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Générateur hybride d'alimentation de secours de conception d'étudiants de technologie

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Deux choses sont souvent rares au lendemain d'une catastrophe naturelle : l'électricité et carburant. Une équipe d'étudiants de technologie à l'université internationale de la Floride a conçu et a construit un générateur hybride de secours qui n'emploie aucun combustible fossile.

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Il arme la puissance de la lumière du soleil et du vent, ajoutée à une banque de batterie pour le stockage, pour fournir l'électricité dans des secteurs désastre-frappés. Comment compare-t-il à un générateur fossil-fueled ?

Dimensions

Pesant dedans à 215 livres (98 kilogrammes), l'unité peut être transportée par le petit camion pick-up ou le SUV. La turbine de vent est de 59 pouces (1.5 m) de diamètre ; sa tour est de 149 pouces (3.8 m) grands, extensible à une hauteur maximum de 203 pouces (5.2 m). Le panneau de picovolte est de 47 pouces (1.2 m) au loin, et la banque de batterie est de 32 pouces (0.8 m) au loin.

Picovolte

Un panneau solaire monocristallin simple de 100 watts fournit la majeure partie de la puissance pour cette unité. Monocristallin est légèrement plus cher que les panneaux solaires polycristallins plus communs, mais les panneaux monocristallins sont plus efficaces. Un jour ensoleillé dans une zone tempérée, le panneau peut produire environ d'une énergie de 500 watts-heure par jour - encore plus dans des climats tropicaux. Avec le prix des panneaux solaires étant si bas, I ? m étonné cela ils didn ? utilisation deux de t panneaux ou plus dans ce système. (Plus sur cela plus tard.)

Dimensions

Pesant dedans à 215 livres (98 kilogrammes), l'unité peut être transportée par le petit camion pick-up ou le SUV. La turbine de vent est de 59 pouces (1.5 m) de diamètre ; sa tour est de 149 pouces (3.8 m) grands, extensible à une hauteur maximum de 203 pouces (5.2 m). Le panneau de picovolte est de 47 pouces (1.2 m) au loin, et la banque de batterie est de 32 pouces (0.8 m) au loin.

Picovolte

Un panneau solaire monocristallin simple de 100 watts fournit la majeure partie de la puissance pour cette unité. Monocristallin est légèrement plus cher que les panneaux solaires polycristallins plus communs, mais les panneaux monocristallins sont plus efficaces. Un jour ensoleillé dans une zone tempérée, le panneau peut produire environ d'une énergie de 500 watts-heure par jour - encore plus dans des climats tropicaux. Avec le prix des panneaux solaires étant si bas, I ? m étonné cela ils didn ? utilisation deux de t panneaux ou plus dans ce système. (Plus sur cela plus tard.)

En réalité, à une taille de hub de seulement 173 pouces (4.4 m), la vitesse du vent typique est très bas. En fait, la plupart des cartes de vent donnent la vitesse de vent à 33 pieds (10m) - plus de deux fois la taille de cette tour. Pour l'argument, laissez ? s indiquent que la vitesse du vent moyenne est 3.6 m/s (8 M/H). La puissance maximum dans le vent, donné cette vitesse et le secteur balayé par le rotor, est environ 50 watts. La plupart des petites turbines de vent sont environ 30% efficaces (au mieux), ainsi dans ce scénario la turbine développera environ une puissance de 15 watts. Si cela ? le vent régulier de SA, alors la turbine produirait 360 watts-heure par jour. (Une analyse détaillée de petites turbines de vent, vérifiez mon article concernant des turbines de vent de dessus de toit.)

Stockage

Une paire de 12V, 115 oh batteries marines de cycle profond d'Everstart fournit jusqu'à 2760 Wh de stockage - proportionné pour l'éclairage de secours et la petite électronique de remplissage. Tandis qu'elle pourrait actionner un plat chaud pendant une courte période, je pense qu'un petit fourneau de camp avec un cylindre de propane serait une meilleure source de chaleur pour la cuisson.

Basé sur mes calculs de puissance, cela prendrait environ trois jours pour charger entièrement les batteries utilisant la puissance renouvelable. Naturellement l'unité arriverait avec les batteries entièrement chargées, ainsi le picovolte et le vent devraient compléter outre des batteries plutôt que les chargent de zéro.

