Forprosjektrapport - Høgskulen i Sogn og Fjordane
Ola Sundt Melheim (Prosjektleder) - Sigvart Hatlestad - Runar Sunnarvik - Lasse Moen AVDELING FOR INGENIØR- OG NATURFAG FORPROSJEKT TIL HOVEDPROSJKEKT 2012 (H02-300) RSOL – H02-300 Forprosjekt STUDENTRAPPORT Boks 523, 6803 FØRDE. Tlf: 57722500, Faks: 57722501 www.hisf.no TITTEL RSOL PROSJEKTTITTEL H02-300 Hovedprosjekt FORFATTARAR Lasse Moen, Runar Sunnarvik, Sigvart Hatlestad, Ola Sundt Melheim RAPPORTNR. DATO 01 16.02.2012 TILGJENGE TAL SIDER Åpen 24 pluss vedlegg ANSVARLEGE RETTLEIARAR RETTLEIARAR/syt RETLEIARARsvarlege Joar Sande, Marcin Fojcik, Olav Sandeer -Prosjektansvarlig og faglig rettleder OPPDRAGSGJEVAR Høyskolen i Sogn og Fjordane SAMANDRAG Dette er et forprosjekt til hovedprosjektet våren 2012. Hovedsaklig skal vi lage en styring til et solcellepanel. Det skal følge solen hele tiden. Denne rapporten belyser noen løsninger som det er mulig å gjøre dette på. Den inneholder også solenergi som tema generelt. SUMMARY This is a preliminary to the main project in the spring of 2012. Mainly, we will create a controller for a solar panel. It will follow the sun all the time. This report highlights some solutions that it is possible to do this. It also includes solar power as a theme in general. EMNEORD H02-300 Hovedprosjekt. Styring av et solcellepanel, webkamera, GPS, arduino, motor, mekanisk styring, bildebehandling, OpenCV, C++, Java, Processing, Solcelleteknologi, Mini PC, Solteknologi i Norge. Side 2 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse................................................................................................................................3 1.0 Sammendrag:...................................................................................................................................5 2.0 Innledning.........................................................................................................................................5 3.0 Problemstilling..................................................................................................................................5 3.1 Bakgrunn......................................................................................................................................6 3.2 Rammebetingelser........................................................................................................................6 3.2.1 Ordinære...............................................................................................................................6 3.3 Kritiske suksessfaktorar................................................................................................................6 4.0 Forskjellige løsninger:.......................................................................................................................6 4.1 Sensor løsning:..............................................................................................................................6 4.2 Webcam løsning:..........................................................................................................................7 4.3 GPS:..............................................................................................................................................7 4.4 Valg av løsning:.............................................................................................................................7 4.5 Mekanisk løsning..........................................................................................................................8 5.0 Forskjellige teknologier...................................................................................................................11 5.1 Hvor mye energi produserer en solcelle ....................................................................................13 5.2 Solenergi i Norge........................................................................................................................13 5.2.1 Hvorfor blir ikke solen fanget i Norge?................................................................................14 5.1.3 Hva må gjøres?....................................................................................................................14 5.1.4 Solfangerareal i verden........................................................................................................15 6.0 Organisering...................................................................................................................................15 6.1 Styringsgruppe:...........................................................................................................................16 6.2 Prosjektgruppen:........................................................................................................................16 6.3 Framdriftsplan............................................................................................................................16 6.4 Kontaktinformasjon om prosjekt gruppen:.................................................................................17 6.5 Tidsressurs:.................................................................................................................................17 