Tuulivoimaa lämmityskattilaan

[thhs]

Tulipa tuossa mieleeni, että haluaisin lämmittää lämmityskattilaani tuulivoimalalla. Joskus netissä näkyi olevan myynnissä valmiita paketteja, mutta kovin arvokkaita.

Ebaysta saa tämmöisen vastuksen. Onko käytännössä väliä ottaako 12 vai 24 volttisen?

Sitten tuon kytkentä. Tuossa on "dump load regulator" eli käsittääkseni ylilatauksen estin. Tuon mukaanhan vastus alkaa toimimaan vasta, kun akku on täynnä.

En tiedä voimaloiden kytkennöistä tarkemmin, mutta eräässä kuvassa 24 V voimalasta lähti vain kaksi piuhaa eli + ja -. Entä jos voimalan kytkee suoraa tuohon vastukseen? Eikö sen silloin pitäisi lämmetä joka kerta, kun voimala pyörähtää edes vähän. Vai onko noissa voimaloissa joku kynnysarvo, jonka jälkeen se antaa vasta virtaa. Eli onko akku ja latauksensäädin edes pakollinen näissä?

Entä sitten voimalan teho suhteessa vastuksen tehoon? Jos laitetaan 600 W vastus ja 600 W voimala, niin täydellä teholla vastuskin on täydellä teholla. Jos laitetaan 600 W vastus ja 1000 W voimala, niin sitten varmaan tulee ongelmia, vai antaako voimala vain niin paljon watteja, mitä vastaanottava pää "pyytää"?

Voimaloita katselin vähän, esim tämmöinen oli yksi vaihtoehto. Millä lie estetään johdon kiertyminen tuossa?

Tuon ilmoituksessa olevan videon mukaan voltit heittelevät aika paljon. Eli tuo taitaa vaatia jonkun säätimen väliin?

[Oppes]

Mielenkiintoinen aihe jota minäkin olen miettinyt 1978 syyskesästä saakka. Sain tuolloin omakotitalon valmiiksi ja tein puusta 1,5 metrisen potkurin ja kiinnitin sen auton laturiin. Pistin laitteen 4 x 4 päähän pyörimään. Laturista ei tierenkään tule mitään virtaa näillä kierroksilla mutta näkeehän miten pyörii. Olin kotoa pois ja oli tullut tuulenpuuska ja torni kaatui ja potkuri katkesi. Kokeilut jäi siihen mutta ajatus elää.

Nämä halvat generaattorit on juuri sopivia tähän käyttöön. Ne on kestomagneetti- kolmivaihelaitteita. Ne antaa virtaa ilman vaihteistoa kolmen hiiliharjan kautta. Sen voisi syöttää suoraaan kolmeen vastukseen ilman mitään säätöä. Aina kun tuulee, vesi lämpiää. Mitään "takavirtarelettä" ei tarvita. Vastus hyväksyy kaiken sähkön jaksoluvusta tai jännitteestä välittämättä. Vastuksen ja sen tehonkeston voi helposti laskea ja tehdä itse. Jännite 10 - 60 V. Sähkärit asialle.

[vmj]

En halua ampua tätä ideaa alas, itsekin mietin vastaavaa kun nämä nykyiset syksyt alkavat olla kovin tuulisia ja pitkäkestoisia: energiaa on tarjolla. Bonuksena tuolla saisi jonkin verran turvattua sähkövarmuutta, sähköt kun yleensä katkeaa silloin kun tuulee..

Mutta fysiikan puolelta tulee peliin yhtälö P = UI, eli teho on jännite kertaa virta. Teho on kuitenkin se, mikä ratkaisee miten kattilan vesi lämpenee. Mitä pienempi jännite, sitä suurempi virta ja sitä paksummat kaapeloinnit tarvitaan. Toki tuo pienempi jännite antaa vapauksia kytkentöjen ja turvallisuuden suhteen, mutta vastaavasti itse tuulimylly pitää olla aika lähellä kattilaa jotta pienemmän jännitteen vuoksi tarvittava paksumpi kaapeli ja sen myötä kaapelointikustannus ei nouse taivaisiin.

[RTMPekka]

24V * 25A = 600W 25m kaapeli -> 11,1 mm2
24V * 25A = 600W 50m kaapeli -> 22,1 mm2

Kaksinkertainen matka niin kaksinkertaisesti neliömillejä... Jos taas nostat jännitettä kaksinkertaiseksi voit pienentää kaapelia jne. (tehot pysyy samana). Eli yleisesti kannattaa pyrkiä suurempiin jännitteisiin.

