Pandora: Экопоселение - энергетика - Pandora

Перейти к содержимому

Экопоселение - энергетика Как добыть эенергию экологично

#1
Пользователь офлайн   Eveng 

  • Менестрель клана
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Модераторы
  • Сообщений: 1 752
  • Регистрация: 05 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородРечица
  • Время онлайн: 39 дн. 3 час. 38 мин. 24 сек.
Репутация: 922
Душа форума
Решение проблемы с электрификаций экодома: рациональное получение, минимальные потребление и расход. Все экологические варианты сюда :)


так, переношу сюда все свое:

Солнечные Батареи

так как придерживаюсь идеи солнечных батарей, то вот вступительный материал:

Солнечные батареи

Мы можем использовать энергию солнца(альтернативные источники энергии) для разных целей. Одна из них - это выработка электрической энергии. При использовании энергия солнца солнечные панели напрямую преобразуют энергию в электрическую. Этот процесс называется фотоэлектрический эффект (сокращенно ФЭ).

Использование солнечного электричества имеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии. Впервые фотоэлектрические батареи были использованы в космосе на спутниках.

Сегодня солнечное электричество широко используется. В удаленных районах, где нет централизованного электроснабжения, солнечные батареи используются для электроснабжения отдельных домов, для подъема воды и охлаждения лекарств. Эти системы зачастую используют аккумуляторные батареи для хранения выработанной днем электроэнергии. Кроме того, калькуляторы, телекоммуникационные системы, буи и т.д. работают от солнечного электричества.

Другая область применения - это солнечные батареи для дома, офисов и других зданий или генерация электричества для сетей централизованного электроснабжения.

Солнечные фотоэлектрические установки могут быть следующих основных типов:

Автономные
В случае если нет подключения к сети, солнечные электростанции, модули генерируют электричество для целей освещения, питания телевизора, радио, насоса, холодильника или ручного инструмента. Обычно, для хранения энергии используются аккумуляторные батареи.

Соединенные
если объект подключен к сети централизованного электроснабжения, солнечная батарея может использоваться для генерации собственного электричества. Избыток электрической энергии обычно продается электросетям.

Резервные системы фотоэлектрическая системы подключается к сетям плохого качества. В случае отключения сети или недостаточного качества сетевого напряжения, для покрытия нагрузки используется солнечная энергия.

Основные типы солнечных батарей.

Мы можем использовать энергию солнца для разных целей. Одна из них - это выработка электрической энергии. При использовании солнечных батарей энергия солнца напрямую преобразуется в электрическую. Этот процесс называется фотоэлектрический эффект (сокращенно ФЭ).

Использование солнечного электричества имеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии. Впервые фотоэлектрические батареи были использованы в космосе на спутниках.

Сегодня солнечное электричество широко используется. В удаленных районах, где нет централизованного электроснабжения, солнечные батареи используются для электроснабжения отдельных домов, для подъема воды и охлаждения лекарств. Эти системы зачастую используют аккумуляторные батареи для хранения выработанной днем электроэнергии. Кроме того, калькуляторы, телекоммуникационные системы, буи и т.д. работают от солнечного электричества.

Другая область применения - это электроснабжение домов, офисов и других зданий или генерация электричества для сетей централизованного электроснабжения.

Солнечные фотоэлектрические установки могут быть следующих основных типов:

Автономные
В случае если нет подключения к сети, солнечные модули генерируют электричество для целей освещения, питания телевизора, радио, насоса, холодильника или ручного инструмента. Обычно, для хранения энергии используются аккумуляторные батареи.

Соединенные
если объект подключен к сети централизованного электроснабжения, солнечные батареи могут использоваться для генерации собственного электричества. Избыток электрической энергии обычно продается электросетям.

Резервные системы
фотоэлектрическая системы подключается к сетям плохого качества. В случае отключения сети или недостаточного качества сетевого напряжения, для покрытия нагрузки используется солнечная система


материал


а вот и способ сделать батарею своими руками, информация взята с сайта http://germarator.ru/post/148

В свое время, начитавшись в интернете разных статей о самодельных солнечных батареях, я тоже увлекся идеей собрать что-нибудь своими руками. Последней каплей, подтолкнувшей меня к реальным действиям, стала статья американца Майкла Дэвиса о сборке солнечной батареи из элементов, купленных на аукционе eBay. Перевод этой статьи можно прочитать здесь: http://germarator.ru/post/56

Первым делом, я купил на аукционе сотню солнечных элементов, точно таких, которые Майкл описывал в своей статье. Эти элементы оказались еще и самыми дешевыми и доступными.

Солнечный элемент EverGreen

В добавок мне пришлось у другого продавца заказать специальный карандашный флюс, припой, а также плоские соединительные проводники.

Получив все посылки, я первым делом стал экспериментировать – сделал тестовую батарею из обломков, образовавшихся при пересылке. О результатах первых экспериментов можно почитать здесь: Первая солнечная батарея.

Далее пошел длительный и утомительный процесс припаивания проводников к элементам. Эта работа заняла очень много времени. Несколько раз я делал перерывы на неделю-другую, а то пайка проводов уже начинала сниться по ночам. Если соберетесь пойти по моим стопам и собрать свою солнечную батарею, послушайте моего совета – покупайте элементы с уже припаянными проводниками! Сбережете время и нервы :)

В процессе пайки, я увидел на YouTube как с такими же элементами мучаются другие самодельщики. Поэтому решал заснять парочку видеороликов, чтобы поделиться своим опытом. Вот как выглядит процесс пайки проводников, если вы уже «набили руку»:


Комментарии к видео на английском, но думаю, что все понятно.

Припой без содержания свинца для пайки солнечных батарей, который сейчас активно продается на eBay, я использовать не рекомендую. Такой ощущение, что он имеет высокую температуру плавления. В результате, при использовании маломощного паяльника паять элементы очень трудно. Элемент при пайке работает как радиатор – вы касаетесь его паяльником и припой моментально затвердевает, а расплавить его паяльник нормально не может – элемент отводит тепло в воздух. Именно поэтому все америкосы рекомендуют использовать мощный паяльник – 60-90 Вт.

Я же, как видите, обошелся 25-ти ваттным, т.к. использовал обычный отечественный припой ПОС-61. У этого припоя низкая температура плавления и мощности паяльника вполне хватает, чтобы поддерживать его в расплавленном состоянии пока вы ведете пайку.

Еще совет – припой берите в виде тонкой проволоки (1-3 мм). С прутковым припоем работать неудобно – для маломощного паяльника его приходится резать на кусочки.

Далее еще парочка видео-советов.


Тут показано как определить какой длинны нам нужны отрезки соединительных проводов. Просто я в сети постоянно встречал ошибочный совет взять удвоенную ширину элемента и прибавить ширину зазора между элементами. Эти советчики не учитывают, что на обратной стороне провод припаивается к контактной площадке, которая примерно на 1,5 см отстоит от края. На каждый элемент надо 2 провода, сэкономив 1,5 см на каждом мы получим около 3 метров (!!!) экономии провода на сотне элементов.


Но экономия в этом вопросе – не главное. Просто в последствии, когда вы будете объединять элементы в батарею, вы все-равно отрежете лишние сантиметры провода, чтобы он не болтался и не приводил к короткому замыканию, касаясь соседних проводов. Так зачем нам потом делать лишнюю работу?

Второй совет касается того, как именно из длинного провода нарезать отрезки одинаковой расчетной длинны.

http://www.youtube.c...player_embedded

Мне нужны были отрезки по 155 мм, я взял две полоски картона толщиной 3 мм и шириной примерно 71-72 мм, намотал на эту катушку провод. Каждый виток, получился примерно 155 мм. Ну а то, как просто теперь это все режется, вы видите сами. Гораздо проще, чем измерять линейкой каждый отрезок :)

Ну ладно… Провода к элементам припаяны, идем дальше.