6.6 Milepæler...................................................................................................................................18 6.7 Møteplan....................................................................................................................................18 6.8 Dokumentflyt..............................................................................................................................18 7.0 Konklusjon .....................................................................................................................................19 Side 3 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt 7.1 Avgrensinger:..............................................................................................................................19 7.2 Hovedmål:..................................................................................................................................20 7.3 Delmål:.......................................................................................................................................20 8.0 Budsjett..........................................................................................................................................20 9.0 Figur – og tabellliste.......................................................................................................................21 10.0 Referanseliste...............................................................................................................................22 11.0 Vedleggliste..................................................................................................................................23 11.1 Møte referat:............................................................................................................................23 11.2 Prosjektbeskrivelse...................................................................................................................24 11.3 Gantt-skjema............................................................................................................................28 Side 4 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt 1.0 Sammendrag: Denne forprosjektsrapporten viser hvordan hovedprosjektet skal styres og gjennomføres. Rapporten inneholder blant annet forskjellige mål prosjektgruppa har satt seg, og drøfting av ulike løsninger av problemstillingen. Prosjektet går ut på å lage en styring av et solcellepanel som følger sola både horisontalt og vertikalt etter solens bane på himmelen. Målet med dette er at solcellepanelet skal stå i vinkel mot solen, slik at solcellene får mest mulig effekt ut i fra sollyset. For å styre panelet, skal det brukes et webkamera med bildebehandling. Kameraet skal kunne gjenkjenne sola gjennom et bildegjenkjenningsprogram. Webkameraet står plassert vinkelrett med solcellepanelet, slik at når solen står i senteret av bildet er solcellepanelet i optimal posisjon mot sola. Vi skal også bruke GPS for å finne sola, kameraet er der for å finjustere posisjonen. Vi har laget en provosorisk modell av prototypen i Lego, senere i prosjektet skal vi laga en fullskala mekanisk prototype. I begynnelsen av forprosjektet tenkte gruppa på en enklere løsning av den praktiske delen, og en større teoretisk del. Etterhvert som idèene kom på bordet, såg gruppen at den praktiske delen ble mye større og omfattende enn i den tidligere fasen av prosjektet. Dette er noe gruppa er fornøyd med, da prosjektet blir mer rettet mot automasjon. Hovedprosjektet skal uansett inneholde en teoretisk del, men i litt mindre omfang enn tidligere antatt. Denne skal omhandle noen av de forskjellige typer solencelleteknologier som finnes, og som er under utvikling. Rammene rundt den teoretiske delen står i denne forprosjektrapporten. 2.0 Innledning Dette er en forprosjektrapport for hovedprosjekt ved Høgskolen i Sogn og Fjordane, avd. Førde ingeniørfag våren 2012. Prosjektet gir 20 studiepoeng og går over ca. 7 uker. Forprosjektet er en viktig periode før en begynner på hovedprosjektet. Det skal fastslå om prosjektet er mulig å gjennomføre innenfor gitte rammer. Prosjektgruppen Rsol består av Ola Sundt Melheim, Sigvart Hatlestad, Runar Sunnarvik og Lasse Moen. Prosjektansvarlig Joar Sande. Veiledere er Olav Sande og Marcin Fojcik. Vi skal konstruere en prototype styring som følger sola vertikalt og horisontalt. Styringene bør være enkel, sikker, billig og ha et lite strømforbruk. Gruppa skal også sette seg inn i solcelle-energi som tema. 3.0 Problemstilling Den tenkte sitasjonen er et solcellepanel som følger solen på himmelen. En styring som følger sola både vertikalt og horisontalt. Formålet er å få mer effekt ut i fra solcellepanelet til det som kan brukes til forbrukskilde. Gruppa skal også sette seg inn i solcelle-utvikling som tema. Side 5 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt 3.1 Bakgrunn I lys av global oppvarming og relevansen til fornybar energi, er vi i gruppa fascinert av utviklingen av solenergi. Solens energi er hovedkilden til alle typer energi. Du sparer miljøet for global oppvarming ved å utnytte solens energi. Solenergi fordeles jevnt over hele jordkloden. Hvert år mottar jorda 15000 ganger mer energi fra sola enn det vi bruker i verden i dag, og i fremtiden er solenergi potensielt den viktigste energikilden. Vi tenkte å kunne prøve på å utnytte denne energien ved et solcellepanel. 