Ladezustandsanzeige für Solarspeicher (LZA)

Aktenzeichen 21540/01
Zusammenfassung / Abstract: Dateigröße: 0.06 MB | Zuletzt geändert: 11.08.2009
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Projektträger: Andreas RummelSachverständiger für Solartechnik
Im Kampe 6
31832 Springe
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Telefon: 0511/8076262
Internet: -
Bundesland: Niedersachsen
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Da die solare Wärmetechnik derzeit nur ein Nischendasein führt, müssen neben technischen und wirtschaftlichen besonders emotionale Hemmnisse abgebaut werden. Nützlich wäre, wenn der Solaranlagenbesitzer dem Besucher im Wohnbereich mal eben zeigen könnte, wie viel solare Wärme im Speicher zur Verfügung steht. Ein Messgerät für Solarspeicher, das die Temperaturen über die gesamte Bauhöhe erfasst und in einer nicht-numerischen Anzeige darstellt, wäre dafür ideal. Eine LZA bietet zudem auch eine verbesserte Funktionskontrolle, denn sie zeigt die Funktion der Solaranlage im Blickfeld des Nutzers und nicht, wie bisher als Teil des Reglers, im Haustechnikraum. Die LZA soll als Stand-Alone-System ohne Eingriff in hydraulische oder elektrische Komponenten installiert werden können und bei Fertigung in größeren Stückzahlen (>3.000) zu einem Zielpreis von ca. 100.- EUR erhältlich sein.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten teilen sich in drei Phasen auf: 1. Entwicklung eines Funktionsmodells, 2. Anpassung der Messtechnik an marktübliche Speicher und 3. Produktdesign der Bauteilgruppen und Produktionsvorbereitung.
zu 1. Aufgrund des angestrebten Konzeptes Messdatenerfassung im Heizraum -> Messdatenvisualisierung im Wohnraum wurden hard- und softwaremäßig zwei Funktionseinheiten entwickelt, die über eine Funkverbindung Daten miteinander austauschen. Für die Anzeigeeinheit wurde als beste Darstellungsform die optische Anzeige der Temperaturen über zweifarbige LEDs (rot, blau) gefunden und detailliert ausgearbeitet.
zu 2. Damit die LZA an diversen marktüblichen Speichern und auch nachträglich zur Anwendung kommen kann, wurde die Sensorik zur Erfassung der Temperaturen in zwei Varianten entwickelt:
a.) eine Standardsensorkette für abnehmbare Speicherisolierungen bzw. Erstausrüstung der Speicher,
b.) eine Abzweigsensorkette für fest isolierte Speicher bzw. nachträgliche Montage
Nach Durchführung und Bewertung von Messungen wurden geeignete Befestigungstechniken für beide Varianten gefunden. Zur Montage der Abzweigsensorkette wurde zusätzlich ein Spezialwerkzeug zur schnellen und sicheren Montage entwickelt.
zu 3. Auf Basis der technischen Anforderungen wurde die Designarbeit durchgeführt. Die aus den Entwurfsstudien gewählte Variante wurde in mehreren Schritten detailliert ausgearbeitet. Mit den vollständigen 3D-Konstruktionsdaten wurden Prototypen der Gehäuse erstellt und mit den elektronischen Baugruppen zu voll funktionsfähigen Modellen komplettiert. Das Projekt endete mit der Aufstellung aller bei der Produktion der LZA anfallenden Kosten.