Провода к ячейкам припаяны

Первым делом надо определиться с материалами, которые мы будем использовать для нашей солнечной батареи.

В своей статье Майкл Дэвис рекомендует использовать дерево и фанеру. Безусловно, это материалы доступны и легко обрабатываются. Но они также очень сильно подвержены воздействию окружающей среды. Как вы не прокрашивайте дерево оно рано или поздно у вас облезет и начнет гнить. Поэтому я искал материал, который не будет боятся условий окружающей среды.

Стекло – хороший выбор. Материал прочный, его можно резать и клеить, а при наличии сноровки даже сверлить. Если использовать в качестве фронтального покрытия солнечной батареи специальное стекло или даже обычное, но высокой чистоты, то можно уменьшить потери и повысить итоговую выходную мощность. Но со стеклом есть одна проблема – оно хрупкое и бьется. Раз в несколько лет у нас стабильно случается град, стекло может не выдержать и тогда работа нашей батареи закончится – осколки разбившегося стекла повредят хрупкие солнечные элементы.

В итоге, выбирая материал который не проводит электричество, обладает эластичностью, легко обрабатывается, не гниет, достаточно прочный и при этом легко доступен, я остановил свой выбор на обычном оргстекле. Фронтальное покрытие – тонкое оргстекло 2 мм, подложка – толстое 4 мм. В качестве подложки можно использовать текстолит, но мне не удалось найти в продаже листы подходящей толщины и размера.

В промышленных солнечных батареях применяют герметизацию, стекло спекается со специальной пленкой, что придает ему дополнительную прочность. Фактически, промышленная СБ представляет собой триплекс. Сильный град конечно может повредить батарею, но разлета осколков стекла не будет. К сожалению, такой метод герметизации в домашних условиях не доступен.

Еще я рассматривал различные варианты герметизации по технологии пленочного и заливного триплекса (стекольщики знают), но все это оказалось дорого и нереализуемо в домашних условиях.

Американцы советуют для герметизации использовать прозрачный эпоксидный кампаунд «Sylgard 184″. Купить его можно на том же eBay по 50 баксов за банку. Проблема только в том, что этой банки хватит лишь на заливку одной солнечной батареи. Продавец пишет, что хватит на две – не верьте.

Короче, я решил совсем отказаться от идеи герметизации элементов. Это конечно ведет к уменьшению мощности, но зато сильно упрощает конструкцию.

Для того, чтобы в солнечной батарее элементы шли ровными рядами я сделал простую сборочную панель из фанеры.

Сборочная панель с пластиковыми крестиками

Элементы имеют размер 81х150 мм, на зазоры я оставил по 5 мм, поэтому на фанере нарисовал сетку с ячейками 86х155 мм. Чтобы при сборке проще было укладывать элементы и они не съезжали, я приклеил обычные пластиковые крестики, применяемые при укладке керамической плитки.

Немного напишу о размерах. Я исходил из имеющихся материалов. Оргстекло мне удалось купить размером 76х68 см. В такой размер помещается 4 цепочки по 8 элементов – всего 32 шт. Вообще-то, для сборки солнечной батареи на 12 В рекомендуется использовать 36 элементов (4х9). Однако, учитывая, что я все-равно буду собирать цепочку СБ и использовать «умный» контроллер, я решил немного пожертвовать напряжением и мощностью. Зато изделие получилось из легкодоступных материалов.

32 солнечных элемента позволят получить батарею мощностью примерно 50 Вт. Каждый элемент имеет пиковую мощность порядка 1,75 Вт (в сумме 56 Вт), но часть мощности потеряется из-за переортажения на стекле и отсутствия подбора элементов по параметрам.

Также отмечу, что количество цепочек элементов в солнечной батарее желательно делать четным, чтобы полюса оказались с одной стороны и их можно было компактно вывести в одну коммутационную коробку. Если сделать, например, три цепочки, то полюса батареи у вас окажутся по диагонали друг к другу.

Продолжаем сборку: устанавливаем получившуюся сборочную панель на горизонтальную поверхность и укладываем солнечные элементы.

Укладываем элементы на сборочный стол

После этого надо опять немного поработать паяльником. У меня на пайку ушло 2 вечера, часа по 2 каждый день :)

Паяем цепочки элементов

Цепочки между собой соединяются при помощи специальной шины – более широкого плоского провода. Этими же шинами делается вывод полюсов батареи наружу. Помимо двух полюсов я решил сделать еще и вывод «средней точки». Чуть позже объясню зачем. Вывод наружу делается через отверстия в подложке.

Соединительные шины и вывод проводников наружу

Для приклеивания элементов к подложке я решил использовать найденную в магазине монтажную ленту. Она из какого-то пористого полимерного материала, мягкая и имеет с двух сторон клейкий слой. Держит очень крепко и предназначена для работы на открытом воздухе.

Монтажная лента

Нарезаем ленту на небольшие кусочки и приклеиваем их ко всем элементам ровно по центру. Пайка на контактных площадках у меня получилась выпуклой, поэтому я клеил ленту в два слоя.

Клейкая площадка с обратной стороны элемента

Надо чтобы клейкая площадка возвышалась над контактами и над пластиковыми «крестиками» сборочного стола. Потом, когда мы на элементы приложим подложку и прижмем ее, клейкие площадки приклеятся к ней и каждый элемент окажется надежно закреплен на подложке. После приклеивания элементов, поднимаем подложку (с ней поднимаются и все элементы), переворачиваем и видим вот такую красоту.

Элементы на подложке

В последствии я при помощи кусочков монтажной ленты еще и шины закрепил на подложке, чтобы не болтались.

Теперь как-то надо закрепить фронтальное стекло. Для этих целей я использовал ту же монтажную ленту, но только более широкую. Цвет значения не имеет у меня оказалась светлая.

Борта батареи делаем из монтажной ленты

Борта я тоже делал из двух слоев ленты, как и клейкие площадки для элементов, чтобы они получились примерно такой же высоты.

Наклеив второй слой ленты на борта я оставил сверху защитную бумажную пленку по всей длине ленты. Дело в том, что к оргстеклу она приклеивается очень быстро и прочно, если накладывать фронтальное стекло прямо на клейки слой, его не получится выложить ровно с подложкой – обязательно будет какой-то перекос.

В решении этой проблемы помогла хитрость, подсмотренная у стекольщиков, занимающихся изготовлением заливного триплекса. На каждом бортике мы отрываем бумажный слой только на концах и загибаем его вот так:

Снять и загнуть защитную бумагу на концах отрезков ленты

После этого накладываем фронтальное стекло и выравниваем его края с краями подложки.

Накладываем фронтальное стекло

А дальше просто вытягиваем защитную бумажную пленку, слегка приподнимая край стекла. После опускания оно моментально приклеивается.

Вытягиваем защитную бумажную пленку и приклеиваем стекло

Стык получается ровный и красивый.

Стык фронтального стекла м подложкой

Как видите, я пока оставил на оргстекле защитную пленку. Планирую оставить ее до самого последнего момента – до установки, чтобы свести к минимуму количество возможных царапин при хранении и транспортировке.

Вот как выглядит моя солнечная батарея на текущий момент. Вид спереди:

Самодельная солнечная батарея. Вид спереди.

А вот как она выглядит сзади. Прозрачная подложка позволяет визуально контролировать все контакты, а в случае появления трещин в элементах, их будет видно на просвет.

Самодельная солнечная батарея. Вид сзади.

В верхней части с обратной стороны батареи прикреплена клемная планка на 3 контакта. В нее выведены полюса солнечной батареи и «средняя точка».

