Taastuvenergia süsteemi disainimine

Kolmapäev, detsember 19th, 2012

Taastuvenergiat kasutava süsteemi disainimiseks tuleb kõik põhilised osad: energi kogumine, salvestamine ja kasutamine ükshaaval läbi vaadata, mõelda ja arvutada. Kõik need elemendid peavad olema tasakaalus ja kooskõlas eelarve, oskuste ja vajadusega.

Energia kasutamine

Veidi tagurpidise lähenemisena alustan sellest kuhu energia kulub. Siin tuleb korralikult läbi mõelda, mis tarbijad on, kui palju nad voolu võtavad ja kui tihti nad seda teevad.

Näiteks: Mina tahan kasutada valgustust, arvutit ja kõlareid. LED valgusti võtab 20W energiat 8h päevas, arvuti kasutab 30W energiat 16h päevas ja kõlarid 2W 16h päevas. Kokku teeb see maksimaalselt 52W energiatarbimist korraga ja 160 Wh + 480 Wh + 32 Wh = 672 Wh elektrienergiat ööpäevas.

Peale võimsuste on tegelikult ka väga tähtis, mis kujul energiat kasutatakse. Võimalikud on kolm suunda: otse akude 12V, 220V inverterist(akupinge -> 230 V vahelduvvooluks) või võrguga seotud inverter. Väiksed süsteemid (välikaamerad, paadid, autod) kasutavad 12V võimalust. Väiksemates kodusüsteemides võib mõistlik olla ka lihtsalt inverteri kasutamine. Suursüsteemide puhul on mõistlik juba võrguinverter ja energiafirmaga lepingu tegemine, mis on Eestis teatud energiamonopolide survel suhteliselt tüütu protsess. Lisaks peab kasutama lubatud nimekirjas olevat võrguinverterit. Võrguinverterite kasutamine on kasulik, sest sellisel juhul ei ole vaja üle jäävat energiat koha peal salvestada.

Näiteks: Minu väikene kodusüsteem tarbib korraga maksimaalselt 52W energiat. Kuna kõik tarbijad töötavad ka 12V sisendiga ei ole minu süsteemi üldse inverterit vaja. Kui ma kindlasti tahan 220V kasutada siis hinna poolest on nii hiinast pärit 100W (10€) kui ka 300W (15€) inverterid suhteliselt tasuta võrreldes kogu ülejäänud süsteemiga, niiet valin 300W inverteri.

Salvestamine

Kui tegemist ei ole võrguga seotud süsteemiga, või on soovi tagada tagavara energiallikat, siis on vaja elektrienergiat salvestada. Akude mahutavust arvutades peab mõtlema kui kaua sa soovid, et süsteem ilma energiaallikata edasi töötaks. Näiteks Eesti tingimustes võib juhtuda, et nädal aega ei paista päike või paar päeva on tuulevaikne.

Idee: Lisaks kõigele muule tahan ju ka teed teha. Veekeedukannu võimsus on 2kW, teevesi keeb 3 minutit. Üks tassitäis teed võtab siis voolu 100Wh. See 100Wh on 10% ühe aku mahutavusest.

Salvestamiseks on sobivad pliiakud. Üks 84Ah pliiaku salvestab umbes 1kWh energiat ja ei ole soovitatav üle 50% tühjaks laadida. Soovitatakse kasutada spetsiaalseid akusid, mis maksavad umbes 100€ aku eest ja peavad vastu vist kuni 5 aastat, või kuni 10, oleneb firmast. Teine, lõbusam variant on osta vanu ja peaaegu läbi autoakusid kokku plii kilohinna eest, aasta aega kasutada ja siis välja vahetada ja enda vanad plii kilohinna eest maha müüa. Vajab veidi rohkem tõmblemist, aga rahalisest vaatest vä odavam.

Näiteks: Minu süsteem tarbib 672 Wh energiat ööpäevas, ma tahan, et süsteem peaks ilma energiata vastu kaks ööpäeva. Arvestades, et üle 50% laadida ei tasu on mul vaja 2,7 kWh salvestada. Ehk siis süsteem peaks sisaldama umbes kolme suurt akut. Kasutades esimesi netist leitud akusid lähevad need kõik maksma 350€ ringis.

