostavnija. Samo sjedite na ugrađene klupe, utaknite mobilni telefon, multimedijalni uređaj ili neki sličan prenosivi uređaj u odgovarajući nastavak za vaš uređaj i pritisnite taster za početak punjenja. Maksimalan interval punjenja je 15 minuta, nakon čega možete ponovo pritisnuti taster i započeti nov interval. Tokom noći, javni solarni punjac koristi štedljivo i energetski efikasno osvetljenje, tako da je Javni solarni punjač bezbjedno koristiti čak i po mraku.

Slika 5: Funkcija javnog solarnog punjača

4

3. MEHATRONIČKI SKLOP – Blok shema i dijagrami

Blok shema mehatroničkog sklopa izrađena je u MATLAB Simulink verzija 7.4. Simulacijom sklopa dobiveni su i svi potrebni dijagrami – grafici za sagledavanje ponašanja sklopa kad je u funkciji.

Simulink, razvijen od MathWorks-a, je alat za modeliranje, simulaciju i analiziranje dinamičkih sistema veće domene korištenjem programskog jezika koji je baziran na grafičom toku podataka. Primarni interfejs je grafički blok diagram sa alatima i podešivim bibliotekama blokova. On omogućava nam usku povezanost sa ostatkom MATLAB okruženja i može biti upravljan iz MATLAB-a. Simulink je široko korišten u teoriji kontrole i procesiranju digitalnih signala za simulacije više domene i za dizajn baziran na modelu.[15]

U nastavku je prikazan model i njegovi dijelovi kao i rezultati prikazani grafikonima. U model su unešene karakteristike postojećih elemenata koje smo odabrali za naš proizvod.

Shema postrojenja

5

Punjenje uređaja

Solarni paneli

Rasvjeta

6

Raspoloživa energija sistema

Potrošnja za punjenje uređaja

7

Potrebna energija za rasvjetu

Energija sa panela

8

4. SPECIFIKACIJE UGRADBENIH KOMPONENTI

4.1 Solarni panel

Fotonaponska ploča ili solarni panel se sastoji od grupe sunčevih ćelija (fotonaponska ćelija), kojih je najčešće oko 36, serijski povezanih, stvarajući module nominalnog napona od 12 V. Svaki pojefini fotoelektrični članak ima maksimalni izlazni napon od 600 do 700 mV, pa se fotoelektrični članci serijski povezuje stvarajući module nominalnog napona od 12 V. Snaga koju proizvodi jedan fotonaponski članak je relativno mali, pa se u praksi više članaka povezuju u grupu čime se formira fotonaponska ćelija, a više fotonaponskih ćelija čini jedan fotonaponski modul ili solarni panel ili fotonaponsku ploču. Kada se poveže više sunčevih panela dobije se polje fotonaponskih ploča, koji je dio solarne fotonaponske elektrane.

Slika 6: Solarni panel

Fotonaponska ploča napravljena je tako da se, kada je osvijetlimo, na njezinim krajevima javlja elektromotorna sila (napon). Kada se fotonaponska ploča (PN-spoj) osvijetli, apsorbirani fotoni proizvode parove elektron - šupljina. Ako apsorpcija nastane daleko od PN-spoja, nastali par ubrzo se rekombinira. Međutim, nastane li apsorpcija unutar ili u blizini PN-spoja, unutrašnje električno polje, koje postoji u osiromašenom području, odvaja nastali elektron i šupljinu – elektron se giba prema N - strani, šupljina prema P - strani. Takvo skupljanje elektrona i šupljina na odgovarajućim stranama PN - spoja uzrokuje elektromotornu silu na krajevima ćelije. Kada se ćelija osvijetli, kontakt na P - dijelu postaje pozitivan, a na N - dijelu negativan.

9

Ako su kontakti ćelije spojeni s vanjskim trošilom, poteći će električna struja. Kada je fotonaponska ploča spojena s vanjskim trošilom i osvijetljena, u ploči će zbog fotonapona nastajati fotostruja, te će vanjskim trošilom teći električna struja, jednaka razlici struje diode i fotostruje.

4.2 Akomulator

Akumulator spada u sekundarne galvanske elemente, tj postoji mogućnost da se puni i da se ponovo troši za razliku od primarnih kao što su običnebaterije. U olovnom akumulatoru negativan pol predstavlja olovo a pozitivan olovo dioksid, i ove elektrode su zaronjene u 30% koncentriranu sumpornu kiselinu koja je jak elektrolit. Javlja se razlika u potencijalu pri čemu nastaje električni napon. Pri spajanju polova preko nekog električnog potrošača dolazi do toka električne struje odnosno do toka elektrona od negativnog prema pozitivnom polu akumulatora. Oslobađanjem elektrona, negativni pol (anoda) se troši i elektroni preko potrošača prelaze na pozitivni pol (katoda) na kojem vlada manjak elektrona. Pri izjednačenju broja slobodnih elektrona na oba pola, akumulator je prazan. Ponovno punjenje sprovodi se punjačima, koji preusmjeravaju tok atoma u suprotnom smjeru te tako dolazi do ponovne razlike u broju slobodnih elektrona. Za razliku od kondenzatora koji električnu energiju mogu pohraniti bez hemijskih reakcija, akumulatori su grupa ćelija u kojima kao rezultat hemijskih reakcija nastaje električna energija.