3.2 Rammebetingelser Rsol ønsker å lage en styring av et solcellepanel med disse betingelsene nedenfor. 3.2.1 Ordinære • Størrelse: Legomodell fullskala prototype • Lite støy • Webkamera som fungerer • GPS • Kunne gå både horisontalt og vertikalt • Bør kunne være beskyttet mot vind • Bør ha kjøling? • Se fin ut 3.3 Kritiske suksessfaktorar Et godt gjennomført forprosjekt er kritisk suksessfaktor. Om vi får nok tid til å lage en prototype, vil dette sees på som en suksess. Et godt forprosjekt gjør at dette blir oppnådd. Vi må også komme tidlig i gang med utvikling av den valgte løsningen. Om det er mulig å starte bygging av modell parallelt med skriving av forprosjekt kan også være nøkkelen til en god prototype. Om vi klarer å få programmeringskoden til å fungere slik som den skal, er det også en kritisk suksessfaktor. 4.0 Forskjellige løsninger: 4.1 Sensor løsning: En måte å tracke sola på er å bruke sensorer [1]. Gruppen har sett på to forskjellige sensortyper. En LDR-sensor har høg motstand som minsker når lysinsensiteten øker. Typisk verdi er rundt 10M ohm i mørket, 10K ohm i moderat lys, og >2K ohm i direkte sollys. Side 6 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Tanken med denne typen styring ville vært å sette opp et solcellepanel med fire LDR-sensorer (se fig.1) Figur 2 LDR-sensor Figur 1Solcellepanel med sensorer Systemet vil styre seg, vertikalt og horisontalt, slik at alle sensorene har lik motstandsverdi, da vil solcelle-panelet stå direkte mot sola. Foto dioder kan omforme lys til elektrisk spenning. Fotodioder fungerer på samme måte som tradisjonelle solceller, men solceller har et større areal å fange sollys på. I prosjektet kunne vi brukt fotodioder til å detektere lyset på samme måte som med LDR-sensor. 4.2 Webcam løsning: Bildegjenkjenning ved bruk av kamera. En tredje måte å tracke solas bevegelser på er å bruke et kamera. Et webkamera blir plassert vinkelrett på solcellepanelet, en minipc med bildebehandlingsprogram gjør at kameraet kan kjenne igjen sola. Når kameraet har sola i sentrum er panelet i posisjon. Er sola utenfor senteret vil microkontrolleren styre panelet slik at sola blir sentrert i bildet. Fordelen med å bruke webkamera på denne måten er at styringa av panelet blir mer nøyaktig, i forhold til sensorer. Vi har også større muligheter til å utvide prosjektet i andre retninger, om dette blir aktuelt videre i prosjektet. 4.3 GPS: Vi kan bruke en GPS-mottager for å finne nøyaktig posisjon av sola. Dette vil vere en modul som sitter på microkontrolleren. 4.4 Valg av løsning: Gruppa har sett på forskjellige metoder for å følge sola, under diskusjon, med rettleder Olav Sande og gruppa, kom vi fram til at gruppa velger å bruke en kombinert løsning med GPS og webkamera til å finne posisjonen til sola. Dette mener gruppa er den beste løsningen, siden panelet vil følge solas bane med GPS trenger webkameraet bare å finjustere panelet slik at det kommer i nøyaktig posisjon. GPS vil vi bruke siden systemet alltid vil vite hvor sola er uansett vær. Panelet vil også være i riktig posisjon når sola står opp. I første omgang har vi laget en liten modell i lego med to DC-motorer, der vi har laget et girsystem for å sakke omdreiningene. Seinere skal vi lage en fullskala prototype. For å kjenne igjen sola bruker vi OpenCV med kamera koplet til en minipc. Side 7 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Til å styre systemet vil vi programmere et Arduino Microkontroller med et transistorshield for å styre motorene. Microkontrollerene har gruppa fra tidligere prosjekt. GPS-modulen kan vi låne, evt. Kjøpe inn med skolen. Komponenter: • Webkamera • GPS-modul • Mini pc o Hovedkort o CPU o Minne o Harddisk/Flashdisk o PSU (Power Supply) • Microkontroller – Arduino UNO • Arduino Transistor Shield Programvare: • OpenCV • Processing/C++? • Arduino, Java 4.5 Mekanisk løsning Figur 3 Legomodell Side 8 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Denne modellen er den vi skal bruke å teste ut programmet til vi får en fullskala modell oppe og går. Figur 4 Frittstående stolpe Et alternativ er å kunne modifisere solcellepanel som allerede er montert på en frittstående stolpe. Tanken er da at hvem som helst skal kunne med enkle grep automatisere. Vi ser da for oss en hylse med en krans rundt (et tannhjul) som blir festet nede på eksisterende stolpe, og en annen hylse som blir tredd utenpå den første hylsa som inneholder motoren som dreier den horisontale retningen. Oppe på den sistnevnte hylsa er det da sveiset på ører som blir innfestingen for eksisterende solcellepanel. Nede på hylsa vil det være tilsvarende ører til innfesting av en teleskopisk motor som kan styre den vertikale delen av solcellepanelet. Side 9 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Figur 5 Veggbrakett Et annet alternativ er en brakett som er festet på hus eller hytteveggen i sørlig retning. Der beveger solcellepanelet seg ut litt mer enn halve lengden av bredden av panelet slik at det kan dreies 180 grader mot øst for så å følge solen til den går