Esim.
50V * 12A = 600W 25m kaapeli -> 5,3 mm2

Nämä siis 1V häviölle laskettu. Jos sallit suuremman häviön niin taas seuraa -> 1V -> 2V puolet pienempi kaapeli. Tässä tietysti se häviö näkyy kaapelin lämpenemisenä joten järki oltava mukana kuten kaikissa sähkötöissä;-)

PS. Netistä muuten löytyy mukavasti laskureita... http://www.jkauppi.fi/kuparikaapeli-poi ... a-laskuri/

[petej]

24V * 25A = 600W 25m kaapeli -> 11,1 mm2
24V * 25A = 600W 50m kaapeli -> 22,1 mm2

Kaksinkertainen matka niin kaksinkertaisesti neliömillejä... Jos taas nostat jännitettä kaksinkertaiseksi voit pienentää kaapelia jne. (tehot pysyy samana). Eli yleisesti kannattaa pyrkiä suurempiin jännitteisiin.

Esim.
50V * 12A = 600W 25m kaapeli -> 5,3 mm2

Tuo 25m ei taida riittää oikein vaikka olis se voimala pannuhuoneen katolla,10m masto ja parimetriä sivuun.
50m tulee myös aika nopeesti täyteen,15m masto tekee jo sen 30m tuossa laskurissa,masto 10m pannuhuoneesta ja ollaankin jo 50m kaapeloinnissa viellä pannuhuoneeseen muutama metri vastukseen ja 60m mennyt...

[lmfmis]

Kaapelin lisäksi tuossa saa harrastaa säätötekniikkaa ...pienellä tuulella pitää olla pieni kuorma, ja isolla tuulella isompi kuorma. Ja tosi isolle tuulelle - tosi iso kuorma


Kannattaa myös ajatella hydraulista voimansiirtoa, saisi generaattorin pannuhuoneeseen helposti huollettavaksi ja häviöt voisi olla pienet....

[Oppes]

Minä tarkoitin että generaattori olisi niin yksinkertainen kuin polkupyörän dynamo ja lämmitysvastus kuin siihen kytketty polttimo. Se ei tarvitsen mitään säätöä. Netissä on omatekoisten teko-ohjeita. Yhdessä on vanha auton pyörännapa ja jarrulevy. Siihen on liimattu kestomagneeteja 12 kpl ja käämissä on yhdeksän käämilenkkiä kolmessa ryhmässä. Käämit on valettu muovimassan sisään. Kytkentä on jo selvä mutta käämin paksuus ja kierrokset ei.

Vastus säätää automaattisesti tehoaan. Kun generaattorin kierrosluku nousee, jännite pyrkii kasvamaan. Vastuksen teho P on toisaalta U^2 / R (jännite toiseen jaettuna vastuksella). Jos ratkaistaan R; R = U^2 / P. Valitaan jännitteeksi 50 V ja tehoksi 300 W. Vastus on 8,3 ohmia. Virta on 6 A.
12 V teho on 72 W, 24 V = 144 W.
Sitten vaan valitsemaan vastuslankaa jonka vatus on 8 ohmin luokkaa, sopiva pätkä, eristys, kierteelle ja suojaputkeen jne. Kolme vastusta kun on kolmivaihesähkö. Yhteisteho n. kilovatti.

[lmfmis]

Periaatteessa tietenkin noin. Mutta käytännössä oikeisssa virityksissä näkee että kuorman pitää olla suhteessa tuulen tehoon tai propelli pyörii holtittomasti jos sitä ei jarruta tarpeeksi kova vastus...lopputukoksena on joko täysin tehoton systeemi tai sellainen joka jaksaa kääntyä vain tarpeeksi kovalla tuulella, Ideahan tuossa tuulessa on että siitä saisi koko ajan - edes vähän irti.

....tietenkin jos keksii tuulimyllyyn "propellin" jolla on hyvä hyötysuhde matalilla kierroksilla ja pysyy edelleen stabiilina huipputuulessa, niin se on aika hyvin. Kannattaisi kaupallstaa

[tuuma]

Savonius voisi olla oikea konsepti tehdä lämpöä niin paljon kuin haluaa, hyötysuhteista en niin tiedä mutta rajoittaa konstruktion johdosta itsensä huippumyrkyissäkin ihan vain tavalliseen pyörimiseen. Noissa lapajutuissa on sellainenkin ongelma että voi jopa laukaista naapurissa epilistisen kohtauksen jos pitkään näkymättömänä ollut aurinko ilmestyy tänä vuonnakin ja jos ei sitä niin "vippaa" lapoihin kertyneet/jäätyneet jäät akselinsa suuntaisesti aika kauas ja jälleen tulee huutia jos parin talon päässä oleva naapur saa teräsjäätä niskaansa

Suoraan vastukseen minäkin olen joskus tuollaisen ajatellut, vuonna XXXX

Soraääniähän näillä keksinnöillään saa aina, se on varma mutta sen kuin vain alkaa tekemään niin hymyt hyytyy ja toiset jää rannalle haukkumaan

[Kaapelimies]

Vastus säätää automaattisesti tehoaan. Kun generaattorin kierrosluku nousee, jännite pyrkii kasvamaan. Vastuksen teho P on toisaalta U^2 / R (jännite toiseen jaettuna vastuksella). Jos ratkaistaan R; R = U^2 / P. Valitaan jännitteeksi 50 V ja tehoksi 300 W. Vastus on 8,3 ohmia. Virta on 6 A. 12 V teho on 72 W, 24 V = 144 W.

