Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Альтерн. энергия » Механический «аккумулятор» энергии

    Механический «аккумулятор» энергии




    В наше врем одно из самых популярных предложений альтернативных возобновляемых источников энергии - солнечные панели. Однако системы на их основе имеют ряд недостатков:
    1) Хотя цена в последние годы снизилась, стоимость солнечных батарей по-прежнему высока
    2) КПД очень низкий, у самых известных моделей до 30%
    3) Хранение энергии осуществляется с помощью аккумуляторных систем или суперконденсаторов, что делает системы, основанные на солнечных батареях, намного более дорогими.
    4) В дождливые и пасмурные дни и ночью солнечные батареи совершенно неэффективны.

    Изобретатель с ником zezarandrade попытался разработать систему, способную хранить энергию в течение неопределенных периодов времени. Это такой механический аккумулятор, основанный на простой работе ремня и шкива. Для обоснования своей теории он решил построить модель устройства.

    Для построения демонстрационной модели он использует следующие

    Инструменты и материалы:
    -Двигатель постоянного тока с редуктором + 2 колеса;
    -Диск CD - 5 шт;
    -Деревянные планки
    (12 см x 4,5 см x 2 см)- 2 шт
    (7 см x 4,5 см x 2 см) - 1 шт
    (40 см x 7 см x 2 см) - 1 шт;
    -Пробка;
    -Пластиковая крышка - 3 шт;
    -Банка диаметром 14 см;
    -Крепеж;
    -Светодиод;
    -Резистор 220 Ом;
    - Банка алюминиевая;
    -Нейлоновый шнур 1 метр;

    Шаг первый: принцип действия и теоретические выкладки
    Давно известно, что энергия не создается и не разрушается, а трансформируется.
    Принимая во внимание этот принцип, мы можем взять часть энергии, производимой солнечными панелями или каким-либо другим источником электрической энергии, и преобразовать ее, скажем, в потенциальную энергию.

    Идея очень проста: если мы возьмем массу m (кг) и поднимем ее на высоту h (mts), то у нас будет значение потенциальной энергии Ep = m * g * h, где m - масса в кг. , g - ускорение свободного падения, h - высота в метрах, на которой находится масса.
    Мы собираемся поднимать и опускать эту массу с помощью системы шкивов и ремней.

    Шкив - это колесо на оси или валу, предназначенное для поддержки движения и изменения направления ремня или натянутого троса. В системе ремня и шкива ремень проходит по канавке шкива, так что мощность может передаваться либо от одного шкива к другому, либо от шкива непосредственно к приложению, которое требует мощности.

    Ременная передача - это петля из гибкого материала, которая передает движение от одного вращающегося шкива к другому. Каждый шкив закреплен на валу. Основная функция ремня - передавать мощность (энергию вращения) от одного источника к другому. В то время как шкив, имеющий канавку по окружности, позволяет ремню плавно проходить через него при передаче вращательного движения.
    На рисунке № 1 показана общая работа системы:

    Днем, в солнечные дни, энергия, вырабатываемая солнечными панелями или другой формой энергии, заставляет двигатель M запускаться и поднимать массу m на высоту h, в отсутствие солнечного света или ночью масса m под действием силы тяжести начинает опускаться, и теперь двигатель ведет себя как генератор (G), вырабатывая необходимое электричество.

    Чтобы без проблем поднять гирю m, мы прибегаем к системе шкивов и ремней, подобных показанной на рисунке 2.

    Одной из интересных характеристик шкивов и ременных систем является то, что мы можем поднимать большие грузы с небольшими усилиями.
    На рисунке видно, что соотношение между радиусом шкива на валу двигателя и радиусом следующего шкива (P2) составляет:
    K1 = R / r1, где K1 - коэффициент соотношения между шкивами P1 и P3, R - радиус шкива P3, а r1 - радиус шкива P1.
    Точно так же коэффициент соотношения (K2) между шкивами P2 и P4 составляет: K2 = R / r2, где R - радиус шкива P4, а r2 - радиус шкива P2.

    Для предлагаемой системы:
    r1 = 2,5 см, r2 = 1,5 см, R = 5 см.
    Итак, K1 = R / r1 = 5 / 2,5 = 2; К1 = 2
    Это означает, что для полного оборота шкива P3 требуется повернуть шкив P1 на два оборота.
    Дальше у нас есть: K2 = R / r2 = 5 / 1,5 = 3,33, что означает, что для того, чтобы шкив P4 совершил полный оборот, необходимо, чтобы шкив P2 сделал 3 1/3 оборота.

