Die Mini-USB-Inselanlage

Inselanlagen sind Photovoltaikanlagen für eine Stromversorgung von Gebäuden und technischen Anlagen, die keinen Anschluss an das öffentliche Stromnetz haben. In Deutschland finden sich diese Inselanlagen z.B. bei Parkuhren oder an der Autobahn für Anzeigetafeln oder Geschwindigkeitsmessanlagen, in Kleingärten oder auch bei Wohnmobilen. In vielen Regionen Afrikas oder Lateinamerikas existieren Gebiete ohne Stromnetz, hier dienen PV- Inselanlagen zur Stromversorgung von Gebäuden, Dörfern, Anlagen (z.B. Handy- Funkmasten).

Technisch basieren diese Anlagen in der Regel auf dem 12V- DC- System, sie bestehen aus Solarmodulen, Laderegler, 12V- Akkus.

Die bei NILS- ISFH oder bei SUNdidactics eingesetzte Mini- USB- Photovoltaik- Inselanlage basiert auf dem 5V / 3,7 V DC-System und nutzt die weltweit eingesetzte USB- Mikro-USB- Ladetechnik für Smartphones und Tablets.
Alle verwendeten Geräte verwenden die bekannten USB- A- Stecker und Mikro- USB- Stecker. Diese preiswerten Anlagen können direkt in der Praxis verwendet werden, sie dienen jedoch mit zusätzlichen Experimentaufgaben auch zur Photovoltaik- Ausbildung von Schülerinnen, Schülern und Lehrkräften.

Die Mini- USB- Photovoltaik- Inselanlage besteht aus 2x 5W- Solarmodulen SUSE 4.51, dem DC- DC- Wandler SUSE 4.17U mit 2x USB- Ausgang, dem Powerbank- Akku 5V DC, dem Radio SUSE 4.36 USB, einer USB- Leselampe mit 8 weißen LEDs, der USB- Messtechnik für Spannungs-, Stromstärke-, Ladungsmessungen und dem Solarfahrzeug SF6USB. Zum Lieferumfang gehören noch 2 USB- Kabel, Kabel 1 mit 1x USB-A und 1x Mikro-USB, Kabel 2 mit 2x USB-A.

Ein Handy, Smartphone oder Tablet- PC kann mit dieser Anlage mit Solarstrom geladen werden. Der Powerbank- Akku oder das Smartphone hat die Laderegelungstechnik integriert, so dass der 3,7V Akku korrekt geladen wird. Für Experimente zur Ausbildung von Schülerinnen und Schülern oder zur Lehrerfortbildung gehören Experimentieranleitungen und Aufgabenblätter mit Lösungen für die Lehrkräfte.
Mit dieser Anlage können in netzfernen Gebieten tagsüber Handys, Smartphones, Tablet- PCs und Powerbank- Akkus geladen werden, nachts dient die elektrische Energie aus dem Powerbank- Akku zur elektrischen Energieversorgung. Mehrere Systeme sind bereits in Afrika in Einsatz.
Mit den beiden Solarmodulen SUSE 4.51 können mit umfangreichen Anleitungen Photovoltaik- Experimente zur Solar- Ausbildung von SchülerInnen und
Lehrkräften durchgeführt werden.

Die Komponenten der Mini- USB- Photovoltaik- Inselanlage:

1.)  20W- Solarmodul SUSE 4.42 mit 36 Solarzellen in interner Reihenschaltung, 1,5 m Anschlusskabel mit 2 Büschelsteckern 4mm, rot + schwarz, grüne Indikator- LED, stufenloser Aufsteller

2.) DC- DC- Wandler SUSE 4.17/4.17U 

mit 2x USB- Ausgang und digitaler Anzeige der Inputspannung des Solarmoduls
An den 2 USB- Ausgängen (2x USB-A-port) stehen 5V DC zur Verfügung. 

Anzeige der Modulspannung 12,5 V zwischen den USB-Ports

3.) Powerbank- Akku für 5V- Systeme

Aus Sicherheitsgründen (Brandgefahr beim Pakettransport) nicht im Lieferumfang, muss vom Besteller beschafft werden.

Der Powerbank- Akku (mit mindestens 10000 mAh) ist das Herz der Anlage, er speichert die am Tage erzeugte elektrische Energie für den Betrieb von Geräten während der Dunkelheit oder für größeren Leistungsbedarf am Tage.

4.) Solar- Radio SUSE 4.36USB

Das Radio kann am DC- DC- Wandler SUSE 4.17 oder an einem Powerbank-Akku betrieben werden.

5.) USB- Leselampe mit 8 weißen LEDs

Die Leselampe kann am DC- DC- Wandler SUSE 4.17/4.17M oder an einem Powerbank- Akku betrieben werden. Sie hat einen flexiblen Schwanenhals zur stufenlosen Ausrichtung.

6.) USB- Messtechnik

Das Messgerät mit USB-A- Eingang und USB-A-
Ausgang misst die elektrische Spannung U, die
elektrische Stromstärke I und die seit
Versuchsbeginn geflossene elektrische Ladung Q
im USB- Stromkreis. Die 3 Messwerte werden
gleichzeitig im Display angezeigt.
Im Foto wird die Spannung 5,00V, die
Ladestromstärke 0,92A und die seit Beginn des
Experiments geflossene Ladung von 11 mAh an.
Daraus lässt sich die Ladedauer berechnen.

7.) Solarfahrzeug 6USB

Das Solarfahrzeug kann sowohl am DC- DC-
Wandler SUSE 4.17/4.17M, wie auch an einem
Powerbank- Akku aufgeladen werden. Als Speicher
dienen im Fahrzeug hier 2 Superkondensatoren, die
sich schnell aufladen (30s....2min.). Das Fahrzeug
fährt schnell mit einer Ladung ca.100m weit. Das
Foto zeigt das Solarfahrzeug 6USB, angeschlossen
an den DC- DC- Wandler SUSE 4.17, der wiederum
an das Solarmodul SUSE 4.52 angeschlossen ist.

8.) 2x USB- Kabel 1x USB-A-A, 1x USB-A auf μUSB oder USB-C

Für die Durchführung von Photovoltaik-Experimenten mit dem Solarmodul SUSE 4.52 sind noch ein handelsübliches Multimeter und 2 Laborkabel notwendig, diese Komponenten sind nicht im Lieferumfang enthalten. Zum Lieferumfang gehört ein USB- Kabel mit beidseits USB-A-Stecker.
Zur Mini-USB-Inselanlage gehört eine umfangreiche Experimentieranleitung. Die Geräte- Manuals der Einzelgeräte finden Sie auf im Downloadbereich.
Optional sind gegen Aufpreis auch 2 Solarmodule für weitergehende Experimente lieferbar.