Akude süsteemile mõeldes peab mõtlema ka mitme voldi süsteemi teha. Väiksemad süsteemid on 12V, mis on väga mugav sest 12V seadmeid on palju. Võrguga seotud või lihtsalt suuremad süsteemid kasutavad ka suuremat toitepinget, näiteks 24V, 36V või 48V. Vastavalt sellele kui palju võimsust vaja on. Kõige lihtsam on keskmise ja suurema suurusega süsteemide tööpinge valida soovitud võimsusega inverteri tööpinge järgi.

Tekitamine:

Taastuvenergia süsteemis energia tekitamiseks oleks vaja päikesepaneele või tuulegeneraatorit. Nii päikesepaneelide kui tuulegeneraatoriga on seadetel olemas nimivõimsus. Reaalne võimsus, mis Eesti tingimustes keskmiselt välja tuleb on umbes nimivõimsus/10 iga tunni kohta ööpäevas. Ehk siis 1kW tuulegeneraator toodab ööpäevas umbes 2.4kW/h energiat.

Näide: Minu süsteem tarbib ööpäevas 672 Wh energiat, selleks et sellist süsteemi üleval pidada on mul vaja umbes 300W jagu päikesepaneele ja tuulegeneraatoreid. Kuna lambi valgel arvuti taga tahaks rohkem istuda talvel, kui päike ei paista, peaks investeerima rohkem tuulegeneraatoritesse.

Energia tekitamiseks tuleb osta päiksepaneele. Võimalik on seda teha hiinast või Eestist.  Hinnad tunduvad suht võrdsed, aga ilmselt suuremat kogust tellides on hiina odavam, samas kõiksugu jebimist tolli ja kehva kaubaga on Eestis tellides vähem, oleneb maitsest.

Teine variant on ise elementidest paneelid kokku laduda, aga selleks on veidi rohkem pealehakkamist ja vaeva vaja. Ehk siis otseselt ei soovita, aga kui on tahtmist tegelema hakata siis tahan kindlasti kuulda kuidas läks.

 

Lisaks soovitan ka osta mõni tuulegeneraator, kiire otsing näitas, et Eestis algavad mõne KW võimsusega generaatorite hinnad 5k€ juurest. Hiinast leidsin 1kW generaatori umbes 700€ eest.

Kui veidi rohkem pealehakkamist on siis võib tuulegeneraatori ka ise teha. Selle kohta on hunnik ingliskeelseid õpetusi ja hinna ja kvaliteedi koha pealt tuleb kindlasti palju parem kui poeasjad. Samas oma aega läheb hunnik. Kõige levinumad disainid kasutavad auto piduriketast ja kõvakettamagneteid generaatori tegemiseks ning plasttoru ribasid labade jaoks.

Jaga

Roheline elu

Esmaspäev, mai 23rd, 2011

Niisiis, nüüd olen tükk aega elanud päikseeli kasutades. Jätkuvalt ei ole mul laadimisregulaatorit. Ehk siis vaatan aku pinget, tõmban paneeli juhtme välja, vaatan pinget, panen juhtme tagasi jne.

Päiksepaneelilt toidetav isetehtud võimendi

Lõpuks sain valmis ühe oma teise rohelise eluga seotud projekti – võimendi. Mu vanaisa leidis kuskilt Logitech X-530 5.1 kõlarid. Neil oli ilmselt mingi toiteskeemi probleem, aga ma ei saanudki seda täpselt teada, sest vanaisa otsustas terve bassikõlarikasti koos võimendiga ära lõhkuda ja minema visata. Ehk siis mulle jäi bassikõlari element ja viis väiksemat kõlarit.