Клемная планка

Зачем, спрашивается, нужен этот третий контакт? В принципе, можно обойтись и без него. Но с ним можно сделать две хитрости:

* В случае необходимости, можно будет включить в работу только половину солнечной батареи и получить 6 В, вместо 12.
* Но главное, третий контакт позволяет поставить на каждую половину батареи отдельный шунтирующий диод.

Зачем нужен шунтирующий диод? Если кратко, то он не позволяет элементам батареи, на которые падает тень, расходовать мощность, генерируемую остальными элементами, на которые светит солнце. В идеале, шунтирующий диод должен стоять на каждом элементе, но на практике это делают редко. Обычно ставят шунтирующий диод на всю батарею. Хотя еще чаще его вообще не ставят, предполагая, что батарея будет стоять там, где на нее тень упасть не может. Ну а я решил поставить шунтирующие диоды на каждую половину батареи – если одна половина попадет в тень, вторая будет работать.

А теперь о том, что еще осталось сделать.

Я планирую сделать для батареи рамку. Для этого я уже подыскал алюминиевый профиль «уголок».

Профиль для рамки

Надо лишь выпилить 4 отрезка на каждую сторону солнечной батареи: 2 по 76 см и 2 по 68 см. Спилы делаются под углом 45 градусов, чтобы потом они ровно стыковались друг с другом.

Профиль для рамки отпиливается под углом 45 градусов

Вчера, как видите, начал пилить. Пилил ножовкой. Думал, что алюминий пилить будет легко, но где там. Пока сделал один отрезок (два пропила), весь взмок и сломал полотно :( Короче, рамка пока откладывается.

Кстати, можно также заказать рамку в багетной мастерской. У них есть толстый алюминиевый профиль, из которого рамы для картин делают. Там же дадут специальные прижимные пружины, уголки и «ушки». Но если хочется сделать самому – используйте просто алючиниевый уголок. Ушки можно сделать из него же, а закрепить это все винтами, думаю – не проблема.

Теперь «подобьем бабки» $)

Для удобства, все цены буду приводить в долларах.

* Элементы куплены на eBay, в посылке было 110 штук. Цена 199$. Однако сверху пришлось оплатить доставку – 40$ и таможенную пошлину – 60$. Итого около 300$ за сотню элементов (несколько сломались). На батарею пошло 32 элемента, что в деньгах – 96$
* Там же были куплены шины, карандашный флюс, припой и диоды Шоттки. Все вместе с доставкой от разных продавцов в пересчете на одну батарею обошлось примерно в 30$
* Оргстекло – примерно 20$ за два листа.
* Монтажная лента: половина катушки шириной 9-мм и полторы катушки шириной 2 см – примерно 5$
* Алюминиевый профиль – 5$ за две «палки» по 2 метра.
* Канифоль, отечественный припой, клемная планка, винты/гайки - накинем еще 3-4$

Итого у меня получается примерно 160$ на одну солнечную батарею.

Сейчас, покупая элементы небольшими партиями (чтобы не платить таможенную пошлину) и с уже припаянными проводами и шинами в комплекте, я думаю, что можно уложиться и в меньшую сумму. Но даже 160 баксов за солнечную батарею в 50 Ватт – это неплохой результат – солнечная батарея промышленного производства мощностью 50 Вт стоит до 350$.

Не надо только забывать, что для сборки собственной солнечной батареи нужно ВРЕМЯ!!!

P.S. Испытать батарею в реальных условиях у меня пока не получилось – весь день работаю а вечером, солнце уже не то. Если получится, и если позволит погода, проведу испытания на выходных. Пока я лишь убедился в ее работоспособности – вечером на закате провел замеры у себя на балконе.

Тест солнечной батареи на закате - 14 вольт

Напряжение открытого контура 14 вольт.

Работает! :)

надеюсь это хоть как-то поможет..


Итак, полазив по различным ресурсам узнал стоимость одной батареи- LAX 10W это самый дешевый вариант.. цена 1800 руб.
Мощность, Ватт 10
Рабочее напряжение, Вольт 17
Напряжение разомкнутой цепи, Вольт 21,5
Рабочий ток, Ампер 0,58
Ток короткого замыкания, Ампер 0,69
Габариты, мм 396х289х23

Источник

материал взят с сайта wikipedia.org

световые колодцы не распространены в наше время, но идея выглядит актуальной:
Световой колодец Системы солнечного освещения (англ. light tube or light pipe) — оборудование для освещения помещений при помощи естественного солнечного света. Световой колодец представляет собой трубу, передающую солнечный свет с минимальными потерями. Простейший вариант светового колодца — отверстие в потолке.

Солнечные колодцы применяются для освещения как промышленных, так и жилых зданий в дневное время суток. Могут применяться в больших промышленных зданиях: складах, цехах, подземных помещениях и т. д.

Впервые солнечный колодец начали производить в Австралии в 1991 году по патенту 1986 года.
Световой колодец на станции метро в Берлине. Верхняя часть
Нижняя часть колодца

Конструкция солнечного колодца аналогична перископу, с той разницей, что колодцу нет необходимости передавать изображение.

Верхняя часть солнечного колодца располагается на крыше здания, или солнечной стороне фасада. Нижняя часть выводится в помещение.

Задача верхней части — собрать как можно больше солнечного света. Для этого применяются различные коллекторы, рефлекторы и даже линзы Френеля. Свет передаётся по колодцу с большей эффективностью, если колодец прямой и короткий. Если колодец имеет углы, повороты, или большую длину, то часть света рассеивается. Для минимизации потерь применяются прозрачные материалы с большой отражающей способностью (например, оптоволокно). В нижней части солнечного колодца устанавливаются устройства, рассеивающие солнечный свет.

Световой колодец диаметром 300 мм способен освещать площадь 8 м². Один колодец позволяет в европейских условиях предотвратить ежегодный выброс в атмосферу до 7,4 тонн СО2.

Световые колодцы с оптоволокном разработаны в 2004 году в США. В верхней части такого колодца применяются параболические коллекторы.

Применение солнечных колодцев позволяет сократить потребление электроэнергии, в зимние время сократить дефицит солнечного света у людей, находящихся в здании.
Человечество - самый бессердечный из всех существующих видов на Земле..
5