Slika 7: Izgled akomulatora

Slika 8: Izgled akomulatora

10

4.3 Univerzalni punjač za mobitel

Slika 9: Univerzalni punjači Slika 10: Univerzalni punjači

Univerzalni punjač za mobitel ili drugi uređaj bi bio spojen na napon solarnog javnog punjača te kao takav služio korisnicima da pune baterije svojih uređaja.

4.4 Klupe za korisnike javnog solarnog punjača

Slika 11: Klupa za korisnike Slika 12: Klupa za korisnikeKlupe bi služile za odmor korisnicima solarnog javnog punjača, dok se njihovi uređaji pune. Bile bi postavljene uz solarni javni punjač te izgledale kao dio tog sistema.

11

5. EKONOMSKA OPRAVDANOST

Kada je riječ o ekonomskoj opravdanosti, solarni javni punjač bi bio besplatan za korištenje jer radi na principu obnovljivih izvora i nema smisla naplaćivati takve usluge. No važno je za spomenuti da je velika ušteda koristiti solarni javni punjač nego koristiti punjač kod svoje kuće.Punjači u javnom solarnom punjaču su u proseku 4 puta efikasniji od običnih, pa se troši značajno manje energije prilikom punjenja. Poređenja radi, kada bi svi ljudi u Bosni svoje telefone punili na javnom solarnom punjaču, ušteđenom energijom bi se moglo napajati preko 4.000 porodica.

6. NEDOSTACI PREDLOŽENOG DIZAJNA I KORACI KA OPTIMIZACIJI

Kao i svaki mehatronički sklop i ovaj javni solarni punjač ima svoje nedostatke. Naime glavni nedostatak je taj što ovaj uređaj bi koštao mnogo novaca ali napomenimo da to ne kupuje pojedinac nego npr. veliki gradovi koji imaju dosta stanovnika. Moramo istaći i još jedan nedostatak a to je da je ovaj uređaj sklon vandalizmu od strane vandala koji bi nastojali oštetiti i otuđiti dijelove solarnog javnog punjača. No i zato postoje ustanove koje bi nadgledale i pratile korištenje ovog uređaja bez da se načini šteta i otuđenje dijelova uređaja.Solarni javni punjač je idealni uređaj za svaki grad i u budućnosti će se početi koristiti u velikim količinama, no naš zadatak jeste da unaprijedimo ovaj uređaj kako bi imao još bolju funkciju. Moje mišljenje jeste da uz javni solarni punjač postavimo i wifi ruter te dovedemo internet konekciju kako bi korisnici dok pune svoje uređaje mogli koristiti besplatni internet.

12

7. ZAKLJUČAK

Javni solarni punjač čini da obnovljivi izvori energije budu dostupni svim ljudima i na jednostavan način ukazuje na prednosti koje svaki pojedinac može da ima od korišćenja obnovljivih izvora energije. Umesto da su bombardovani suvoparnim činjenicama i brojkama „zelenog lobija”, korisnici jacnog solarnog punjača imaju priliku da osete praktičnu vrednost ovog ekološkog koncepta.Javni solarni punjač služi kao idealno mesto za sastajanje i predah u centru grada kao i na drugim javnim mestima, tako da pored punjenja prenosivih uređaja, korisnici mogu da napune i „svoje baterije”. Svaki javni solarni punjač ima ugrađenu klupu za sjedenje, nadstrešnicu u slučaju loših vremenskih prilika i punjače za razne tipove mobilnih telefona i sličnih prenosivih uređaja.Pored toga što koristi 100% „čistu” energiju, dobijenu direktno od Sunca, javni solarni punjač je veoma efikasan sistem u pogledu maksimalne iskorišćenosti prikupljene energije.

13

Popis slika

Slika 1. Punjač za mobilni uređaj 3Slika 2. Autopunjač za mobilni uređaj 3Slika 3. Autopunjač za mobilni uređaj u autu 3Slika 4. USB punjač za mobilni uređaj 3Slika 5. Funkcija javnog solarnog punjača 4Slika 6. Solarni panel 9Slika 7. Izgled akomulatora 10Slika 8. Izgled akomulatora, funkcija 10Slika 9. Univerzalni punjač 11Slika 10. Univerzalni punjač 2 11Slika 11. Klupa za korisnike 11Slika 12. Klupa za korisnike 2 11

LITERATURA:

1. www.wikipedia.com

14