Kuna ma polnud kunagi varem mitte ühtegi analoogplaati teinud mõtlesin lihtsalt alustada. Ehk siis alustada kahe kanalilisest võimendist. Ostsin siis ebayst TDA2009A kivi. Asi on võimeline 2 kanalit 10W juures mängima. Võtsin andmelehest kõige lihtsama skeemi, lõikasin makettplaadist täpselt sellise tüki, mis kõlari sisse mahtus ja jootsin asjad peale. Avastasin ka veidi toredaid asju, näiteks kui kanalite negatiivse tagasiside jalad omavahel ära vahetada tekib võimendi asemel heligeneraator jne. Lisaks avastasin ka, et helitugevus jääb samaks, olenemata toitepingest. Ainus asi mis muutub on kuumus. Madalamate pingetega hakkavad tugevamad helid üle peksma, mida madalam pinge on seda madalamal hakkab üle peksma. Huvitav.

555 põhinev laadimisregulaator

Praeguseks kõlarid töötavad normaalselt aku pealt. Päiksepaneel suudab ka pilvise päevaga mu UPSi aku täis laadida ja see on piisav kogus elektrit, et kõlareid ja laualampi õhtu otsa toita, mõnus. Avastasin ka, et kui aku tagant ära võtta siis päevasel ajal saab muusikat kuulata ka otse päiksepaneeli pealt. Kõvemad helid hakkavad küll üle peksma, aga no, misiganes.

Laadimisregulaatori plaadi jootsin ka kokku, lasin veidi suitsu välja, pean veidi veel tegelema, et seda piisavalt hästi tööle saada, et julgeks oma akut selle käsutusse anda.

Energiatihedus

Reede, aprill 29th, 2011

Et minu kõvaketta nurka kogutud info sinna hallitama ei läheks jagan seda rahvaga. Ehk siis kui palju asjad tegelikult maksavad ja miks me bensiiniga sõidame.

Misasi Võimsus Hind
1m2 päikesepaneeli 150 W 100€
elektrirolleri mootor 240 W
30 hobijõuline mootor 22000 W
sülearvuti 60 W
föön 1800 W
Asi Energiat Hind
100W hõõgpirn tarbib ühe tunni jooksul 100 W/h 0.004€
12V 75Ah Pb aku 900 W/h 100€
Lipo aku 72 W/h 50€
Ülikiiresti laaduv superkondensaator 0.03 W/h 20€
Kivisüsi 1kg 20 000 W/h 5€
Bensiin 1l 10 000W/h 1.234€

Ehk siis kui sa tangid 20l bensiini siis võtad energiat kaasa umbes 200 pliiaku jagu. Ja need superkondensaatoritest mille imelisest sekunditega täislaaduvusest räägiti.. no.. neid peab ka päris mitu võtma.

Efektiivsusest

Esmaspäev, august 9th, 2010
W $/W
1 1
3 0.6
5 1
10 0.8
20 0.7
30 0.8
50 0.7
100 0.7
300 0.8

Ledid on küll kõige efektiivsemad valguse tootjad, aga samas annab hind kirvest. Ise olen harjunud 3W lede kasutama, sõber kasutab aga 1W lede. Niisiis otsisin eBayst kõigi erinevate võimsustega lede ja võrdlesin hindu vati kohta. Tulemusest sai tabel paremal. Ehk siis kõige odavamad paistavad 3W ledid. Üle 10W ledid lähevad jälle odavaks, aga samas on neist keerulisem suvalisi asju kokku kombineerida. Ise ühendan kolm ledi jadasse ja siis veel ühe 1-2Ω 1W takisti sinna otsa. Tekib valgusti, piisav laualambiks, toitub 12V pealt ja kaks kokku pannes saab piisavalt valgust kogu toale (umbes 100W jagu).

Päikepaneel õige nurga all

Teiseks uurisin kuidas mõjutab vari ja nurk päiksepaneeli efektiivsust. Minu paneel oli vertikaalselt ja akna all, ehk siis kui aken oli lahti oli akna vari paneeli peal. Hakkasin siis mingil suve keskpäeval mõõtma palju paneel tegelikult toodab. Paneelist tuli umbes 0.5A@19V. Vari kattis mingi 5% paneelist vms. Eemaldasin varju ja paneel hakkas tootama umbes 1A@19V. Ehk siis wtf, väike vari muidu heale paneelile ja tootlikus kahaneb kaks korda. Seejärel asetasin paneeli maaga võrreldes 45° nurga alla nagu netis õpetati. Ja paneelist hakkas välja tulema 1.5A@19V. Ilus, kruvisin siis paneeli nii, et see oleks õige nurga all ja ei saaks lahtiselt aknalt varju. Süsteem aina täieneb, kui kuskilt raha saan siis ostan uue ja töötava aku.