    Общий коэффициент передаточного отношения всей системы шкивов составляет: K = K1 * K2 = 2 * 3,33 = 6,66, то есть для полного оборота шкива P4 требуется 6,66 оборотов шкива P1.

    Хотя верно то, что скорость шкива P4 уменьшается, также верно и то, что сила на последнем шкиве увеличивается в 6,66 раза, и чем выше коэффициент K, тем меньше требуемое усилие.

    Наоборот, коэффициент передаточного отношения составляет 1 / K = 1 / 6,66 = 3/20, то есть 3 оборота шкива P4 преобразуются в 20 оборотов шкива P1, и, следовательно, 20 оборотов вала двигателя.

    Это небольшая но очень важная часть расчетов произведенных мастером.

    На основании теорий и расчетов он делает следующие выводы:
    1) Использование шкива и ременной системы позволяет нам поднимать тяжелые грузы с малыми энергозатратами
    2) Подъем массы на определенную высоту позволяет нам сохранять определенное количество потенциальной энергии, которая, обращая процесс вспять, может быть использована и передана двигателю, который теперь действует как генератор, и, таким образом, получить электрическую энергию.
    3) Низкая стоимость обслуживания устройства
    4) Простота установки и демонтажа
    5) Простота конструкции
    6) Смазка не требуется
    7) Легко заменяется, благодаря невысокой стоимости.
    8) Мощность может передаваться вертикально, горизонтально или по диагонали.

    Шаг второй: сборка
    На рисунках 3a, 3b, 3c, 3d, 3e и 3f показан монтаж двигателя на доске. Мастер снял резину, покрывающую колесо, и использовал желтую пластиковую деталь в качестве первого шкива Р1.


    Механический «аккумулятор» энергии

    На рисунках 4a, 4b и 4c показаны детали шкивов P2 и P3.
    Мастер сделал шкив P2 из пробки от винной бутылки и двух круглых кусочков картона.
    Шкив P3 состоит из двух компакт-дисков, а в середине он поместил пластиковую крышку от кофейной банки.
    Оба шкива, P2 и P3, установлены на планке, как показано на фотографиях.



    На рисунках 5a, 5b, 5c, 5d, 5e и 5f показан шкив P4, состоящий из 3 компакт-дисков, разделенных двумя пластиковыми крышками, одно из пространств предназначено для размещения нейлоновой веревки, поддерживающей груз m.






    На рисунках 6a, 6b и 6c показаны шкивы P1, P2, P3 и P4 в полностью собранном виде.



    Наконец, все собрано.






    Шаг третий: электрика
    Для тестирования системы мастер использовал схему, показанную на рисунке.

    Это очень простая схема. Когда переключатель S1 находится в положении «1»:
    источник питания подает на двигатель напряжение «V», которое приводит в действие систему ременного шкива, в результате чего масса m поднимается на высоту h.

    Когда переключатель находится в положении «2», и масса под действием силы тяжести начинает падать:
    система шкива с ремнем активируется, но в противоположном направлении, в результате чего вал двигателя начинает вращаться, и теперь двигатель играет роль генератора.
    Электроэнергия, вырабатываемая двигателем (генератором), питает светодиод, пока масса m не коснется земли (h = 0)

    Конечно идея сама по себе не новая, но интересная применительно к солнечной энергетике. Правда возникает один, и возможно ключевой вопрос, где взять "высоту" на которую необходимо установить устройство?

    Очевидно, что в городских условиях это малоэффективно, а в сельской местности просто нет таких высотных зданий.
    Но теперь уже не мастеру, а мне пришла в голову мысль, а что если вместо системы двигатель - шкив - ремень - шкив - груз, использовать спиральную пружину. Тогда двигатель мог бы напрямую крутить ось на которой установлена пружина и таким образом "заводить" ее по принципу пружины на старом бабушкином будильнике. Соответственно, в ночное время, пружина начинает раскручиваться и крутить двигатель.