#2
Пользователь офлайн   Bolo 

  • Вожак клана.
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 13 481
  • Регистрация: 02 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородMoskow
  • Время онлайн: 640 дн. 9 час. 56 мин. 25 сек.
Репутация: 6 410
Мудрец
Проветрю тему ветряков. Тема неоднозначная, во всём мире ветряки имеют весьма условную экологичность и низкую рентабельность: они дороги в обслуживании, а низкочастотные колебания производимые ими вредны (не опасны, а именно вредны) для здоровья, поэтому их устанавливают в безлюдных местах и ограничивают туда доступ. Однако нам не нужно добывать энергию из ветра в промышленных масштабах. Соответственно средства исполнения могут быть безопасными и просты в обслуживании.
Попрорбуем представить, что делаем его сами. Конечно хочется киловатт побольше — от 5 (скромненько), до 15 хотя бы... Причём сразу, попроще, подешевле и понадёжнее!! Практика показывает, что альтернатив реальных всего две (с осью, параллельной ветру, т.е. горизонтальной) - или трёхлопастный пропеллер, или многокрыл. Попробуем разобраться, что кому подходит. Начнём с хорошо известной таблицы зависимости получаемой мощности от скорости ветра и диаметра ветроколеса при КИЭВ=0,35
Изображение
Какой у ветер — это выясняется на месте, и его скорости, и сколько дней в году и откуда именно он дует, и будет ли ветряк видеть горизонт по всему горизонту ... Смотрим таблицу (сразу уточнение – а почему диаметр колеса до 10 метров? – потому, что если Вы способны соорудить колесо размером больше, чем до крыши трёхэтажного дома, то уже промышленный масштаб, вы - профессиональный ветрякостроитель и и тут вы нового ничего не узнаете, мелочи ниже киловатта Вас не интересуют, а Ваш среднегодовой ветер – 4 м/сек, видите – Вам нужно колесо диаметром 10 м, как раз до крыши трёхэтажного дома. Предположим теперь, что в экопоселении ветер 5 м/сек – уже полегче, для того-же киловатта колесо всего каких-то 7 метров диаметром. Но, может, оно находится высоко в горах, или на островоке в океане и можно наслаждаться среднегодовым ветром 7 м/сек - тогда маленькое такое колёсико в какие-то жалкие 4,5 м диаметром - и целый киловатт Ваш, в среднем, разумеется. Ну а где-же 5 киловат, или 10 –15 ? – а в таблице, и только в ней (не у а не у нас)... Это всё я к тому, что изготовитель должен исходить не из желаемых киловатт, а из своих реальных возможностей сделать ветроколесо. Вы можете сделать лопасть длиной 5 метров (лучше из дерева), да выдержав точность профиля в ±100 микрон в каждой точке, да в трёх экземплярах? Извиняюсь, конечно – вопрос чисто риторический. А какую лопасть Вы берётесь сделать и с какой точностью (а неточный профиль даже того КИЭВ в 0,35, что в таблице, не даст)?. 1,5 метра? – это более-менее реально, тогда с 6 метрового ветра аж 300 ватт удастся снять!
Придумано в США в начале второй половины 19 века для водоподъёма и производятся по сегодня (см. например http://www.aermotorwindmill.com ). Основное отличие от пропеллера – многокрыл тихоходен (Z=1-2) и это определяет все остальные его свойства (сравнительно с пропеллером подобного диаметра):
1. Безшумность – само колесо на фоне шума ветра вообще не слышно, если что и звучит, то другие движущиеся части;
2. Устойчивость к турбулентности;
3. Отсутствие вибраций;
4. Плавно и чётко отрабатывает заходы ветра (даже в подветренном варианте);
5. Страгивание – при ветре 2 и менее м/сек;
6. Высокий крутящий момент, с самого начала вращения сдвинет любой генератор и любой (почти) мультипликатор.
7. И главное - такое колесо может сделать каждый, и 4-метровое и 6- и 8-метровое. Не на кухне конечно, сарай нужен или гараж. Причем конструкция эта не слишком требовательна к точности изготовления – при аккуратной работе 0,35 КИЭВ гарантирован.
Это остудит тех люителей человечьего комфорта, которые мечтали о холодильнике стиралке и т.д. а тепереь к реалиям ;)
Данная установка планировалась как очередной эксперимент по изготовлению самодельного ветрогенератора из подножных материалов. Их в избытке можно найти в любом гараже, со списанных механизмов и прочего металлолома, которому еще в умелых руках можно дать вторую жизнь. Что из этого получилось, самому мне судить сложно, так как любой мастеровой в своей работе всегда видит кучу недостатков. Поэтому выкладываю материалы по изготовлению и полученным результатам на суд посетителей данного форума.
Все расчеты и исполнение зависело от марки применяемого генератора. Эта деталь одна из основополагающих в конструкции любой ветроэлектроустановки. Не секрет что в настоящее время найти необходимый по всем параметрам генератор или мотор на постоянных магнитах очень сложная задача и поэтому выбор пал на генератор Г99.3701 применяемый в тракторной технике и обеспечивающий самовозбуждение от встроенных магнитов.
Характеристики генератора:
номинальная мощность - 1000 W;
номинальное напряжение - 28 V;
максимальный ток нагрузки - 36 А;
начало возбуждения - 1250 об/мин.;
номинальная частота вращения - 4500 об/мин.;
масса (не более) - 6,8 кг.
Стоимость его, на момент постройки, не превышала 50 $ в перерасчете с национальной валюты, и по ценовым параметрам выглядел очень интересным для использования. Все производители «ветряков» номинальную мощность заявляют при скорости ветра 10-11 м/с., и я взял за основу этот показатель. При этих скоростях ветра расчет показал, что ветроколесо должно быть 3-х метровым, а повышающий редуктор 1 к 40. Ветроколесо решил использовать 12 лопастное, лопатки из 3мм. алюминия профилированы в желобок с круткой. Ширина лопатки 200 мм., длина 1200мм. Углы установки сечений можно увидеть в прилагаемой таблице, профиль лопатки на странице "Ветроустановка 1.6м". Чтобы дать прочность ветроколесу, применен обод, изготовленный из тонкостенной стальной трубки диаметром 16мм.
Вал ветроколеса установлен на двух шариковых подшипниках, и через резиновую муфту от автомобиля ВАЗ соединен с редуктором у которого коэффициент передачи 1 к 31. Далее через клиноременную передачу вращение передается на генератор. Передаточный коэффициент шкивов составляет 1,3, в результате чего общий коэффициент передачи составляет округленно 1 к 40. Можно было выбрать и другую компоновку, но данное решение позволило без больших затрат проверить на практике расчетную часть путем изменения размеров шкивов. Больше всего меня огорчил редуктор, он был такой тугой, что я его еле проворачивал рукой за вал, но стоило снять с него сальники, он вращался как детская игрушка. Но отказаться от сальников, не было ни какой возможности, ограничился только тем, что снял с них пружины. Какое то улучшение дало, но незначительное. Не имея другого редуктора, решил увеличить немного момент и увеличил диаметр ветроколеса до 3,1 метра.
Поворотный узел выполнен на одном коническом и одном шариковом подшипнике. Увод из под ветра для ограничения мощности и буревая защита выполнена путем смещения оси мачты относительно оси ветроколеса.
Хвостовое устройство изготовлено из тонкостенных труб диаметром 16 мм. шарнирно соединенное с поворотной платформой, и уравновешено пружинами. Усилие пружин также рассчитывается. Ранее применялась только одна пружина и свобода отклонения хвоста только в одну сторону, и это создавало, при резком изменении направления ветра, большие гироскопические моменты из за большой массы ветроколеса. Сейчас откланяется хвостовое устройство, а затем спокойно подтягивает за собой ветроколесо.
На оперение в разное время использовались разные материалы, но в последнем варианте использование ячеистой поликарбонатной плиты мне кажется предпочтительней всего. Легкий и прочный материал.
Изображение
Токосъемных колец и щеток для передачи энергии от генератора не используется. Провод свободно опускается внутрь мачты.
Мачта, в зависимости от того, где устанавливался ветроагрегат, использовалась двух видов: одна цельная, поднимается лебедкой и фиксируется к стене строения, вторая телескопическая, и поднимается автомобильным домкратом с фиксацией растяжками.
Изображение
Расчетные размеры в описании не приводятся, так как вряд ли кто-то будет воспроизводить эту конструкцию в таком виде. Основная задача, поделится решениями и результатами. А если кого заинтересует данный опыт, то все расчеты которыми я пользуюсь, найдете на этом сайте и рассчитает свою конструкцию самостоятельно. Надо отметить, что производимые работы позволяют уточнять и вносить поправки в расчетные приложения. Поэтому их периодически можно обновлять, если кто-то соорудит что-то подобное и не поленится выложить на pandoraworld.su. Нужно будет обращать внимание на дату последних постов.
На данный момент вот что показали испытания данной конструкции:
1 - редуктор вносит свою лепту в стартовый момент. Начало вращения происходит только при 3 м/с., хотя для сравнения, 6 лопастная 1,6 метровая установка в тех же условиях начинает вращение при 2 м/с. Морально этот факт немного угнетал.
2 - реле регулятор, штатно установленный в генераторе пришлось исключить. При наборе оборотов, самовозбуждение происходит лавинообразно, и приложенная мощность начинает тормозить ветроколесо до срыва генерации, и далее процесс повторяется. Для устранения этого недостатка, что только я не использовал, и ШИМы применял и контроллеры программировал, пытаясь интеллектуально управлять, но лучший результат оказался более простым. Убрал реле регулятор, вместо него поставил 20 ватный резистор на 40 Ом., и генератор стал себя вести подобно мотору на постоянных магнитах. По мере роста напряжения, увеличивался и ток на обмотку возбуждения.
Изображение
После этого при 3,5 – 4 м/с ветрогенератор стал выдавать первый ампер тока на 24 вольтовые аккумуляторы. Более точно вычислить довольно сложно, так как массивное 20 кг. колесо работает как маховик и сглаживает непостоянство ветра.
Изображение
По материалам >>>
Одним словом - дальше дело за практикой.
Я ТАМ был, и ждут меня назад. Но дел так много тут. Kerame, slä ke nìn
ИзображениеИзображение
4