Mikäs säätövastus tuossa on? Vastus ei säädä mitään vaan se on se valittu 8,3 ohmia laitat sinne sisään sitten 1V tai 500V. Teho määräytyy ainoastaan sisäänmenevän jännitteen mukaan joka vaikuttaa virtaan ja näinollen saatavaan tehoon.
50 Voltilla on kuten laskit 300W.
24V/8,3 ohm = 2,9A * 24V = 70W
12V/8,3 ohm = 1,45A * 12V = 17W
Lopputulema on että säätöä tarvitaan jos tulojännite muuttuu.

[Oppes]

Sitä justiin tarkoitin että jos tuulee hiljaa, vastus käyttää juuri tuon tehon lämmitykseen. Ei yhään enempää. Ei millään säätimellä saada tehoa enempää. Jos tuulee kovaa, jännite ja samalla teho nousee. Teho ei tietenkään pysy vakiona mutta miksi pitäisi? Tuulella lämpöä haihtuu aina enemmän ja tuon kompensoimiseksi yksinkertainen suora lämmitys. Maksimitehon määrää potkurin halkaisija ja tuulen nopeus.
Muuhun käyttöön, akun lataamiseen, valaistukseen, moottorikäyttöön ym, sähköä on manipuloitava mutta vastus syö sen mielellään ja muuttaa lämmöksi 100 % hyötysuhteella.

Sanoin muuten että "vastus säätää tehoaan". En puhunut vastuksen muutoksesta mitään.

[pvalila]

Ongelma on, että generaattorin pitää erilaisilla tuulilla jarruttaa siipiä erilaisella teholla: tuo Tuuman mainitsema Savonius aika hyvin itse jarruttelee itseään eli sen kanssa säätöpuoli voi olla aika simppeli.

[Oppes]

Kertokaa nyt joku miten haluaisitte lämmitystä vasten järjestelmää säätää. Pitäiskö generaaattorin kierosten pysyä vakiona vai jännitteen pysyä vakiona tai mahdollisesti tehon tai virran. Tietenkin vaihtosähkössä on vielä taajuuskin jota voidaan mitata ja muuttaa.
Johdot on mitoitettava suurimman mahdollisen tehon / virran mukaan. Ei kai niitä ruveta kesken ajon vaihtamaan.
Kun asun Lappeenrannassa ja ikkunasta melkein näkyy 7 isoa tuulivoimalaa joiden siivet huitelee lähellä 200 metriä niin kun ne on kytketty verkkoon ne pyörii samaa vauhtia tuuleepa sitten kovaa vai hiljaa. Niissä on ja täytyykin olla kaikki mahdolliset säädöt. On kuitenkin eri asia onko käytössä 1000 vai 1000 000 €.

[Arveccio]

Teollisen mittakaavan myllyissä on usein 2 generaattoria tyyliin 1MW ja 2MW ja noita voidaan sitten kytkeä matkaan tuulennopeuden (väännön) kasvaessa tyyliin 1MW, 2MW, 1+2MW. Lisäksi lapakulmia luonnollisesti muutellaan tuulen nopeuden mukaan eli kokonaisuutena lapojen kärkien nopeus pyritään pitämään tietyssä nopeudessa esim mach 0,9.

Itselle olis kotioloissa jo kova sana että sais sen magneetin pyörimään käämin sisällä "ilmaiseksi".

[Oppes]

Yksi mahdollisuus generaattoriksi olisi tavallinen auton laturi. Sen halkaisja vaan on niin pieni että kierroksia pitäisi olla minimissään 4000. Jännitesäädin pois ja sen tilalle erillinen pieni nagnetointivirtalähde josta vain hiilet ankkurille. Paras olisi jos ankkurille saisi kestomagneetin.
Sitten kaikki tasasuuntausdiodit pois ( myös kenttädiodit). Staattori kolmiokytkentään ja kolme ulostulojohdinta. Magnetointijännite säädetään niin että ulostulo olisi 50 - 60 V maksimikierroksilla.
Bosch laturissa on erilliset diodit joten sitä voi käyttää ja se voi olla joko 12 tai 24 volttinen. Tämän kyllä kokeilen.