ned i vest. Om kvelden eller ved eventuelt nødssituasjoner kan solcellepanelet og armen trekke seg inntil veggen om solen går ned eller at det blir for stor vindstyrke. Side 10 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Figur 6 Fundament Et tredje alternativ krever et fundament. Vi ser for oss en solid plate der en sveiser fast en bolt i midten. Et svinghjul til en lastebil, med et senterlager, blir tredd ned på bolten. Dette blir som en plattform for resten av modellen. For å kunne dreie svinghjulet, sveises det en brakett til festing av motoren i nærheten av tennene til svinghjulet. Oppå svinghjulet sveiser en fast en H-ramme som vil holde resten av solpanelet. I nederste del av H-ramma sveises det inn ekstra støttebein for symmetri for best mulig stabilitet. Likeledes en tverrbjelke øverst i H-en med støtte ned til det ene ekstra støttebeinet. 5.0 Forskjellige teknologier Allerede i 1839 ble det oppdaget at det er mulig å omdanne solenergi til elektrisitet ved av den fotoelektriske effekten, men det fikk ingen praktisk betydning før i 1920-årene. Da startet de å bruke fotoceller av selen i eksponeringsmålere. Det finnes flere måter å lage en solcelle på, og cellens effektivitet er avhengig av produksjonsmetode vi har ramset opp 6 forskjellige her. Monokrystalline celler er enkeltkrystaller av silisium skjært i tynne skiver. Har en blå farge. Den mest effektive serieproduserte cellen. Polykrystalline celler er smeltet silisium som er Side 11 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt støpt ut i blokker og skjært i skiver. Litt lavere effektiv enn monokrystalline celler, men produksjonseffektiviteten er rimeligere. Tykkfilmceller er silisium støpt inn i tynne lag på et underlagsmaterial. Tynnfilmceller er silisium dampet på f.eks glass eller stål. Billig å produsere, men dårlig effektivitet. Galliumarsenid-celler er veldig kostbare å framstille. Har marked der plass og vekt har høy kostnad. Blir brukt i romfart. Organiske celler er nyere teknologi under utvikling. Dette er solceller av glass, fleksibelt film med Titanoksid eller elektrolytt av organisk materiale. Kort levetid, så derfor er de ikke nyttige praktisk. Dette er under utvikling [5]. De mest benyttende solcellene er laget av silisium. Produksjonsprosessen for tradisjonelle silisiumbaserte solceller starter ved at kvarts blir renset. Dette skjer ved den såkalte Siemensprosessen hvor materialet blir fordampet til gass før det renses. Det rene halvledermaterialet materialet blir så støpt i blokker. Blokkene blir så kuttet opp i tynne skiver, såkalte "Wafere" hvor hver celle har en tykkelse på 0,2mm[2]. Solcellene blir så teksturert og baksiden er behandlet (dopet) slik at forsiden vanligvis har overskudd på frie elektroner og baksiden underskudd. I grensesjiktet mellom de to områdene dannes et elektrisk felt som driver frie elektroner mot fremsiden av cellen. Bundne elektroner i solcellen kan absorbere et foton og dermed bli frie. De aller fleste av disse vil fanges inn av feltet i grensesjiktet og transporteres til cellens fremside [3]. Det påføres det et antirefleksbelegg for så til slutt brennes kontakter av sølv gjennom antirefleksbelegget og etter dette er cellen klar for å monteres sammen med andre celler. En celle produserer ca 0,48 volt og det er vanlig å seriekoble cellene slik at spenningen til likestrømsanlegget er på 12 volt [2]. Mange spør seg hvor mye energi kan en solcelle produsere og svaret på dette er at det spørs hvor bor du i landet og hvilket klima er det der. Den momentane virkningsgraden for et solcelleanlegg varierer gjennom dagen og over året som for eksempel mengde innstråling og innstrålingsvinkel. Dette betyr at et solcellepanel har en høyere momentan virkningsgrad på klare dager med mye sol, enn når det er overskyet. Problemet på solrike dager er at virkningsgraden kan synke, fordi at et panel som er blitt varmet opp hele dagen, har dårligere effektivitet enn et som er avkjølt [4]. Energiproduksjonen blir målt i Wp (Watt peak). Den varierer med mengden solinnstråling. Solinnstrålingen i Sør-Norge er på ca. 800-900 kWh/år. Et solanlegg med ytelse 1 kWp i SørNorge kreves det et areal på ca 6-10 m² dersom det er montert på et skråtak. Det betyr at solcellepanelet kan produsere mellom 80-112,5 kWh/m2/år [3]. Når solcellens virkningsgrad oppgis av produsenter har de en standard testforhold som gir den maksimale energimengden solcellene kan produsere ved en innstråling på 1000W/m2 og en temperatur på 25°C. Den maksimal virkningsgraden for en silisiumscelle reduseres med ca 10 % etter 25 års drift. Alle materialer har et såkalt teoretisk maksimum. Det betyr at de har en fysisk grense for hvor mye av innstrålingen som kan ømgjøres til elektrisitet. For silisium er denne grensen på 28 %. Dersom systemet kan utnytte alle bølgelengder sollyset består av, er grensen på 85 %. I 2009 har prisen på silisium sunket dramatisk med hele 60 %. Dermed har tynnfilmteknologiene mistet en fordel i forhold til krystallinske celler. Tynnfilmteknologiens Side 12 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt fremtid vil avhenge av utnyttelse av fleksibiliteten i form og størrelse. I tillegg at den er lettere enn krystallinske celler. Solcellene blir sett sammen i forskjellige størrelser. Krystallinske celler kan bli levert med 25 års garanti [3]. 