Ergebnisse und Diskussion

Das Projekt wurde insgesamt erfolgreich durchgeführt. Es ist gelungen, alle technischen Probleme zu lösen, die sich zu Beginn des Vorhabens gezeigt haben. Auf Basis verfügbarer Komponenten wurde eine neuartige Messtechnik speziell für den Einsatz an Wärmespeichern entwickelt, die besonders kostengünstig ist. So können pro Speicher acht Messstellen realisiert werden, um das Wärmeangebot des Speichers ausreichend genau zu erfassen (3K Messtoleranz). Es hat sich allerdings herausgestellt, dass auf Grund des vielfältigen Speicherangebotes auf dem Markt eine Universal-Sensorkette nicht ausreicht, um alle Montageanforderungen zu erfüllen. Für fest isolierte Speicher bzw. zur Nachrüstung ist daher zusätzlich eine Abzweig-Sensorkette entwickelt worden, deren Sensoren von außen durch die Isolierung an die Behälterwand geführt werden. Für diese Montageform wurde zudem ein Spezialwerkzeug entwickelt.
Für die Anzeige der Messwerte wurde eine optische Darstellung mit zweifarbigen LEDs (rot, blau) entwickelt. Diese mäßig exakte, aber einfache Art ermöglicht es, alle acht Messwerte so darzustellen, dass auch technische Laien (z. B. Kinder) sofort und auf einen Blick den wärmetechnischen Ladezustand des Speichers gut erkennen können. Die Einfachheit und Klarheit dieser Darstellung hat zwar messtechnische Grenzen (nur 5 Farbstufen bzw. Temperaturbereiche), besticht aber durch optische Wirkung bei ausreichend genauer Aussage.
Die Datenübertragung zwischen Messwertaufnahme (Sender) und Anzeigeeinheit (Empfänger) wurde mit einer Funkstrecke realisiert. Die Stromaufnahme aller Komponenten konnte so stark minimiert werden, dass beide Einheiten netzunabhängig arbeiten. Durch mehrfache Optimierung aller elektronischen Komponenten kann nun mit je zwei handelsüblichen Mignonzellen mit einer Mindestbetriebsdauer von einem Jahr gerechnet werden.
Ein wesentliches Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer kostengünstigen Lösung, die als Serienprodukt dem Verbraucher für ca. 100 Euro angeboten werden kann. Nach der Kalkulation zum Abschluss des Projektes wird dieses Ziel insofern erreicht, als dass die Produktionskosten der LZA deutlich unter 50 Euro liegen können. Unter Berücksichtigung der schon jetzt identifizierten Kostensenkungspotenziale lassen sich die Kosten ggf. noch so weit senken, dass auch Hersteller und Großhändler bei marktüblichen Margen beliefert werden könnten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Vor der ersten Veröffentlichung haben der Kooperationspartner Ing.-Büro Fleiss und der Bewilligungsempfänger Vorrichtung und Verfahren zum Patent angemeldet.
Mit einer Posterpräsentation auf dem 15. Symposium Solarthermie in Bad Staffelstein wurden die Projektergebnisse erstmals dem Fachpublikum vorgestellt. In einem fünfseitigen Beitrag zum Tagungsreader wurden Projektinhalte und -verlauf genauer dargestellt, als es auf dem Poster möglich war. Mit einem Kurzvortrag wurde auf das Poster hingewiesen. Für die Interessenten unter den Teilnehmern des Symposiums wurde eine Info-Postkarte erstellt, die kurz und prägnant die Vorzüge der Anzeigeneuheit dar-stellt. Die Präsentation auf dem Symposium hatte zwei Meldungen in der Fachpresse zur Folge.
Im Rahmen der Intersolar2005 in Freiburg wurden Kontakte vertieft, die sich in Bad Staffelstein ergeben haben und weitere Kontakte zu Herstellern geknüpft. Im August und September werden daraufhin konkrete Gespräche mit potenziellen Produktions- bzw. Vertriebspartnern geführt.
Eine weitere Präsentation in Vortragsform ist auf der Fachtagung für Architekten und Ingenieure im Rahmen der Solarfachmesse Soltec am 2. September 2005 terminiert.
Ergänzend dazu wurde die LZA zum Wettbewerb Wuppertaler Energie- und Umweltpreis 2005 einge-reicht.


Fazit

Das Produkt LZA konnte im Rahmen des Vorhabens soweit entwickelt werden, dass sehr gute Grundlagen für eine Serienfertigung vorhanden sind. Die Projektergebnisse sind so konkret, dass substanzielle Gespräche mit potenziellen Produktions- bzw. Vertriebspartnern geführt werden. Nach Abschluss des Projektes zeigt sich noch ein weiterer Entwicklungsbedarf in Bezug auf die Sensorkette zur Nachrüstung bzw. für fest isolierte Speicher. Zudem sind noch Verbesserungspotenziale zur Senkung der Produkti-onskosten auszuschöpfen.
Vorbehaltlich eines positiven Verlaufs der o. g. Gespräche und einer erfolgreichen Finanzierung kann mit einer Markteinführung im Frühjahr 2006 gerechnet werden.

Förderzeitraum: 17.12.2003 - 31.03.2005 (1 Jahr und 3 Monate)
Fördersumme: 34.485,00
Förderbereich: I.2.1
Themengebiet: Umwelttechnik
Stichworte: Umweltforschung, Klimaschutz
Publikationen:
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