Содержание
Солнечные батареи — вечный двигатель.
По сути, солнце даёт нам почти всё. Свет, тепло, углеводороды, питание… И щедрость его безгранична.
Важно научиться использовать энергию солнца с КПД близким к одному проценту и можно забыть о парниковом эффекте, атомных электростанциях и прочей головной боли техногенного прогресса.
К сожалению предыдущий абзац сегодня можно отнести к разряду софистики. Тем не менее сделать свой солнечный дом или остров, под силу каждому.
И ставки здесь высоки, хотя на первый взгляд не очевидны.
Сколько стоит здоровье? Лечение? Последствия лечения? Время? Настроение? И т.д. и т.п.
Мало американизированной отравы из супермаркетов мы пропускаем через себя?
Хотя ждать хорошего, от континента на который вся Европа своевременно сослала своих отморозков, наивно.
Анализ воды, которую мы травим свинцом и таблицей Менделеева, читается как триллер.
Но из перечисленного, более всего мы пропускаем через себя воздух. Умножьте количество вдохов за сутки на объём.
Вода и еда на этом фоне просто теряются.
К примеру, в Европе давно запрещены двухтактные мотоциклетные двигатели. А у нас каждый второй генератор работает с маслом в топливе. Попробуйте только теоретически завести такой аппарат или бензопилу в замкнутом пространстве.
А сколько литров отравы попадёт в лёгкие за пол часа работы бензо триммера на плече?
Но оставим грустную лирику, и ближе к телу.
Если посмотреть сравнительный расчет окупаемости солнечных батарей, вывод однозначен: Солнечная батарея — как альтернативный источник энергии, оправдывает себя за полтора — два года. Если учесть срок службы солнечной батареи , то по праву можно назвать вечным двигателем. При условии, что этот вечный двигатель из монокристаллического кремния. Подсчитать количество альтернативной энергии, тишины и экологичности не представляется возможным. Хотя очень любопытно узнать порядок цифр, можно и в рублях.
А если чуть серьёзнее, солнечная батарея — это полупроводниковый набор фотоэлектрических элементов, генерирующих электрический ток, путём преобразования входного оптического облучения кремниевых пластин с дырочной проводимостью солнечной радиацией в электрическую энергию. Продолжить?
Я тоже так думаю.
Не смотря на внешнюю несерьёзность каждое слово в этом опусе имеет здравый и прагматичный смысл.
Так солнечная батарея мощностью 95 ватт за 12 часов светового дня способна преобразовать бесплатную энергию солнца в 1020 ватт электрической энергии .
Это 51 час работы энергосберегающей лампы мощностью 20 ватт, что сопоставимо по светоотдаче с "лампочкой Ильича" 100 Вт.
Это два часа непрерывной работы электро-триммером.
Это 10 кубометров воды на высоту 5 метров.
Это 5 часов работы 150 — литрового миксера, читай бетономешалки на солнечной батареи.
Но как говорится, гладко было на бумаге..
По факту есть характерные ошибки эксплуатации солнечных батарей и неизбежные потери в электрохимическом процессе аккумулирования электроэнергии.
С ними можно бороться согласно штатного расписания на странице ошибки эксплуатации .
Учитывая, что все прелести и нюансы преобразования бесплатной энергии солнца в сладкое слово "халява" сложно разложить в одной статье, мне остаётся только предложить Вам страницу с рекомендациями и если хватит терпения следуйте по ссылкам в конце каждой страницы.
В этом случае можете быть уверены, что Вам достаточно известно о солнечных батареях для создания своего солнечного острова.
Всегда спасибо и доброго времени суток Вам в согласии с природой.
Все права защищены. Копирование, использование материалов без размещения активной ссылки запрещено.
Мендосинский бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор Ларри Спринга, или мендосинский мотор (англ. Larry Spring’s Magnetic Levitation Mendocino Brushless Solar Motor ) — разновидность маломощного бесколлекторного электрического двигателя с ротором на магнитных подшипниках и питанием солнечной энергией.
Содержание
Описание [ править | править код ]
Мотор состоит из ротора многоугольного (обычно квадратного) сечения, насаженного на вал. Ротор имеет два набора обмоток с питанием от солнечных батарей. Вал расположен горизонтально, на каждом его конце находится постоянный кольцевой магнит. Магниты на валу обеспечивают левитацию, так как находятся над отталкивающими магнитами, расположенными в основании. Дополнительный магнит, находящийся под ротором, создаёт магнитное поле для обмоток ротора.
Когда свет падает на одну из солнечных батарей, она генерирует электрический ток, который течёт по обмотке ротора. Этот ток производит магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита под ротором. Это взаимодействие приводит ротор во вращение. При вращении ротора следующая солнечная батарея перемещается к свету и возбуждает ток во второй обмотке. Процесс повторяется до тех пор, пока на батареи падает солнечный свет. Можно провести аналогию с работой коллекторного двигателя постоянного тока: вместо щёточного электрического коллектора в данном двигателе используется «световой коллектор».
Поскольку невозможно сделать статическую устойчивую магнитную подвеску на постоянных магнитах [прим. 1] , с одной или двух сторон ось опирается на стенку. Магнитная подвеска очень неустойчива, и важно хорошо сбалансировать ротор.
Существующие в настоящее время мендосинские моторы развивают очень низкую мощность.
История [ править | править код ]
Мендосинский мотор был изобретён в 1994 году американским конструктором и популяризатором науки Ларри Спрингом [1] . Назван по имени округа Мендосино в штате Калифорния, где проживает изобретатель.
