a) Eine einzelne Solarzelle liefert 1,2 V.
Ich rechne:
n = 30V / 1,2V = 25
Ich muss also 25 Solarzellen zusammenschalten.
Damit sich die Spannungen addieren muss ich die Solarzellen in Reihe zusammenschalten.
b) Eine Solarzelle liefert 0,36A. Für 4A benötige ich also folgende Anzahl:
n = 4A / 0,36A = 11,1111.
Ich benötige also mindestens 12 Solarzellen, die parallel zueinander geschaltet sind.
Ein SOlarzelle liefert maximal folgende Leistung:
P = U I = 1,2V 0,36A = 0,432W.
Für eine Leistung von 300W benötige ich also folgende Anzahl an Solarzellen:
n = 300W / 0,432W = 694,444
Ich benötige also mindestens 695 Solarzellen.
Da eine Spannung von 40V erreicht werden soll, muss ich mindestens folgende Anzahl in Reihe schalten:
n = 40V / 1,2V = 33,3333
Ich muss also mindestens 34 Solarzellen in Reihe schalten.
Um die 300W zu erreichen muss ich folgende Anzahl von Reihenschaltungen parallel schalten:
n = 695 / 34 = 20,44
Ich benötige also 21 Reihen zu je 34 Solarzellen für diese Solaranlage.
d) Diese Anlage kann folgende Werte erzielen:
Umax=1,2V 34 = 40,8V
Imax=0,36A 21 = 7,56A
Pmax=40,8V 7,56A = 308,448W
a) 8Mrd. Menschen benötigen eine Energiemenge von:
8.000.000.000 4.000.000 (30 30) J = 1,152 E20 J
Dies entspricht einer notwendigen Dauerleistung von mindestens:
P = W/1a = 1,152 E20 J / (60 60 24 365 s) = 3,653 E12 W
b) Bei einem Wirkungsgrad von 20% muss die fünffache Menge an Sonnenenergie aufgefangen werden. Da dies nur an 6h pro Tag möglich ist benötigt man nochmals die dreifache Menge.
Pbenötigt= 15 3,653 W = 5,48 E13 W oder 54,8 TW
b) Da jede Solarzelle 0,432W liefert benötigt man folgende Anzahl:
1,268 E14 Stück.
Jede Solarzelle hat eine Fläche von 16E-4m2. Damit benötigen wir folgende Fläche:
A = 16 E-4 m2 1,268 E 14 = 2,03m2 = 202.880 km2
Das sind 56,8% der Fläche Deutschlands oder 2,25% der Fläche der Sahara.