    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

    Получаем электричество из огня. Теплоэлектрогенератор своими руками

    Автономный источник питания из ИБП и солнечной панели

    5.8
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    7.2
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    4.8
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 5.94 из 10 (голосов: 6 / История оценок)

    Добавить комментарий

    87 комментариев
    Новий Стандарт
    Korolevino53 
    "П.С. Насчет резины, пружины - ну глупости ведь... 
    В случае с грузом, мне кажется это проблематично будет"


    Так предложите свои идеи? Коль чужые идеи вы считаете глупостями, критиковать каждый может.
     Вот Погранец предложил-пружину,
    я-резину, краны, лифт и шар от боулинга,
    Гулиа-кинетические маховики,
    бобры-плотины с поваленых деревьев
    Понял квантовую механику - гений
    ino53
    Цитата: Korolev
    Не буду говорить о себестоимости энергии из таких источников, учитывая и их техобслуживание,
    Вообще то  я имел ввиду случай, когда АКБ забиты под завязку, а ветер дует, солнце светит и на ТО  график по-любому выполнять надо. Так что теперь, энергию в землю!? Да хоть что-то сохранить... smile
    Цитата: Korolev
    ...предложенная в статье система, в принципе не может "аккумулировать" сколько-нибудь значимое количество энегии, на достаточно продолжительное время.  
    Количество - да, самый мизер, время - да хоть год, за год АКБ дважды подзаряжать приходится. А вот вариант с водой - накачивай себе тонкой струйкой (от излишков энергии!), а раз в году можно на потребление и мощный поток организовать. smile Знаю-знаю, тут как раз лютый мороз грянет, вода замерзнет! Ну и хитрый же ты, Korolev!  xaxa П.С. Насчет резины, пружины - ну глупости ведь... pardon



    Korolev
    pogranec,
    Вообще это был ответ на 
    Да, я не прав, извини. sorry
    в случае с пружиной -вполне. Понятно, что нужен редуктор, как минимум
    Вспомнил дедовы настенные часы в деревянном ящике, которые я в детстве разобрал из любопытства. Там пружина была с метр длиной (если растянуть весь рулон), и с полсантиметра шириной, и её едва хватало на вращение стрелок, а редуктор-то в часах с хорошим замедлением. Да и заводные машинки с пружинными двигателями долго не ездили, "заводить" ключиком приходилось дольше. И да, у пружин усилие переменное, если не изменяет память, то F = K*X!  smile  
    Korolev
    ino53,
    А вот если Солнце светит как дурное, СБ что, тряпками занавешивать? Или ветрюга воет
    Не буду говорить о себестоимости энергии из таких источников, учитывая и их техобслуживание, но в хмурую, безветренную погоду потребитель останется без электроэнергии! Да предложенная в статье система, в принципе не может "аккумулировать" сколько-нибудь значимое количество энегии, на достаточно продолжительное время. nea  
    pogranec Автор
    Korolev,
    Ты что, действительно не понимаешь сути вопроса? Где практически необходимо использовать энергию, вырабатываемую однократно и быстро упавшим грузом?
    Вообще это был ответ на 
    а что если вместо системы двигатель - шкив - ремень - шкив - груз, использовать спиральную пружину 

    Для какого практического применения? 
    Практическое применение - отдача энергии в ночное время, когда солнце не светит. В случае с грузом, мне кажется это проблематично будет, а в случае с пружиной -вполне. Понятно, что нужен редуктор, как минимум
    Korolev
    pogranec,
    и теперь двигатель ведет себя как генератор (G), вырабатывая необходимое электричество.
    Ты что, действительно не понимаешь сути вопроса? Где практически необходимо использовать энергию, вырабатываемую однократно и быстро упавшим грузом? Или он будет падать всю ночь, со скоростью, необходимой для выработки энергии, в количестве, достаточном для практического (какого) использования?
    Korolev
    Новий Стандарт,
    кинул шар от боулинга с 24 этажа, и уже хорошо
    Может и хорошо, но очень недолго!
    а потом поднял- и весело и польза. 
    Не скажу про веселье, но польза-то вырабатывается при падении, а поднятие энергозатратно и продолжительнее падения!
    Так, а шахты лифтов в многоэтажках зачем? Можно накоплять энергию вместе с людьми 
    Мало нам аварий без этих приблуд?
    Korolev
    Новий Стандарт,
    В минуту будет около 5 кВт (4,9 кВт) 294000Дж/60 с= 4900 Вт=4,9 кВт
    Да не будет! Механизм, гоняющий тонну туда-сюда, сожрёт всю энергию! Да и спускаться тонна с высоты 30 м будет меньше минуты! smile 
    Korolev
    Новий Стандарт,
    вот в СССР тов.Гулиа занимался кинетическими маховиками
    Тов. Гулиа защитился, перевёлся в Москву, а бедный ЛиАЗ с его маховиком так и сгнил во дворе нашего политеха. yes 
    Новий Стандарт
    ino53Korolev
    В минуту будет около 5 кВт (4,9 кВт) 294000Дж/60 с= 4900 Вт=4,9 кВт
    Понял квантовую механику - гений
    Korolev
    ino53,
    какую работу в кВт/час может совершить 1 тонна, поднятая на 30 м
    Если честно, то мне тоже лень считать, тем более, что я сейчас на работе (вторая смена, приходится крутиться), но КМК, на поднятие этой самой тонны надо затратить гораздо больше энергии, на таком весе и потери на трение будут значительными, причём как на подъёме, так и на спуске. yes  
    ino53
    Цитата: ino53
    какую работу в кВт/час может совершить
    Пардон, конечно же, кВт. Или, нагляднее (сколько времени падает, пусть минута), мощность, развиваемая в течении этой минуты. :-)))