Inverseur

Un inverseur modifié parTechnologie peu coûteuse d'onde sinusoïdale tourne la batterie ? le C.C de s a produit dans le courant alternatif. Il peut fournir 1500 watts sans interruption, et jusqu'à 3000 watts dans des éclats courts. Malheureusement ces petits inverseurs sont seulement environ 87% efficaces.

Rendement

Selon le communiqué de presse, ce générateur hybride est capable de produire une énergie de 1.5 KWH par jour. De mes calculs, qui sont assez généreux en ce qui concerne la vitesse du vent, il ? s probablement à produire environ la moitié de cette quantité.

Solaire, vent, ou tous les deux ?

La raison pour laquelle les concepteurs remontent solaire et le vent est parce qu'ils ? complémentaire re - les jours ensoleillés tendent à être calmes, alors que les jours nuageux sont souvent venteux. En outre, la turbine peut développer la puissance la nuit, supposant que le vent souffle. À la balance de service qui fonctionne bien parce que les grandes turbines de vent sont des vents plus efficaces et de portées de vitesse plus élevée. Mais les petites turbines sur les tours courtes produisent tellement peu d'énergie qui elles ? re habituellement pas en valeur les dépenses et la complexité. Quelques conceptions ne peuvent pas être réduites effectivement ; c'est l'une d'entre elles.

Comme vous pouvez voir des nombres, il serait plus rentable pour employer des panneaux solaires supplémentaires et un plus grand système de stockage que pour inclure une petite turbine de vent. Pour le coût du générateur à un aimant permanent (pas même comprenant les lames et la tour), encore panneau solaire de 100 W pourrait avoir été ajouté. Même un jour nuageux, je suspecte que les panneaux de picovolte produisissent toujours de plus d'énergie que la turbine de vent.

Pourquoi pas un générateur d'essence ?

Dans mon garage j'ai un générateur de secours qui pèse 140 livres et $450 coûtés quand je l'ai acheté en 2011. Il peut fournir 3500 watts sans interruption, tant que j'ai un approvisionnement en essence. Et cela ? s la clef : tant que j'ai le carburant. Pour une urgence à court terme, un générateur d'essence est la source la plus fiable et la plus rentable de puissance.

Quand Superstorm Sandy a frappé la Côte Est des Etats-Unis, la puissance était dehors pendant des semaines et les fournitures en combustible étaient sévèrement limitées. Quelques résidants qui ont eu les panneaux solaires laissaient leurs téléphones portables de charge de voisins et d'autres dispositifs portatifs. Cela ? s où un générateur portatif qui emploie l'énergie renouvelable peut faire une différence. Mais I ? le saut de d la turbine de vent et ajoutent les panneaux solaires, ou incluent une option de générateur comme les systèmes énergétiques X3 de militaire-catégorie (et beaucoup plus cher).

Il ? s un projet d'étudiant de technologie

Un but de ce projet était de prouver qu'on pourrait produire un générateur accessible de secours qui emploie seulement l'énergie renouvelable. Dans ce cas-ci, les étudiants ont avec succès établi un prototype fonctionnel pour environ $1700. Mais le but plus grand d'un projet de conception d'étudiant est d'apprendre des qualifications de technologie de monde réel. Si je concevais une version commerciale de ceci, I ? d sont assortis à toute l'aucune de vent turbine solaire et. Mais pour un projet de classe, il ? s important que les étudiants apprennent les concepts mécaniques s'est associé à une turbine de vent, parce que ces mêmes concepts s'appliquent à d'autres systèmes mécaniques. Quand est-ce qu'ils essai sur le terrain l'unité dans des conditions réalistes, je les pensent ? le ll apprennent que quelques conceptions peuvent être mesurées vers le haut ou vers le bas et encore travailler effectivement, alors que d'autres - comme petit compléter de vent solaire - mettent ? t établissent tellement bien.

De façon générale il ? projet de conception aîné louable de SA qui a créé un produit utile et appelle l'attention sur le besoin de générateurs qui mettent ? t se fondent sur des combustibles fossiles.