#3
Пользователь офлайн   Bolo 

  • Вожак клана.
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 13 481
  • Регистрация: 02 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородMoskow
  • Время онлайн: 640 дн. 9 час. 56 мин. 25 сек.
Репутация: 6 410
Мудрец
Весьма оригинальное и спортивное решение энергетической проблемы при отсутствии достаточного света или ветра.
Велогенератор.

Я ТАМ был, и ждут меня назад. Но дел так много тут. Kerame, slä ke nìn
ИзображениеИзображение
1

#4
Пользователь офлайн   pandorskiy kot 

  • pängkxo tireahu eltuä lefngap
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 9 717
  • Регистрация: 01 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородKharkov
  • Время онлайн: 249 дн. 12 час. 17 мин. 8 сек.
Репутация: 4 776
Мудрец
Ну а что, для экстренного случая вполне так неплохо :)
Изображение
...I want to go where they are going
Into the world they've been
Can I open up my mind enough to see... ©
0

#5
Пользователь офлайн   Bolo 

  • Вожак клана.
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 13 481
  • Регистрация: 02 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородMoskow
  • Время онлайн: 640 дн. 9 час. 56 мин. 25 сек.
Репутация: 6 410
Мудрец
Ога, не зажиреешь и от безделья не попухнешь.:)
Я ТАМ был, и ждут меня назад. Но дел так много тут. Kerame, slä ke nìn
ИзображениеИзображение
0

#6
Пользователь офлайн   Торук Макто 

  • Последняя Тень
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 3 312
  • Регистрация: 02 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • Время онлайн: 265 дн. 6 час. 49 мин. 49 сек.
Репутация: 2 814
Мудрец
Ынтэрэсная весчь
0

#7
Пользователь офлайн   Jak Arc Zoreon 

  • Соратник
  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 513
  • Регистрация: 11 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородЯрославль
  • Время онлайн: 33 дн. 4 час. 54 мин. 10 сек.
Репутация: 647
Гениальный
Так и до тренажёрного зала - электростанции не далеко. Вроде такое уже где-то есть, но не удалось найти инфу.
0

#8
Пользователь офлайн   Bolo 

  • Вожак клана.
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 13 481
  • Регистрация: 02 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородMoskow
  • Время онлайн: 640 дн. 9 час. 56 мин. 25 сек.
Репутация: 6 410
Мудрец
Есть где-то в европах, но не суть. Зачем зал, когда надо свой дом обеспечивать? Причём скажем зимой для сугреву во всех смыслах очень даже полезно.
Я ТАМ был, и ждут меня назад. Но дел так много тут. Kerame, slä ke nìn
ИзображениеИзображение
0

#9
Пользователь офлайн   Elfsmut 

  • Соратник
  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 714
  • Регистрация: 02 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • Время онлайн: 37 дн. 5 час. 41 мин. 24 сек.
Репутация: 1 197
Мудрец
Напряжение и ток маловаты для заряда такой батареечки будут. Думаю там редуктор не помешает для более эффективного использования сил и получения необходимых параметров.
0

#10
Пользователь офлайн   Jak Arc Zoreon 

  • Соратник
  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 513
  • Регистрация: 11 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородЯрославль
  • Время онлайн: 33 дн. 4 час. 54 мин. 10 сек.
Репутация: 647
Гениальный

*
Популярное сообщение!

Решил пересчитать, во сколько может обойтись автономизация среднего частного дома или квартиры, какое количество энергии для этого нужно и какая электрическая мощность требуется. Вдруг пригодится кому. И если что, поправте.

У меня в квартире из техники регулярно используются компьютер (Б.П. 400Вт) и холодильник иногда стиральная машина, утюг и телевизор. Ещё стоит 5 ламп накаливания по 60 Вт каждая. За месяц по счётчику, набегает около 200 кВт*ч. Не знаю, сколько требует холодильник, но думаю всё вместе будет требовать что-то около 1 - 1,5 кВт. Из опроса, проведённого в чате форума, выяснилось, что у большинства, месячные затраты не превышают 300 кВт*ч. Из похода в один из магазинов продающих бытовую технику, узнал, какие энергетические запросы бывают у различных бытовых приборов.
Значения округлены в большую сторону с шагом в 0,5.
Электрочайник - 2кВт
Утюг - 2 кВт
Стиральная машина - 1кВт
Посудомоечная машина – 1,5кВт
Фен - 2 кВт
Домашний медиацентр - 0,5кВт
ПК - 0,5кВт
Холодильник – 0,5кВт
Микроволновая печь - 1кВт
Электроплита - 7 кВт
Из всех устройств регулярно работает только холодильник, но и то циклами. Так же, продолжительное время может работать стиральная машина, все остальные устройства включаются не больше чем на несколько минут пару раз в день, и обычно не одновременно. По этому, думаю, достаточно будет 4-6 кВт, если без электроплиты.
300 кВт*ч в месяц, это примерно 10 (9,85) кВт*ч в день. Для того чтобы обеспечить дом необходимым количеством энергии нужен постоянно работающий источник энергии мощностью 10кВт*ч/24ч=416Ватт. Но для того чтобы обеспечить нужную мощность энергию нужно где-то накапливать.

Теперь посмотрим, что для этого можно использовать и во сколько это обойдётся.
Информация отсюда.
Ветрогенератор Exmork 2 кВт, 24 вольт
Технические характеристики
рабочая мощность 2000 ватт
максимальная мощность 2800 ватт.
страгивание (начало вращения) с 2,5 м/с
оптимальная скорость ветра 10 м/с
диапазон ветра генерации 3 - 35 м/с
количество лопастей 3 шт.
материал лопастей армированное стекловолокно
диаметр ротора 3,6 м
Срок службы 10 - 15 лет.
41 500 руб. + Мачта 35 000руб.

Солнечная панель Exmork 150 ватт, 24В
Характеристики солнечной панели Exmork 150 ватт, 24В :
• Прочность на удар: металлический шарик 227 гр., с высоты 1 метр
• Гарантия завода Exmork: 2 года 100% мощности, 10 лет - 90% мощности, 25 лет - 80% мощности.
• Эффективность фотоэлектрического преобразования: 15,7%
• Ветровая нагрузка: до 60 м/с (200 кг на квадратный метр)
• Фронтальное прозрачное покрытие (антибликовый линзовый поглотитель): Hi-sheet RC 02B (0.45 мм. толщина), Япония
• Тип клеток: 156х156 мм, поликристалл
• Вес: 16.5 кг
• Размер одной панели: 1120*990*40 мм.
• Мощность солнечной панели: 150 ватт.
18 000руб.