5.1 Hvor mye energi produserer en solcelle Størrelsen på et solcelleanlegg angis ikke i kvadratmeter, men i installert ytelse. Denne måles ved standard testbetingelser og angis som Wp (Watt peak). Den faktiske energiproduksjonen varierer med mengden solinnstråling; et 1 kWp solcelleanlegg produserer for eksempel i gjennomsnitt: • • • Sør-Norge: ca. 800-900 kWh/år Sør-Tyskland: ca 900-1130 kWh/år Sør-Spania: ca 1800 kWh/år Sahara: 2270 kWh/årFor solcelleanlegg med ytelse 1 kWp behøves et areal i størrelsesorden 6–10 m² på skråtak.For et anlegg i Sør-Tyskland betyr dette at et 1 kWp anlegg genererer mellom 90–140 kWh/m2 årlig (ved montasje på skråtak). 5.2 Solenergi i Norge Norge er den ledende nasjonen innen forskning og produksjon av solenergi, men er på jumboplass når det gjelder å utnytte den i følge Framtiden i våre hender ved fagrådgiver Liv Thoring. Nasjoner som Sverige og Danmark er langt foran. [6] Solenergi kan utnyttes må to måter. Det første er oppvarming ved hjelp av solfanger og produsere strøm, ved hjelp solcelle eller i solvarmekraftverk. Det andre er solfangere, såkalt termisk solenergi, den tredje største teknologien for produksjon av fornybare energikilder i verden. Den ti ganger større enn solceller. En solfanger har også et stort potensial i Norge. Et slikt anlegg kan dekke rundt 50-70 % av varmtvannsforbruket og 20-30 % oppvarmingsbehovet i året i vanlig en bolig. Ca 2/3 av energiforbruket i boliger og næringsbygg brukes til oppvarming og varmtvann per dags dato. Med tanke på at Norge mottar en årlig energimengde tilsvarende 1700 ganger av det årlige innenlandsforbruket vårt fra sola, er det mer enn nok sol til det kunne brukes som en energikilde. Innen 2020 har Enova beregnet et potensiale for solfangere i Norge på 1,6 TWh, med visse forutsetninger. Som at alle nybygg, 11 % av boliger og 50 % rehabiliterte yrkesbygg får solfangere. Det realistiske potensialet er bare 66 GWh, altså bare 4 %. 45 m² solfanger pr 1000 innbygger. [7] Side 13 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Figur 7 Installert solfangerareal i Norge, Sverige og Danmark per 1000 innb 5.2.1 Hvorfor blir ikke solen fanget i Norge? Når solen har så stort energipotensial, og når store deler av Europa bruker solen som energikilde som et lønnsomt og miljøvennlig alternativ, hvorfor gjør ikke Norge det samme i like stor grad? Svaret ligger vel i lav strøm – og fyringsolje, dårlige støtteordninger for å kunne bruke teknologien og lite informasjon om hvor bra denne teknologien kan brukes her i Norge. I flere land i Europa som Østerrike, Sverige, Danmark, Tyskland er det flere støtteordninger og kampanjer som gjør at folk blir klar over hvor bra teknologi dette er. Støtteordninger som er her i landet er fra Enova. De dekker 20 % av investeringskostnadene, men dette er maks 10 000 kr. Det blir lite i forhold til folk i Østerrike. De får dekket 50 % uansett pris. Dette gjelder hele pakken. Med andre ord vil det si at annethvert hus har solfanger og 483 m² solfanger per 1000 innb. Dette er først og fremst politikk. Norge har i stor grad petroleumsindustri og elektrisitetsprodusenter. De har staten som viktigste aksjonær. Ved bruk av sol til oppvarming, vil det ikke bli i like stor grad behov for å kjøpe strøm. Selskaper som f.eks StatoilHydro og Hafslund som vil tape på dette. 5.1.3 Hva må gjøres? • Norge må ha definert et klart mål for solvarme Side 14 av 30 RSOL – H02-300 • • • • • • Forprosjekt Øke støtten fra Enova på investeringskostnadene kraftig Samkjøring og forenkle øvrige støtteordninger uavhengig hvor du bor [8] Igangsetting av informasjonskampanjer. Krav om solfanger i nye offentlige bygg i Sør-Norge Rådgivere i hver kommune Ikke lov å forby solfangere pga estetiske grunner [9] 5.1.4 Solfangerareal i verden Figur nedenfor viser at Kypros verdensledende på solfangere klart foran Israel, Østerrike, Hellas og Australia. Som figuren viser, er Europa ganske dominerende. Kina er ikke så dominerende på denne listen, men på grunn av sin folkerikdom har de over halvparten verdens solvarmekapasitet. Norge er på en solid bunnplass. Globalt ligger veksten på 20 % årlig, og nærmere 30 millioner km² nytt. [10] Figur 8 Installert solfangerareal i noen land i verden pr 1000 innb 6.0 Organisering Organiseringen av prosjektet vårt kan deles inn 2 nivå. Styringsgruppe og prosjektgruppe Side 15 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Figur 9 Organisasjonskart 6.1 Styringsgruppe: Styringsgruppen består av Joar Sande, som er prosjektansvarlig og Marcin Fojcik og Olav Sande som rettledere. Kontaktinformasjon styringsgruppe: e-post: Telefon Joar Sande [email protected] 57722629 / 41440591 Marcin Fojcik [email protected] 57722670 / 91790947 Olav Sande 468 18 690 6.2 Prosjektgruppen: Prosjektgruppen består av Sigvart Hatlestad, Ola Sundt Melheim, Runar Sunnarvik og Lasse Moen. Gruppen har valt Ola Sundt Melheim prosjektleder. Gruppen har enige at oppgåvene skal fordeles i felleskap slik det passer. Når uforutsette ting dukker opp, så har vi blitt enige om å ta en demokratisk avgjørelse og avgjort ting etter hver 6.3 Framdriftsplan For å sette opp en plan for gjennomføringen av prosjektet, vart det laget et Gantt-skjema i programmet MS Project. Dette verktøyet har vi en god oversikt over hvor lenge de ulike delene og fasene i prosjektet skulle vare. Tidspunktene når de skulle være ferdige. Programmet er nyttig fordi då kan en kunne gå inn på hver aktivitet og oppdatere status på kor Side 16 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt langt du er komt med aktiviteten i prosent. Du kan også legge inn kommentarer. Se Ganttskjemaet i vedlegg. 