Konzeption eines für Festivals geeigneten wiederaufladbaren 12-V-Stromversorgungssystems – Teil 1: Einführung

Planung zur netzunabhängigen Gestaltung des Red Tin- und Outdoor-Soundsystems und Beginn der Arbeiten durch Auswahl der passenden Akkus und Solarmodule.

In den letzten Monaten habe ich mein DJ-System in einem roten Werkzeugkasten und ein passendes Soundsystem entwickelt. Beide werden mit 12 Volt betrieben und sind für Festivals und temporäre Veranstaltungsorte vorgesehen. Jetzt benötige ich ein tragbares, wiederaufladbares Stromversorgungssystem, um sie zu ergänzen.

Der Plan ist, dass zum Laden eine Art Akku und ein Solarmodul verwendet werden. Das System muss nicht nur tragbar sein, sondern auch Wasser und Matsch standhalten. Außerdem kam mir in den Sinn, dass es ein Pluspunkt wäre, wenn es neben seiner eigentlichen Funktion auch noch ein oder zwei Mobiltelefone aufladen könnte.

Recherche: Was gibt es schon?

Ich begab mich auf die Suche nach einer passenden Lösung und fand heraus, dass es eine große Menge an Informationen über haustechnische Solarstromanlagen gibt, die hauptsächlich von Personen stammen, die einem eine Reihe von Solarmodulen zur Montage auf dem eignen Dach verkaufen möchten. Es gab auch einige Informationen zur Verwendung für Wohnwagen und Boote und obwohl die 12-Volt-Vorgabe damit erfüllt wäre, war keine der gefundenen Optionen auch nur annähernd tragbar. Ich musste also in den sauren Apfel beißen und mich selbst an die Konzeption wagen.

Wie viel Strom?

Ich musste herausfinden, wie viel Strom das Red Tin- und das Soundsystem über zwei oder drei Stunden verbrauchen würden und welche Art von Ladung ich von einem Solarmodul in einem typischen britischen Sommer erwarten kann.

Ich habe das Datenblatt des UDOO x86 – dem Single Board Minicomputer, der die Grundlage des Red Tin-Systems bildet – mit Angaben zum Stromverbrauch. Das Gleiche gilt für die USB-Soundkarte, die einen separaten 12-V-Eingang nutzt, anstatt über USB mit Strom versorgt zu werden. Für den installierten Bildschirm gibt es nur die Angabe, dass er mindestens ein 2-A-Netzteil benötigt. Außerdem habe ich das Red Tin-System mit LEDs, dem NuTube-Vorverstärker und einem Lüfter ausgestattet, die alle aber nur wenig Strom verbrauchen sollten.

Dann ist da noch das Soundsystem. Auch hier gibt es Datenblätter für die Verstärker, womit ich ihren Stromverbrauch schätzen könnte.

Nachdem ich all das zusammengetragen hatte, dachte ich, es sei klüger, konkrete Messungen vorzunehmen. So weiß ich genau, womit ich es zu tun habe, und stehe am Ende nicht mit einer Lösung da, die 30 Minuten lang Strom liefert und mich dann im Stich lässt, wenn die Party gerade losgeht.

Ich schloss das Red Tin-System an ein 12-V-Netzteil und ein digitales Tischmultimeter an, um genaue Messwerte zu erhalten. Ich starte den Computer und das Betriebssystem. Das Red Tin ist ein Doppel-Bootsystem mit Ubuntu und Windows 10 und ich beschloss, Windows zu laden, weil das meiner Meinung nach mehr Strom verbrauchen würde und ich mir ein Bild vom Worst-Case-Szenario in Hinsicht auf den Stromverbrauch machen wollte. Ich bemerkte sofort, wie der Stromverbrauch stieg, als ich das Betriebssystem und dann die DJ-Software startete. Ich prüfte das System auf Herz und Nieren, indem ich verschiedene Titel lud und abspielte – von Country über Punk bis hin zu Dance Music. Der Stromverbrauch lag durchschnittlich bei 1,5 A und erreichte einen Höchstwert von 2 A.

Ich wiederholte den Vorgang mit dem angeschlossenen Soundsystem und maß dieses Mal den Stromverbrauch für die Verstärker. Dabei ergab sich ein durchschnittlicher Messwert von ca. 500 mA, mit einem Höchstwert von 1 A bei Dance Music mit viel Bass bei fast voller Lautstärke.

Angesichts der oben genannten Beobachtungen kam ich zu dem Schluss, dass ich für meine Berechnungen 2,5 A als vorsichtige Schätzung verwenden konnte. Das bedeutete, dass ich mit einem 12-Ah-Akku eine Wiedergabezeit von knapp unter 5 Stunden erzielen würde.

Auswahl eines Solarmoduls

Ich musste auch sicher sein, dass das gewählte Solarmodul die Akkus während eines durchschnittlichen Sommertages aufladen kann. Der Konsens scheint zwischen 4 und 6 Stunden Sonnenschein für einen durchschnittlichen britischen Sommertag zu schwanken. Daher scheint es sinnvoll, für meine Berechnungen den Mittelwert 5 anzusetzen.

Ich habe gelernt, dass für Modulbeurteilungen immer Testbedingungen von 1.000 W/m² und 25 °C zugrunde gelegt werden. Unter diesen Testbedingungen erzeugen alle 10-W-Module 10 W pro Stunde, doch unter anderen Bedingungen variiert die Leistung. Wenn ich von 5 Stunden Sonnenschein am Tag ausgehe, würde ein 10-W-Modul unter günstigen Bedingungen 50 Wattstunden erzeugen.

Nachdem ich angefangen hatte, mich über Solarmodule zu informieren, wurde mir klar, dass ich auch einen Solarladeregler benötigen würde.

Ein Regler verfügt über eine Reihe von Funktionen: Er verhindert, dass die Akkus überladen werden, wenn die Module zu viel Spannung erzeugen, wodurch die Akkus schwer beschädigt werden oder sogar explodieren könnten. Außerdem verhindert er, dass der Strom vom Akku zurück in das Modul fließt, wenn es dunkel wird und das Modul keinen Strom mehr erzeugen kann.

Nachdem ich alle Optionen recherchiert und in Anbetracht des unvorhersehbaren britischen Wetters und der Art der erforderlichen Stromquelle alles bestmöglich berechnet hatte, stieß ich auf ein faltbares Solarmodul, das tragbar war und zudem über einen integrierten Regler verfügte. (888-3695) . Das sah mir definitiv nach einer guten Option aus.

Wie geht es weiter?

Im nächsten Beitrag möchte ich das System als robuste, tragbare Einheit zusammensetzen. Für die Musikfestivals in diesem Sommer ist es vielleicht schon zu spät, doch vor Kurzem hatten wir die erste Planungssitzung für die Festivalbühne, an deren Aufbau ich mich nächstes Jahr beteilige. Daher ist mein Kopf bereits im Festival-Planungsmodus.