Идея светового коммутируемого двигателя, где солнечная энергия преобразовывалась бы в солнечных батареях и питала отдельные катушки двигателя, была впервые описана Дэрилом Чапином в эксперименте с солнечной энергией в 1962 году [2] . Эксперимент был проведён в Bell Labs, где Чапин вместе со своими коллегами Кельвином Фуллером и Джеральдом Пирсоном изобрели современные солнечные элементы в 1954 году [3] . Вместо магнитной левитации двигатель Чапина использовал стеклянный цилиндр на острие иглы в качестве подшипника скольжения с очень низким трением.
Строим солнечный двигатель
Солнечный двигатель часто используется в качестве бортового источника тока, применяемого в BEAM-роботах, которых часто называют «живущими» роботами (см. обсуждение BEAM-роботов в главе 8). Свое распространение солнечные двигатели получили благодаря работам Марка Тилдена, который сконструировал первый подобный двигатель. Другим изобретателем был Дэйв Хранкив из Канады, который построил свою версию солнечного двигателя для питания «танцующего» робота. Мне так понравились эти разработки, что я решил сделать свой вариант солнечного двигателя. В процессе работы мне удалось придумать новый вариант схемы, который увеличил его эффективность по сравнению с оригинальным вариантом.
На рис. 3.1 изображена электрическая схема солнечного двигателя. Рассмотрим ее работу. Солнечная батарея заряжает конденсатор емкостью 4700 мкФ. По мере заряда конденсатора, напряжение на нем возрастает. Однопереходный транзистор входит в режим колебаний и посылает импульс, отпирающий тиристор. Когда тиристор открыт, вся запасенная в конденсаторе энергия разряжается через двигатель с высоким КПД. Во время разряда конденсатора двигатель вращается. Потом происходит остановка и цикл повторяется.
Рис. 3.1. Схема солнечного двигателя
Схема солнечного двигателя проста и некритична к используемым деталям. Она может быть собрана на макетной плате, выводы элементов при этом соединены проводниками. Для желающих собрать двигатель на печатной плате – чертеж платы представлен на рис. 3.2. Печатная плата входит в набор для создания солнечного двигателя. На рис. 3.3 показана схема расположения деталей на печатной плате. На рис. 3.4 помещена фотография двигателя в сборе.
Рис. 3.2. Чертеж печатной платы
Рис. 3.3. Размещение деталей на печатной плате
Рис. 3.4. Солнечный двигатель в сборе
Список деталей солнечного двигателя
• транзистор 2N2646 (1)
• тиристор 2N5060 (1)
• конденсатор электролитический 22 мкФ (1)
• конденсатор электролитический 4700 мкФ (1)
• двигатель постоянного тока
• элемент солнечной батареи (2)
• резистор 200 кОм 0,25 Вт
• резистор 15 кОм 0,25 Вт
• резистор 2,2 кОм 0,25 Вт
Двигатель с высоким КПД
Далеко не все электродвигатели имеют высокий КПД. Например, небольшие моторчики постоянного тока из радионаборов, как правило, имеют низкий КПД. Для определения этого существует простая процедура. Повращайте пальцами ось двигателя. Если ротор вращается плавно и продолжает вращение, когда вы отпустите ось, то, возможно, это двигатель с высоким КПД. Если ось ротора поворачивается рывками, и вы чувствуете сопротивление, то, скорее всего, КПД такого двигателя невелик.
Особенности конструкции солнечного двигателя
Солнечные элементы, использованные в устройстве, имеют высокий КПД и высокое выходное напряжение. Для солнечных элементов типично выходное напряжение в пределах 0,5–0,7 В при различных токах, которые зависят от размеров элемента. Солнечный элемент, использованный в данной схеме, дает паспортное напряжение порядка 2,5 В, но без нагрузки он заряжает конденсатор до уровня 4,3 В.
Я уверен, что некоторые из тех, кто захочет построить подобную схему, уже думают о возможности более быстрого заряда емкости через увеличение количества солнечных элементов. Данной вещи делать не следует. Дополнительные элементы действительно увеличат ток заряда и, соответственно, сократят его время, но только в первом цикле. Для того чтобы тиристор закрылся и начался новый цикл, необходимо, чтобы ток, протекающий через тиристор, прекратился (или стал очень малым). А в случае, если солнечная батарея будет отдавать достаточно большой ток, то тиристор «залипнет» в открытом состоянии. Соответственно, вся энергия батареи будет через открытый тиристор рассеиваться на подключенной нагрузке. Конденсатор не будет заряжаться, и схема выйдет из циклического режима.
Для правильной работы детали схемы специальным образом подобраны. Единственный компонент, допускающий вариации в значительных пределах, это накопительный конденсатор. Меньшие значения емкости приведут к более быстрому циклу «заряд-разряд». Большие значения емкости или использование нескольких конденсаторов приведут к запасанию большего количества энергии и, соответственно, совершению большей работы, однако следует помнить, что при использовании подобных емкостей цикл «заряд-разряд» может сильно удлиниться.
Применение
Схема солнечного двигателя может находить массу новых и неожиданных применений, например, как бортовой источник энергии солнечного гоночного автомобильчика, источник питания реле, бакена, собранного на светодиодах, моторчика для передвижения робота или, как показано на рис. 3.5, устройства поворота американского флага.
Рис. 3.5. Поворот флажка с помощью солнечного двигателя
Привлекательность солнечного двигателя в том, что он может работать «вечно», пока не выйдет из строя какая-то из его частей, что может произойти через годы.