    Новий Стандарт
    ino53,
    "Вроде на троллейбусах испытывали"  
    1 т на высоте 30м, при падении получим Е= mgh, то есть,энергия около Е=1000кг*9,8*30м = 294000 Дж, в кВт, если за 1 с то будет 294 кВт, если на протяжении часа израсходовать, то 82 Вт*ч
     Знаю там был монорельс с маховиком, маховик ему падать с 1 рельсы не давал, в шахтах хотели использовать там де ограниченое пространство
    Понял квантовую механику - гений
    ino53
    Korolev, если не трудно, посчитай, какую работу в кВт/час может совершить 1 тонна, поднятая на 30 м (примерно 10-этажка) smile Сам - падла буду! - не знаю как...  pardon

    ino53
    Цитата: Валерий
    тогдашние, разработки  механических аккумуляторов... раскручивает огроменный маховик...
    Да, был такой, "супермаховик" из углеволокна (что бы ЦБ силы не порвали), в вакууме, сумасшедшие обороты. Интересная немеханическая система передачи вращения сквозь кожух, типа ЭМ муфты.  Вроде на троллейбусах испытывали (горизонтальное положение маховика, что бы силы Кориолиса не влияли), линия кончилась, а он все едет и едет. Одной раскрутки от конечной до конечной хватало. Но тут грянула Перестройка... smiles

    Новий Стандарт
    "...системы (солнечные)...имеют ряд недостатков:
    1) Хотя цена в последние годы снизилась, стоимость солнечных батарей по-прежнему высока
    2) КПД очень низкий, у самых известных моделей до 30%
    3) Хранение энергии осуществляется с помощью аккумуляторных систем или суперконденсаторов, что делает системы, основанные на солнечных батареях, намного более дорогими.
    4) В дождливые и пасмурные дни и ночью солнечные батареи совершенно неэффективны."


    1) Да, скорее;
    2) КПД 30 % это много, такие есть но они намного дороже, чаще КПД 15%;
    3) Это да, эсли аккумуляторы ставить для своих нужд ,хотя хранить зачем, чаще энергию сразу продают в сеть, без аккумуляции;
    4) Ну не надо, панели работают в пасмурные дни, но меньше вырабатывают Вт.

     Солнечные батареи сравнительно недавно ворвались в публичность, до того они были секретными космическими разработками. 
      Но вопросс аккумуляции еще до них остро стоял, вот в СССР тов.Гулиа занимался кинетическими маховиками, интересно что в США эти разработки сейчас частично используют в комерческих целях, там даже есть аккумулирующие станции на маховиках
    Понял квантовую механику - гений
    Валерий
    А я, не помню, где, но очень давно (в школе ещё?) читал про какие-то, уже тогдашние, разработки  механических аккумуляторовю Типа, например, солнечная батарея при помощи электромотора днём раскручивает огроменный маховик, который ночью крутит уже сам этот мотор. И, типа, заодно и стабилизаиор - излишек елестричности уйдёт мотор подпихнуть, зато, когда у неё недостаток случится - оп-па, тот-же мотор поможет. Я имею в виду, что можно, например, для профилактики безболезненно отключить эту батарею на какое-то время...
    Але нови ностра алис!
    Новий Стандарт
    "Очевидно, что в городских условиях это малоэффективно"

    - Так, а шахты лифтов в многоэтажках зачем? Можно накоплять энергию вместе с людьми которие лифтом вниз спускаются ! А мусоропроводы- ща почти не используют, во-кинул шар от боулинга с 24 этажа, и уже хорошо, а потом поднял- и весело и польза.