Аккумулятор Haze HZY12-230 (гелевый HZY 12-230)
Напряжение аккумулятора - 12 Вольт
Емкость аккумулятора - 230 Ач (230Ач*12Вольт= 2,76кВт*ч)
Вес аккумулятора 71,0 кг
Срок службы 12 лет в буферном режиме
17 414 руб.

Солнечные батареи работают только когда есть свет, это в среднем 12 часов в сутки (летом больше, зимой меньше), но при пасмурной погоде их эффективность немного снижается, чтобы учесть это, буду считать что они работают 10 ч в сутки.
За день, одна панель вырабатывает 150Ватт*10ч в день = 1,5кВт*ч энергии (а за год 1,5 кВт*ч*365,4дня=548,1 кВт*ч).
Необходимо получать 10 кВт*ч в сутки значит нам нужно 10/1,5=6,(6) => 7 панелей. Ещё нужен блок АКБ состоящий из. 10/2,76=3,6 => 4х аккумуляторов.
• Гарантия завода Exmork: 2 года 100% мощности, 10 лет - 90% мощности, 25 лет - 80% мощности.
Значит за 25 лет одна панель произведёт 1,1МВт*ч+3,95МВт*ч+6,58МВт*ч =11.63МВт*ч (11630кВт*ч) Стоимость панели 18 000руб. Значит один кВт*ч, полученный от неё, будет стоить примерно 1,6-1,8руб.
Вообще, срок службы зависит не от типа солнечной панели, а от герметичности и прочности всей конструкции. Сами кристаллы кремния независимо от того - поли они или моно являются инертными материалами и абсолютно не боятся ни влаги, ни солнца. Влаги боятся контактные дорожки между пластинами кристаллов кремния, которые могут от коррозии потерять электропроводность. Если солнечная панель сделана без герметизации и прочного каркаса, то влага в течение нескольких лет начнёт разрушать внутренние токопроводящие контакты - что приведёт к выходу из строя солнечной панели.


Ветрогенератор работает, только если есть ветер. Для моей местности, среднегодовая скорость ветра составляет 5 м/с. При такой скорости ветра, рассматриваемая модель ветрогенератора будет вырабатывать в среднем 450 Ватт в год, или 3,94 Мвт*ч. Срок службы 10 - 15 лет. Значит количество произведённой энергии соответственно равно – 39,4 – 59,2 МВт*ч. Стоимость 41500, с мачтой 76500. Себестоимость 1 кВт*ч = 0,7 – 2руб, среднее 1.3руб.

Система, состоящая из 1 ветрогенератора, 5 солнечных панелей и 5 АКБ, будет стоить около 300 000руб, а стоимость 1 кВт*ч составит примерно 2.5руб.
Такая цена вполне сравнима с ценой на электроэнергию у нас в городе, хотя в сельской местности она ниже. Но это всё «магазинные» решения. На сколько дешевле это будет стоить если собирать самому, я не могу точно сказать, но раза в 2 минимум. Да и энергопотребление , я думаю, будет ниже. Но на всём экономить не стоит. Долговечность и надёжность тоже важны.
Но вот основная проблема, хранение энергии, остаётся не решённой. Обычные аккумуляторы не долговечны, дороги и экологически не безопасны. Есть предполагаемая альтернатива, это Energy Flywheels или супермаховики. Они долговечны, у них высокая ёмкость и мощность, и они экологически безопасны. Вот только я не смог найти достоверные сведенья о их стоимости. Постараюсь узнать это в ближайшее время.
6

#11
Пользователь офлайн   Kamean 

  • Ветеран
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 7 488
  • Регистрация: 18 Май 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородРига
  • Время онлайн: 178 дн. 8 час. 45 мин. 9 сек.
Репутация: 3 266
Мудрец
Супермаховик, похоже, будет дороже аккумулятора. К тому же он плохо подходит для длительного хранения энергии. Скорее для выравнивания при неравномерном использовании в течении суток.
Oe lu tute a new stivawm Eywayä mokrit.
0

#12
Пользователь офлайн   pandorskiy kot 

  • pängkxo tireahu eltuä lefngap
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 9 717
  • Регистрация: 01 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородKharkov
  • Время онлайн: 249 дн. 12 час. 17 мин. 8 сек.
Репутация: 4 776
Мудрец
Кроме того, я пока не совсем понимаю что эта штука (маховик) дает на выходе, ведь по сути требуется получить 220В переменки без пульсаций, прогибов и прочего, в общем сдается мне собрать из этого всего работающую систему можно, особенно если скомбинировать разные варианты решений. Но для этого нужен грамотный электрик который рассчитает и продумает единую систему из таких компонентов.
Изображение
...I want to go where they are going
Into the world they've been
Can I open up my mind enough to see... ©
0

#13
Пользователь офлайн   Kamean 

  • Ветеран
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 7 488
  • Регистрация: 18 Май 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородРига
  • Время онлайн: 178 дн. 8 час. 45 мин. 9 сек.
Репутация: 3 266
Мудрец
Маховик даёт на выходе эниргию вращения, так что всё равно без динамо не обойтись.
Oe lu tute a new stivawm Eywayä mokrit.
0

#14
Пользователь офлайн   Jak Arc Zoreon 

  • Соратник
  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 513
  • Регистрация: 11 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородЯрославль
  • Время онлайн: 33 дн. 4 час. 54 мин. 10 сек.
Репутация: 647
Гениальный
В конструкции супермаховика, есть мотор-генератор, он разгоняет тело маховика или снимает с него энергию. А 220В 60Гц обеспечивает инвертор, через который подключены все устройства.
0

#15
Пользователь офлайн   Kamean 

  • Ветеран
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 7 488
  • Регистрация: 18 Май 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородРига
  • Время онлайн: 178 дн. 8 час. 45 мин. 9 сек.
Репутация: 3 266
Мудрец
Ну если они в комплекте, тогда всё в порядке.
Oe lu tute a new stivawm Eywayä mokrit.
0

#16
Пользователь офлайн   pandorskiy kot 

  • pängkxo tireahu eltuä lefngap
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 9 717
  • Регистрация: 01 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородKharkov
  • Время онлайн: 249 дн. 12 час. 17 мин. 8 сек.
Репутация: 4 776
Мудрец

Просмотр сообщенияJak Arc Zoreon сказал:

220В 60Гц


Эм, ну тогда другое дело, только наверное таки 50Гц?
Изображение
...I want to go where they are going
Into the world they've been
Can I open up my mind enough to see... ©
0

#17
Пользователь офлайн   Jak Arc Zoreon 

  • Соратник
  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 513
  • Регистрация: 11 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородЯрославль
  • Время онлайн: 33 дн. 4 час. 54 мин. 10 сек.
Репутация: 647
Гениальный

Просмотр сообщенияpandorskiy kot сказал:


Эм, ну тогда другое дело, только наверное таки 50Гц?


Возможно, в принципе эти параметры регулируются.


Вот нашел ещё кое-что, что можно использовать как замену АКБ, это суперконденсаторы или по другому ионисторы.

Изображение

Ионистор (суперконденсатор, ультраконденсатор, англ. EDLC, Electric double-layer capacitor) — конденсатор с органическим или неорганическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита.

Концепция

Изображение

Сравнение конструктивных схем трёх конденсаторов. Слева: «обычный» конденсатор, в середине: электролитический, справа: ионистор

В связи с тем, что толщина двойного электрического слоя (то есть расстояние между «обкладками» конденсатора) крайне мала, запасённая ионистором энергия выше по сравнению с обычными конденсаторами того же размера. К тому же, использование двойного электрического слоя вместо обычного диэлектрика позволяет намного увеличить площадь поверхности электрода. Типичная ёмкость ионистора — несколько фарад, при номинальном напряжении 2—10 вольт.