6.4 Kontaktinformasjon om prosjekt gruppen: Medlem: Sigvart Hatlestad Ola Sundt Melheim Runar Sunnarvik Lasse Moen E - post: Telefon: [email protected] 99312563 [email protected] 92888892 [email protected] 90915474 [email protected] 41762091 6.5 Tidsressurs: Det ble sett opp en timeplan etter når det skulle jobbes med prosjekt ettersom to av gruppemedlemmene har matematikk 3 og to har praksis i bedrift. Matematikk 3 tok 6 timar uken fordelt på to dager. Praksis ble også satt desse dagene. Resten av tiden ble satt til prosjekt. Tabell 1 Timeplan Ti Tid me 1 08.30 09.15 2 09.30 10.15 3 10.30 11.15 4 11.30 12.15 Lunsj 5 12.30 13.15 6 13.30 14.15 7 14.30 15.15 8 15.30 16.15 Måndag Tysdag Onsdag Torsdag Fredag Prosjekt Praksis Prosjekt Matte3 Praksis Prosjekt Prosjekt Praksis Prosjekt Matte 3 Praksis Prosjekt Prosjekt Praksis Prosjekt Matte 3 Praksis Prosjekt Prosjekt Praksis Prosjekt Matte 3 Praksis Prosjekt Prosjekt Matte 3 Praksis Prosjekt Praksis Prosjekt Prosjekt Matte 3 Praksis Prosjekt Praksis Prosjekt Prosjekt Praksis Prosjekt Praksis Prosjekt Side 17 av 30 Prosjekt Praksis Prosjekt Praksis Prosjekt RSOL – H02-300 Forprosjekt 6.6 Milepæler Tirsdag 03.01.12 Torsdag 19.01.12 Fredag 17.02.12 Onsdag 23.05.12 Fredag 25.05.12 Onsdag 06.06.12 Prosjektstart Innlevering av prosjektbeskrivelse Innlevering av forprosjektrapport Innlevering av sluttrapport Presentasjon m/plakat Nettsida ferdigstilt. Opprydding ferdig. 6.7 Møteplan Møte ca. hver 14. dag (med innkalling, statusrapport og framdriftsplan for de neste 14 dagene). Statusmøte i gruppen hver uke. Se Gantt-skjema. 6.8 Dokumentflyt Gruppa har tidligere benyttet seg av Dropbox som et verktøy for å holde orden på alle dokumenter, dette skal vi fortsette med. I tillegg har vi tekt å bruke Googledocs, der alle medlemmene av gruppa kan skrive i samme dokument og lagre på nett. 6.9 Software • • • • • Arduino OpenCV Processing/C++ Googlesketch Autocad Side 18 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt 7.0 Konklusjon Gruppa har gjennom forprosjektet laget et mer interessant og spennende hovedprosjekt en opprinnelig var tenkt. Gjennom møte med rettleder kom gruppa fram til å bruke webkamera istedenfor sensorer, noe som gjør prosjektet mer omfattende en tidligere. Gruppa kom fram til at vi kunne kutte på den opprinnelige teoretiske delen av prosjektet, som skulle omhandle en svært omfattende del om solcelleteknologier som er tilgjengelig og under utvikling. Istedenfor dette skal gruppa konsentrere seg mer om bildebehandling og GPS, siden prosjektet har tatt en ny vending. Prosjektgruppa er fornøyd med den nye retningen, og mener vi har et bedre prosjekt nå en det som var utgangspunktet i starten. 7.1 Avgrensinger: Prosjektet skal ha en praktisk del og en teoretisk del. I den praktiske delen skal prosjektgruppa lage en mekanisk prototype som skal kunne følge sola ved hjelp av et webkamera og GPS. Prototypen skal ikke ha selve solcellepanelet montert, systemet skal bare vise selve styringen. Den teoretiske delen av Side 19 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt prosjektet skal omhandle solcelleteknologi som finnes, og som er under utvikling. Vi setter fokus på hvordan vi kan på best mulig måte effektivisere bruken av solceller. 7.2 Hovedmål: Styre en fullskala prototype av et solcellepanel etter sola både horisontalt og vertikalt, ved hjelp av web kamera med bildebehandling og GPS. 7.3 Delmål: Prosjektrapport og dokumentasjon Webside og plakat Funksjonsbeskrivelse Programmering Cad tegning Teori: • Solcelleteknologi • Effektivisering av solcellepanel 8.0 Budsjett Tabell 2 Budsjett Komponenter Hovedkort CPU Minne PSU Flashdisk Kamera Arduino UNO Arduino PWR shield GPS Stål/Materiale Uforutsette utgifter SUM Antall 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x est. Pris kr 400.00 kr 400.00 kr 250.00 kr 300.00 kr 250.00 kr 350.00 kr 0.00 Fra tidl. Prosjekt kr 0.00 Fra tidl. Prosjekt kr 800.00 mulighet for å låne kr 1,500.00 kan få dette sponsa kr 1,000.00 kr 5,250.00 Side 20 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Det meste av komponentene vil gruppa bestille fra utlandet, under uforutsette avgifter kommer frakt, toll og andre utgifter. Noen av komponentene har gruppa fra tidligere prosjekter. Prisene er satt opp estimert da valutakursene kan variere noe. Stål/Materiale er det muligheter for å så sponset, evt. få kappstål gratis fra lokale bedrifter. Dette er noe gruppen skal ta kontakt om snarest. Budsjettet er satt opp reelt, men noen avvik kan forekomme. 9.0 Figur – og tabellliste Figur 1Solcellepanel med sensorer.........................................................................................................7 Figur 2 LDR-sensor..................................................................................................................................7 Figur 3 Legomodell.................................................................................................................................8 Figur 4 Frittstående stolpe......................................................................................................................9 Figur 5 Veggbrakett..............................................................................................................................10 Figur 6 Fundament...............................................................................................................................11 Figur 7 Installert solfangerareal i Norge, Sverige og Danmark per 1000 innb.......................................14 Figur 8 Installert solfangerareal i noen land i verden pr 1000 innb .....................................................15 Figur 9 Organisasjonskart.....................................................................................................................16 Tabell 1 Timeplan.................................................................................................................................17 Tabell 2 Budsjett...................................................................................................................................20 Side 21 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt 10.0 Referanseliste http://www.pc-control.co.uk/howto_tracksun.htm, 13.02.12 http://no.wikipedia.org/wiki/Solcelle, 13.02.12 http://fornybar.no/sitepageview.aspx?sitePageID=1669, 13.02.12 http://fornybar.no/sitepageview.aspx?sitePageID=1670, 13.02.12 http://www.skjolberg.com/Solcelle.htm, 14.02.12 http://www.solenergi.no/norge-utklasses-pa-solenergi/, 15.02.12 http://naring.enova.no/sitepageview.aspx?articleID=4201, 15.02.12 http://www.enoketaten.oslo.kommune.no/article177442-5667.html, 15.02.12 http://www.rb.no/lokale_nyheter/article4052075.ece, 15.02.12 http://www.iea-shc.org/publications/downloads/Solar_Heat_Worldwide-2011.pdf, 15.02.12 11. Samlet rapport solenergi240311 pdf, 10.02.12 12. Forprosjektrapport APPS for mal, 01.02.12 13. HSF. Prosjekthåndbok, 10.02.12 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Side 22 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt 11.0 Vedleggliste 1. Møtereferat 2. Prosjektbeskrivelse 3. Gantt-skjema 11.1 Møte referat: Referat møte 09.01.12 I prosjekt møte 09.01 diskuterte prosjekt gruppa ulike valg av hovedprosjekt. Prosjekt gruppa vurdert ulike hovedprosjekt ideer, som sol energi, snø måling, værstasjon, hytte lås og strømstyring av hytte. Gruppa kom ikke fram til et endelig valg. Til neste møte skal gruppa komme med flere ideer, og ta en avgjørelse om hvilken ide hovedprosjektet skal omhandle. Referat møte 13.01.12 I prosjekt møte 13.01 diskuterte prosjekt gruppa ulike valg av hovedprosjekt. Og kommet fram til hva prosjektet skal omhandle. Prosjekt gruppa kom med noen få flere ideer, men kom til slutt fram til at hovedprosjektet skulle omhandle en teoretisk del og en praktisk del. Den praktiske delen skal omhandle Side 23 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt styring av solpanel både vertikalt og horisontalt etter sola. Den teoretiske delen skal omhandle solcelle teknologi. Til neste møte skal gruppa komme fram med ulike løysinger av problem stillingen. Referat møte 03.02.12 I prosjekt møte 03.02 fikk prosjekt gruppa med seg rettleder Olav Sande, for og diskuter ulike løysinger av den praktiske delen av problem stillinga. Møte deltagerne hadde sett på ulike metoder for å styre solcelle panelet. Men kom fram til at en kombinasjon av web kamera som kalender, vil være den beste løsningen. 11.2 Prosjektbeskrivelse Mal for prosjektbeskrivelse PROSJEKTBESKRIVELSE/PLAN PROSJEKT OR2-300 Prosjekt (tittel): Sol energi. Dato, signatur: …………………….. ……………………………… Lasse Moen Ola Sundt Melheim ….………………………… ……...........................…… Sigvart Hatlestad Runar Sunnarvik Bakgrunn: I lys av global oppvarming og relevansen til fornybar energi, er vi i gruppa fascinert av utviklingen av solenergi. Problemstilling: Den tenkte sitasjonen er et solcellepanel som følger solen på himmelen, vil det føre til mer effekt fra solcellepanelet til forbrukskilde? Hovedmål: Konstruere en prototype styring som følger sola vertikalt og horisontalt. Styringene bør være enkel, sikker, billig og ha et lite strømforbruk. Gruppa skal også sette seg inn i solenergi som tema. Delmål: Side 24 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Forprosjekt: • Tegninger • Konstruksjonsløsninger • sensorteknikk • Autocad tegninger • Budsjett • Komponentliste - Sensorer - Mekanikk - Styring • Skriftlig avtale med evnt. sponsor Hovedprosjekt: • Programmering • Innkjøp, evt lån av komponenter og materiell. • Montering • Testing av prototype • Fordjupning i solenergi og teknologien bak • Rapport Presentasjon: • Powerpoint • CAD tegning • Løsning • Prototype Rammer: HMS Tidsramme: Våren 2012 Kontortid: Gruppe medlemmene forplikter seg til å møte opp, som til en vanlig arbeidsplass. Mandag, onsdag og fredag fra kl 0830 til kl 1530 Statusmøte med lærere hver andre uke. Tidsrammer: 4 x 500 timer Tidspunkt: 19. Januar 2012 – 23. Mai 2012 