      В системе шковив есть много недостатков, главное это трение в подшипниках- с увеличением количества шестеренок трение увеличивается, отбирая от итак не большой КПД панели еще энергии, постоянная смазка, стопорный механизм, стирание от нагрузок, шум.

    В гидроакумулирующих электростанциях используется вода, она удобнее других грузов. Конешно можно и кирпичи использовать но для них надо спец.манипулятор придумать, или соорудить реку из кирпичей)). 
      Можно использовать высокие башты с кранами на верху, которые будут подымать грузы с земли, Но там свои проблемы: высокая прочность вышки, синхронность поднятия кранами груза, специфичность грузов, эстетический вид. 
      Вместо грузов- резина подходит-резина более плавно отдает накопленую энергию (сравнительно с пружиной), как недостаток недолговечность,зато дешевизна, легкость, когда-то делал не плохо вышло


    Понял квантовую механику - гений
    ino53
    рogranec, А можно предложить небольшую коррекцию текста? smileМой текст выделенный.
    Днем, в солнечные дни, энергия, вырабатываемая солнечными панелями или другой формой энергии, заставляет двигатель M запускаться и поднимать массу m воду, много воды в емкость на высоту h, в отсутствие солнечного света или ночью масса m вода под действием силы тяжести начинает опускаться, и теперь двигатель ведет себя как генератор (G), снабженный турбиной, вырабатыва(етя необходимое электричество.

    pogranec Автор
    Korolev,
    Повторюсь: Для какого практического!!! применения!!!

    Днем, в солнечные дни, энергия, вырабатываемая солнечными панелями или другой формой энергии, заставляет двигатель M запускаться и поднимать массу m на высоту h, в отсутствие солнечного света или ночью масса m под действием силы тяжести начинает опускаться, и теперь двигатель ведет себя как генератор (G), вырабатывая необходимое электричество.

    R555
    ino53,
    Так плевать на КПД, получим хоть сколько то водорода, потом пригодится! 
    Зачем всё так усложнять. Подходишь к прапорщику и обращаясь по форме, говоришь.

    Ну а потом уже, в притватной беседе говоришь! drinks Соляру дай. Бензин дай. Спирт дай. И огурцы. xaxaВот тебе и накопление энергии xaxa
    Кто не ошибается, тот не делает ничего.
    ino53
    Цитата: Korolev
    Для "запасания" энергии необходимо наличие её избыточности, причём в большом количестве!

    Конечно же, 100% ЗА! А вот если Солнце светит как дурное, СБ что, тряпками занавешивать? Или ветрюга воет, а АКБ уже кипят? Так плевать на КПД, получим хоть сколько то водорода, потом пригодится! smile
    Korolev
    ino53,
    Но мне больше нравится так - разлагать током воду, а водород хранить и потом использовать, хотя бы в тех же автомобилях 
    Мысль конечно интересная, но упирается в наш пресловутый и всеми любимый КПД, или иначе: экономическую целесообразность! Для "запасания" энергии необходимо наличие её избыточности, причём в большом количестве! smile
    Korolev
    pogranec,
    Korolev: "Для какого практического применения?" ... pogranec: "накопление энергии" 
    Повторюсь: Для какого практического!!! применения!!!  smile 
    pogranec Автор
    Korolev,
    Для какого практического применения?
    накопление энергии

    ino53

    Правда возникает один, и возможно ключевой вопрос, где взять "высоту" на которую необходимо установить устройство?
    Зачем поднимать небольшой (относительно) груз выыыысоко, если можно поднять бооольшой груз не очень высоко? E=mgh, вроде так. Читал где то о том, как думают резервировать излишки энергии. Предлагалось закачивать воду в искусственные высокогорные водохранилища, ну и, ес-но, ГЭС на сливе. (Ха, или бассейн на крыше небоскреба! xaxa )  Но мне больше нравится так - разлагать током воду, а водород хранить и потом использовать, хотя бы в тех же автомобилях smile
    Korolev
    Использование шкива и ременной системы позволяет нам поднимать тяжелые грузы с низким энергопотреблением 
    dontknow
    Для тестирования системы я использовал схему, показанную на рисунок.
    smile
    возникает один, и возможно ключевой вопрос, где взять "высоту" на которую необходимо установить устройство?
    Пущай строит свою Пизданскую башню, высотой h=gt^2/2! xaxa
    а что если вместо системы двигатель - шкив - ремень - шкив - груз, использовать спиральную пружину 
    Для какого практического применения? dontknow
     

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии