53.30 Elektrische Energietechnik: Allgemeines
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Der Inhalt dieser wissenschaftlichen Arbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung möglicher, kabelloser Energieversorgungskonzepte für bewegliche Transportsysteme in der modernen Lagerlogistik.
Weil durch die stetig zunehmende Anlagengröße und Komplexität der Aufwand durch herkömmliche Stromversorgung Komponenten und Bereiche effizient, sicher und kostenoptimiert zu versorgen, permanent zunimmt, wird geprüft, ob und welche Energiespeicher hier als Alternative in Frage kommen. Es gibt konkrete Anwendungsfälle wo man aus bereits installierten und in Betrieb befindlichen Anlagen ein gewisses Muster betreffend Verfügbarkeit, Stillstand und Energiebedarf ermitteln kann. Diese Daten haben letztendlich auch auf die Entscheidungsfindung einen maßgeblichen Einfluss.
Im theoretischen Teil dieser Arbeit werden marktgängige und aus heutiger Sicht ausgereifte Energiespeichervarianten hinterleuchtet. Es werden dabei diverse Akkumulator-Technologien und der Doppelschichtkondensator miteinander verglichen um letztendlich einen Überblick der Stärken, Schwächen und Risiken zu schaffen. Ein wichtiges Kriterium ist mit Sicherheit die Lebenserwartung des jeweiligen Speichermediums, weil in KNAPP Anlagen Wartungs- und Austauscharbeiten einen nicht unwesentlichen Kostenfaktor einnehmen.
Im Praxisteil wird dann anhand von existierenden Anlagen sowie einem Testaufbau herausgefunden, welches Speichersystem (Spezifikation der Technologie und der erforderlichen Kapazität) sich am besten zu eignen scheint und unter welchen Kriterien (dazu zählen beispielsweise Durchsatz, Verfügbarkeit, Stillstand der Anlage) eine Umsetzung der Versorgung mittels Energiespeicherung nicht mehr sinnvoll realisiert werden kann und somit ausscheidet.
Aus Gründen der Effizienzsteigerung in Lagerstätten und in Produktionsstätten gewinnen Materialanforderungssysteme in der Industrie immer mehr an Bedeutung. Produktionsmitarbeiter- und mitarbeiterinnen können meist keine aktiven Materialanforderungen an ihren Arbeitsplätzen durchführen, ohne ihren Arbeitsplatz zu verlassen. Sie müssen darauf vertrauen, dass benötigte Kleinteile in bestimmten Zeitintervallen von Lagermitarbeitern- und mitarbeiterinnen angeliefert werden. Aus diesem Grund existiert ein kabelloses Materialanforderungssystem, das es Produktionsmitarbeitern- und mitarbeiterinnen erlaubt, mittels eines mit Batterien betriebenen Materialanforderungssenders aktiv Anforderungen zu tätigen. Zielsetzung dieser Masterarbeit ist es, ein Konzept zu erstellen, das einen bestehenden Materialanforderungssender, welcher WLAN zur Datenübertragung nutzt und vier Mal täglich betätigt wird, mit Hilfe einer Energy Harvesting Einheit mit Energie versorgt. Mit Hilfe dieses Konzeptes soll es möglich sein dauerhaft auf Versorgungsleitungen oder Batterien, welche den Materialanforderungssender im Moment mit Energie versorgen, zu verzichten. Damit der Energiebedarf des Materialanforderungssenders vermindert wird, wurde LoRaWAN als Alternative zur bestehenden Datenübertragungstechnologie ausgewählt und der zu erwartende Energiebedarf ermittelt. Des Weiteren wurden verschiedene Methoden des Energy Harvesting untersucht und PV-Zellen als geeignetstes Verfahren ausgewählt, um den Materialanforderungssender dauerhaft mit Energie zu versorgen. Damit die Übertragungssicherheit der Daten zu gewährleistet ist und Verbrauchsspitzen des Materialanforderungssenders abdeckt werden, sind verschiedene für diese Anwendung geeignete Energiespeicher untersucht. Daraus resultierend wurde ein Akkumulator mit Lithium-Ionen Technologie für diese Anwendung ausgewählt. Aus diesen Bauteilen wurde ein Testaufbau, der den zu erwartenden Einsatzbedingungen entspricht, realisiert, und eine Auslegungstabelle für den Einsatz des Materialanforderungssenders unter verschiedenen Bedingungen erstellt.