Сравнения

С появлением ионисторов стало возможным использовать конденсаторы в электрических цепях не только как преобразующий элемент, но и как источник напряжения. Широко применяются в качестве замены батареек для хранения информации о параметрах изделия при отсутствии внешнего питания. Такие элементы имеют несколько преимуществ так и недостатков над обычными химическими источниками тока — гальваническими элементами и аккумуляторами:

Недостатки
Удельная энергия меньше, чем у традиционных источников (5-12 Вт·ч/кг при 200 Вт·ч/кг для литий-ионных аккумуляторов).
Напряжение зависит от степени заряженности.
Возможность выгорания внутренних контактов при коротком замыкании.
Большое внутреннее сопротивление по сравнению с традиционными конденсаторами (10...100 Ом у ионистора 1 Ф × 5,5 В).
Значительно больший, по сравнению с аккумуляторами, саморазряд: порядка 1 мкА у ионистора 2 Ф × 2,5 В[3].

Преимущества
Высокие скорости зарядки и разрядки.
Простота зарядного устройства
Малая деградация даже после сотен тысяч циклов заряда/разряда.
Малый вес по сравнению с электролитическими конденсаторами подобной ёмкости
Низкая токсичность материалов.
Высокая эффективность (более 95 %).
Неполярность (хотя на ионисторах и указаны «+» и «−», это делается для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводе-изготовителе).

Материалы

Электроды выполняют, как правило, путём использования пористых материалов, таких, как активированный уголь или вспененные металлы, вместо обычных изоляционных материалов. Общая площадь поверхности, даже тонкий слой такого материала во много раз больше, чем в традиционных материалах, такие как алюминий, что позволило хранить заряд в любом объеме. Уголь не является хорошим изолятором, поэтому ионистор можно использовать только при низких потенциалах, порядка 2÷3 В.

Плотность энергии

Плотность энергии ионисторов пока еще в несколько раз меньше возможностей аккумуляторов. Например, плотность энергии ионистора BCAP3000 3000Ф x 2.7В массой 0.51 кг составляет 21.4 кДж/кг. Это в 7.6 раз меньше плотности энергии свинцовых электролитических аккумуляторов, в 25 раз меньше литий-полимерных аккумуляторов, но в десятки раз больше плотности энергии электролитического конденсатора.

Плотность мощности ионистора зависит от внутреннего сопротивления. В последних моделях ионисторов внутреннее сопротивление достаточно мало, что позволяет получать мощность, сравнимую с аккумуляторной.

В 1997 году исследователи из CSIRO разработали супер-конденсатор, который мог хранить большой заряд за счёт использования плёночных полимеров в качестве диэлектрика. Электроды были изготовлены из углеродных нанотрубок. У обычных конденсаторов удельная энергия составляет 0,5 Вт·ч/кг, а у конденсаторов PET она была в 4 раза больше.

В 2008 году индийские исследователи разработали опытный образец ионистора на основе графеновых электродов, обладающий удельной энергоёмкостью до 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30—40 Вт·ч/кг) [4].

В 2011 году корейские ученые под руководством профессора Чой Джунг Вук (Choi Jung-wook) разработали суперконденсатор, изготовленный с применением графена и азота, обеспечивающий удвоенную емкость по сравнению с традиционными источниками энергии того же класса. Улучшение электрических свойств элемента питания было достигнуто благодаря добавлению азота.

Использование

Ё-мобиль - проект автомобиля, разрабатываемый в России, использует суперконденсатор как основное средство для накопления электрической энергии. Сами эти конденсаторы пока не выпускаются серийно и разрабатываются параллельно с автомобилем.

Существуют проекты, объединяющие суперконденсатор и химический аккумулятор в едином блоке, что взаимно компенсирует недостатки тех и других. В результате получается накопитель с большим сроком службы, меньшей стоимостью и большим запасом энергии, чем при использовании обычных аккумуляторов.

Перспективы развития

Срок службы ионисторов велик. Проводились исследования по определению максимального числа циклов заряд-разряд. После 100 000 циклов не наблюдалось ухудшения характеристик. Согласно недавним заявлениям сотрудников MIT, ионисторы могут в скором времени заменить обычные аккумуляторы. Кроме того, в 2009 году были проведены испытания аккумулятора на основе ионистора, в котором в пористый материал были введены наночастицы железа. Полученный двойной электрический слой пропускал электроны в два раза быстрее за счет создания туннельного эффекта. Группа учёных из Техасского университета в Остине разработала новый материал, представляющий собой пористый трёхмерный углерод. Полученный таким образом углерод обладал свойствами суперконденсатора. Обработка вышеописанного материала гидроксидом калия привела к созданию в углероде большого количества крохотных пор, которые в сочетании с электролитом смогли хранить в себе колоссальный электрический заряд.


Как я понимаю, сейчас эти утройства пока не распостранены. Так что это перспектива ближайшего будощего (думаю 3-5 лет).
4

#18
Пользователь офлайн   pandorskiy kot 

  • pängkxo tireahu eltuä lefngap
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 9 717
  • Регистрация: 01 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородKharkov
  • Время онлайн: 249 дн. 12 час. 17 мин. 8 сек.
Репутация: 4 776
Мудрец
Интересные штуки, интересно как по надежности будут
Изображение
...I want to go where they are going
Into the world they've been
Can I open up my mind enough to see... ©
0

#19
Пользователь офлайн   Jak Arc Zoreon 

  • Соратник
  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 513
  • Регистрация: 11 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородЯрославль
  • Время онлайн: 33 дн. 4 час. 54 мин. 10 сек.
Репутация: 647
Гениальный
Термоэлектрические генераторы


Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) являются устройствами непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую. Принцип действия термоэлектрического генератора основан на применении эффекта Зеебека, открытого в 1821 г. Он заключается в появлении э.д.с. в замкнутой цепи из двух разнородных материалов, если места контактов поддерживаются при разных температурах. Эффект возникает вследствие зависимости энергии свободных электронов или “дырок” от температуры. В местах контактов различных материалов заряды переходят от проводника, где они имели более высокую энергию, в проводник с меньшей энергией зарядов. Если один контакт нагрет больше, чем другой, то разность энергий зарядов между двумя веществами больше на горячем контакте, чем на холодном, в результате чего в замкнутой цепи возникает ток.

Рассмотрим основные процессы, протекающие в термоэлектрической цепи, на примере полупроводникового термоэлемента, работающего в режиме термоэлектрогенератора (ТЭГ), и покажем некоторые термодинамические и энергетические закономерности.

Изображение

Электрическая цепь состоит из p- и n- ветвей термоэлемента (обладающими разными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных пластин горячего и холодного спаев и активной нагрузки R.
При нагреве горячих спаев термоэлемента до температуры Tг, и рассеивании тепла с холодных спаев, поддерживаемых при температуре Tx, между спаями, при разомкнутой цепи R, стационарно устанавливается разность температур Tг - Tx. Тепловой поток через термоэлемент,в этом случае, после некоторых упрощений, можно записать как:
Изображение

где x - среднеинтегральные значения теплопроводностей ветвей; S и l, соответственно, площади поперечного сечения и длины p- и n- ветвей в интервале температур (Tr-Tx).

Разность температур на спаях термоэлемента вызывает термодиффузию носителей, в результате чего горячие спаи ветвей обедняются соответственно электронами и дырками, которые концентрируются на холодных спаях. Нарушение электрической нейтральности создает поле, направленное от холодных участков к горячим, которое препятствует дальнейшей термодиффузии носителей.
Это поле и есть термоэлектродвижущая сила E, возникающая на концах разомкнутой цепи термоэлемента и пропорциональная разности температур и разности коэффициентов термо-э.д.с.каждой ветви:

E=(ap-an)(Tг-Tх).

В момент замыкания термоэлемента на внешнюю нагрузку R, в цепи потечет постоянный ток, обусловленный эффектом Зеебека, определяемый как:
Изображение

где r – внутреннее сопротивление термоэлемента.

Этот же ток вызовет выделение и поглощение тепла Пельтье на спаях p- и n- ветвей термоэлемента с металлическими пластинами. При этом движение носителей будет происходить от горячих спаев к холодным, что соответствует поглощение на горячих спаях теплоты Пельтье.
Итак, вся электрическая мощность, вырабатываемая термоэлементом, есть разница теплот Пельтье его горячего и холодного спаев.

Термоэлектрические батареи обладают принципиальными преимуществами перед другими источниками электропитания:

1. Имеют длительный срок службы, практически неограниченный срок хранения при полной готовности к работе в любое время, не требуют специального обслуживания;

2. Термобатареи устойчивы в работе, дают стабильное напряжение, не боятся короткого замыкания и режима холостого хода.

3. Ввиду отсутствия движущихся частей термоэлектрические генераторы полностью бесшумны в работе, что дает им преимущество перед машинными источниками постоянного напряжения.

Благодаря этим свойствам термоэлектрические генераторы находят применение в областях, где требуются сверхнадежные источники электроэнергии, обладающие длительным сроком эксплуатации и не требующие обслуживания: автоматические метеостанции, морские маяки, автономные космические аппараты. В качестве источников тепла в них могут использоваться радиоактивные изотопы или ядерные реакторы. Для катодной защиты магистральных газо- и нефтепроводов от коррозии, при отсутствии вдоль трассы линии электропередачи, используются ТЭГ работающие на газообразном топливе.
Для работы автоматики газовых буровых скважин применяются ТЭГ использующие перепад температур окружающей среды и газа из скважины.

Недостатком ТЭГ является сравнительно низкий КПД преобразования энергии (3 – 5 %).

Первое подобие термоэлектрической цепи – батарея, было создано усилиями физиков середины XIX века Фурье и Эрстедом. В качестве материалов, составляющих цепь термоэлемента, использовались висмут и сурьма. Холодные спаи (висмут) погружались в лед, а горячие нагревались горелками.

Следующим этапом в развитии термоэлектричества явилось создание ряда термоэлектрических батарей – источников электроэнергии для некоторых производственных процессов и даже для осветительных целей. Батарея, разработанная Кламоном в 1874г., служила вполне надежным источником электроэнергии и применялась в типографиях и мастерских гелиогравюры.
Другим распространенным в то время типом термобатарей были батареи Ноэ.

Однако низкая эффективность устройств этого типа в условиях бурно развивающейся электроэнергетики, естественно, лишала термоэнергетику каких-либо шансов найти себе место в науке и технике начала XX века.

Изображение

Подлинным возрождением термоэлектричества и термоэнергетики можно считать начало 30-х годов XX столетия, а его инициатором – академика А.И.Иоффе. Он выдвинул идею о том, что с помощью полупроводников можно сделать реальный шаг на пути превращения тепловой (в том числе солнечной) энергии в электрическую. Это привело к созданию уже в 1940 году фотоэлемента для преобразования световой энергии в электрическую.

Первое практическое применение полупроводниковых термоэлементов было осуществлено в СССР в период Великой Отечественной войны под непосредственным руководством А.И.Иоффе. Это был, ныне широко известный, «партизанский котелок» – термопреобразователь на основе термоэлементов из SbZn и константана. Разность температур спаев в 250-300оС обеспечивалась огнем костра при стабилизации температуры холодных спаев кипящей водой. Такое устройство, несмотря на сравнительно невысокий КПД (1,5-2,0 %), с успехом обеспечивало электропитанием ряд портативных партизанских радиостанций.

В настоящее время, особенно широкие перспективы, имеет сочетание термоэлектрических преобразователей с компактными, мощными и относительно дешевыми источниками тепла.

http://newenergetika.narod.ru/

От себя добавлю, что такие устройства, из за низкого КПД, мало пригодны для промышленного производства энергии. Но они очень удобны когда электроэнергия является побочным продуктом. Например такие устройства удобно использовать для питания автоматики тепловых машин, датчиков и т.п., в походе такое устройство тоже может быть весьма полезно.

Для дачников, рыбаков, охотников, геологов, туристов, альпинистов, предлагаются ТЭГ мощностью от 4,5 до 12 Вт выполненные в виде настольной лампы или походных котелков, являющихся источниками постоянного тока.
Их можно использовать для освещения, подзарядки аккумуляторов, питания радиоприемников, телевизоров, радиостанций, магнитофонов, компьютеров. Источниками тепла для них являются газовая горелка или плита, примус, печка, костер и т.д.

Для катодной защиты магистральных нефтепроводов и газопроводов от коррозии и для питания различной контрольно-регулирующей аппаратуры используются термоэлектрические генераторы мощностью до 150 Вт, работающие на природном и попутном газе.

Для коттеджей и загородных домов разрабатывается ТЭГ мощностью 200 Вт. Он представляет собой газовый котел, вырабатывающий, одновременно, тепло для отопления и электроэнергию. Это позволяет обеспечить бесперебойное электропитание системы отопления (автоматики, циркуляционных насосов), что делает ее полностью независимой от внешней электросети. Кроме того, это устройство может являться резервным источником электропитания для широкого спектра бытовых приборов.

ГЕНЕРАТОР ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГТУ-12-12

Генератор предназначен для питания бытовой радиотелеаппаратуры, средств связи, освещения и подзарядки аккумуляторов.
Он преобразует тепло бытовых источников (керогаза, примуса, газовой горелки, печки, костра) в электрическую энергию.
Изображение Изображение

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Электрическая мощность при
напряжении на нагрузке 12 В, Вт...................................12
Время приведения в действие, ч, не более.....................0,3
Масса, кг..........................................................................5
Габаритные размеры, мм..................................230х250х240

В условиях, удаленных от постоянного электроснабжения, генератор может быть использован для:

1. ПОДЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ мобильного телефона, радиостанции, видеокамеры, эхолота, навигатора, ноутбука, автомобиля.
2. ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ МАЛОМОЩНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ - радиоприемника, магнитофона, миникомпьютера, телевизора.
3. ЛОКАЛЬНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА МОГУТ СЛУЖИТЬ газовая или бензиновая горелка, керогаз, примус, печь с конфорками, угли костра и любые другие источники с открытым пламенем.

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ:
- на открытом воздухе и в помещении, при температуре от -45 до +45оС;
- не боится короткого замыкания и работы без нагрузки;
- сроки эксплуатации, при соблюдении инструкции и аккуратном обращении, не ограничены;
- кипяченую воду из генератора допускается использовать для приготовления пищи.
3

#20
Пользователь офлайн   pandorskiy kot 

  • pängkxo tireahu eltuä lefngap
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию
  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 9 717
  • Регистрация: 01 Март 11
  • Skin:na'vi night
  • ГородKharkov
  • Время онлайн: 249 дн. 12 час. 17 мин. 8 сек.
Репутация: 4 776
Мудрец
Хорошая вещь, и собрать в общем-то не сложно :)
Изображение
...I want to go where they are going
Into the world they've been
Can I open up my mind enough to see... ©
0

Поделиться темой:


  • (3 Страниц) +
  • 1
  • 2
  • 3
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

1 человек читают эту тему
0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей

  1. Mail.ru




Фильм АВАТАР фан-сайт фильма аватар Эко-товары и экотуризм земной Пандоры - Горного Алтая. Частичка природы земли, увлекательные материалы о загадочном крае Вольный Ветер Waterfall.su Радиосвязь в походе, рации. Сайт UA3AQL Pandora.Space