Framføring: 25. Mai 2012 Ressurser: 2000 timer, med teknisk støtte fra skole og evnt. sponsor. Kostnader: Bygging av prototype. Reising og telefon. Faser / oppgaver: • Utdype tekniske løsninger • Estimere arbeidstimer • Beregne utgifter • Lage AutoCad tegning • Finne og bestille deler • Sette sammen prototypen • Programmere • Rapportskriving Side 25 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt • Arbeidsfordeling • Rappotering til sponsor og prosjektansvarlig Organisering Oppdragsgivar: Høgskulen i Sogn og Fjordane, Sponsor. Styringsgruppe: Prosjektansvarleg: Joar Sande. Rettledere: Marcin Fojcik og Olav Sande Prosjektgruppe: Ola Sundt Melheim (prosjektleiar), Sigvart Hatlestad , Lasse Moen og Runar Sunnarvik. Gjennomføring/Framdriftsplan Milepæler 1. Torsdag 19.01.12 Innlevering av prosjektbeskrivelse 2. Fredag 17.02.12 Innlevering av forprosjektrapport (beslutningspunkt) 3. Onsdag 23.05.12 Innlevering av sluttrapport 4. Fredag 25.05.12 Presentasjon med Plakat 5. Onsdag 06.06.12 Nettsiden ferdigstilt Kostnader/budsjett Sensorer, styring, mekanikk og Solarpanelet gir de største kostnadene for dette prosjektet. En sponsor hadde vært kjekt å ha. Risikoanalyse og kvalitetssikring Fra 1 til 5 Risiko Kommunikasjonssvikt Sykdom Programmeringsfeil Leveranseproblem For lite tid Feilkonstruksjon Økonomi Maskinstøy Mangel på verksted Overarbeid Konflikt med sponsor Ukjent teknologi Arbeidskonflikt Kollisjon med andre fag Sannsynleghet Konsekvens 1 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 2 2 2 Risikoverdi 3 3 1 1 4 5 3 1 3 4 1 4 2 2 3 3 1 1 8 10 6 1 6 8 1 8 4 6 Kommunikasjon: Gruppen arbeider mye på skolen og er åpen for god kommunikasjon mellom gruppemedlemmene og skolen. Gruppen benytter kommunikasjonsverktøy som mobiltelefon, facebook og dropbox. Dette gir gruppemedlemmene en mulighet til å arbeide selvstendig. Da vi ennå ikke har fått noe sponsor må vi bare innordne oss deres evnt. Side 26 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt kommunikasjonssystem. Sykdom: Siden gruppen har 4 medlemmer burde det ikke være noe hinder forhold til fremdriftsplan siden vi har et godt kommunikasjonsmedium. Leveringsproblemer: Forsinkelser, feil eller defekte deler kan oppstå ved levering av et produkt. Ved å enten bestille i god tid eller gode forhåndundersøkelser være gode tiltak som gruppen kan gjøre for å unngå dette. Programmeringsfeil: Dersom det blir behov for hjelp på grunn av programmeringsproblem, kan gruppen benytte seg av rettledere på skolen. For lite tid: Ved å sette bestemte mål og delmål som er formet på en måte som gjør at det blir passelig arbeidsmengde på hvert gruppemedlem. Dette innebærer at hvert enkelt gruppemedlem forplikter seg til å møte til avsatt tid. Feilkonstruksjon: Vi regner med litt prøving og feiling. Økonomi: Det vil bli sett opp et budsjett i gruppen med ting som vi trenger å bestille. Det vil bli ferdigstilt i slutten av forprosjektet. Mangel på verksted: Ved mangel på verksted kan det være problem utvikle prototype. Skolen her har lite verktøy tilgjengelig, men i samarbeid med andre skoler kan det være aktuelt å låne. F.eks teknisk fagskole i Førde. Overarbeid: God planlegging og arbeidsfordeling vil gruppen holde stort fokus på. Dette for å få minst mulig overarbeid og få misnøye innad i gruppen. Konflikt med eventuelle sponsorar: Det kan medføre store problem for gruppen derom eventuelle sponsorer ikke holder seg til kontrakten som er skrevet, spesielt økonomisk. Ukjent teknologi: Gruppen må være forberedt på at dette kan være en ukjent teknologi. Spesielt for studenter uten så mye arbeidserfaring. Arbeidskonflikter: Konflikter innad i gruppen kan oppstå. Ved erfaring fra tidligere prosjekt kan konflikter oppstå ved at f.eks. folk ikke møter opp til avtalt tid, ikke gjør det som de er bedt om eller at det er uenighet mellom forskjellige løsninger. Det gjør at det ikke blir noe framdrift i prosjektet og alt blir gjort i siste liten. Denne gruppesammensetningen har aldri jobbet sammen. Flere av gruppemedlemmene har samarbeidet i ulike sammensetninger, så medlemmene kjenner godt til hvordan de jobber. Det vil alltid vere mulighet for at det kan oppstå noen konflikter i et hovedprosjekt. Gruppen vil Side 27 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt jobbe for at dette ikke skal skje. Kollisjon med andre fag: Gruppen ser at det kan oppstå kollisjon med andre fag som medlemmene deltar i. Tre av medlemmene har samme fag og den siste har noe annet, men gruppen har vært enige om at hovedprosjektet er førsteprioritet. Dette betyr at hvert medlem må tilpasse sin timeplan etter det. Medlemmene har muligheter til å jobbe selvstendig. Kritiske suksessfaktorer Forprosjekt: Et godt gjennomført forprosjekt er kritisk suksessfaktor. Prototype: Om vi får nok tid til å lage en prototype, vil dette sees på som en suksess. Et godt forprosjekt gjør at dette blir oppnådd. Vi må også komme tidlig i gang med utvikling av den valgte løsningen. Om det er mulig å starte å bygge modell parallelt med skriving av forprosjekt kan også være nøkkelen til en god prototype. 11.3 Gantt-skjema Side 28 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Side 29 av 30 RSOL – H02-300 Forprosjekt Side 30 av 30
© Copyright 2024