Päikesepaneeliga elektrisüsteem.

Pühapäev, veebruar 21st, 2010

Niisiis on minu üheks suurimaks eesmärgiks ehitada endale isiklik ja sõltumatu rohelise energia elektrisüsteem. Põhjuseid selleks on mitu. Esiteks on see minu panus taastuvenergia kasutusse ja populariseerimisse. Teiseks muidugi tasuta elekter, mida peale esialgset rahasüsti tulema hakkab. Lisaks on see ka huvitav jne. Kui ma kunagi peaksin kuhugi elektritusse võssa kolima on mul alati elekter omast käest võtta.

Vahendeid selle kõige jaoks on aga vähe. Olen minagi vaene tudeng – pole tööd ega taskuraha. Õnneks olen viimased pool aastat ajateenistuses olnud, saab veidigi raha. Niisiis üritan leida kõige odavamaid meetodeid, “kõigest” 25 000.- maksva süsteemiga mind ei püüa..

Minu 30W päikesepaneel

Väike süsteem on juba valmis. Elekter tuleb 30w päiksepaneelist. Pärit on eBayst, kuna seal on hinnad vähemalt 3 korda odavamad kui igal pool mujal. Maksma läks umbes 1500.- Suurust on 45x55cm, paistab igati tugev ja kirjade järgi külma ja vee kindel. Väljundvõimsusega on vähemalt praegusel pimedal ajal halvasti: akut laeb umbes kuus tundi ööpäevas ja võimsust arendab umbes 5W. Mida on küll väga vähe, aga samas on paneel ka vale nurga all ja väljas on pime ja külm.

Aku, laadimisregulaator, harukarp ja sülearvuti laadija

Laadimisregulaator, harukarp, autoaku ja sülearvuti laadija

Paneelist jookseb elekter laadimisregulaatorisse (valge karbike) seegi on täiesti suvaline ja odav. Pärit eBayst. Maksis umbes 150.- ja ostsin ta selleks, et saada ülelaadimise vastu kaitset, lisaks vilgutab ta ka kollast tulukest kui päikesepaneel akut laeb. Kannatab kuni 5A (70W) päiksepaneelilt tulevat laengut, ehk siis ma pean selle varsti välja vahetama. Ilmselt ehitan endale ise regulaatori kui veidi rohkem aega saan ja mõtlen.

Sigaretisüütaja augud autoaku külge

Sigaretisüütaja pistikud autoaku külge

Akut, laadimisregulaatorit ja tarbijaid ühendab mu super must harukarpasi. Täielikult isetehtud ja 90% ulatuses taaskasutatud asjad. Ehk siis võtsin väikse pappkarbi ja liimisin selle sisse autolammutusest saadud sigaretisüütaja pistikuid ja mingid teised pistikud, mida mul vedeles. Ainsad ostetud asjad on väikesed klemmid seal sees ja akuklemmid.

Ja minu akupank – üks paar aastat vana 64Ah autoaku. See ei salvesta küll eriti palju, aga tasuta saadud ja mitte veel liiga omadega läbi, et täiesti kasutu olla. Peale täiendavate energiaallikate soetamist üritan osta uue normaalse aku. Uus aku maksab 1500.- ja salvestab 75Ah, väidetavalt pidi olema ka spetsaalne energia hoidmise aku mitte savikas käivitusaku.

Tasuta elekter jõuab läpakasse

Tasuta elekter jõuab läpakasse

Tarbijaid on hetkel ainult üks – läptopi autolaadija. Toitub autoakust kuni sellel piisavalt pinget on ja laeb kõiki läpakaid, mis mu käeulatusse sattunud on. Jällegi, kui aega tuleb siis tahan proovida ise lülituvate pingeregulaatorite ja inverterite ehitamist. Ei tohiks ju liiga raske olla..