بواسطة Learning Lead - ايمي داريل
لست متأكدًا متى حدث ذلك ، لكنني أصبحت مهووسًا كليًا بالطاقة. أحب أن أسمع عن طرق إبداعية لإنتاج الطاقة واستخدامها. أصاب بالدوار بشكل إيجابي عندما أقرأ قصصًا عن شركة في اسكتلندا تطور طريقة مبتكرة لتخزين الطاقة باستخدام أعمدة المناجم المهجورة أو رصيف مشاة في لندن يجسد طاقة المشاة. أجد نفسي أفكر في كيفية التقاط طاقة رواد الصالة الرياضية على جهاز المشي أو فتح وإغلاق أحد الأبواب. لدي الكثير من الأفكار ، لكن حماسي يفوق بكثير معرفتي. ما زلت لا أفهم حقًا كيف يعمل كل شيء ، ووجدت أن معظم الموارد التعليمية تتوقع أن يكون لديك مستوى أساسي من المعرفة أفتقده بالتأكيد. حان الوقت للعودة إلى البداية.
في البداية
عندما أتحدث عن العودة إلى البداية ، أعني بوضوح بيل ناي العلم غي فيديو من هو الكهرباء غني بالمعلومات وحنين إلى الماضي.
العودة إلى البداية تعني أيضًا النظر في تاريخ الكهرباء. عندما قرأت كتاب "الكهربة ببساطة" لكريغ روتش ، تعلمت تاريخ الكهرباء من تجربة بنجامين فرانكلين للطائرة الورقية إلى محرك جيمس وات البخاري وبطارية أليساندرو فولتا والمحرك الكهربائي والمولد لمايكل فاراداي. ساهم الكثير من الناس بقطع صغيرة أو كبيرة في لغز الكهرباء في العصر الحديث ، ووجدت أن التعرف على التطور ساعدني حقًا في فهم المبادئ الأساسية لكيفية عمل كل شيء.
على المستوى العملي ، احتضنت الصف الخامس الداخلي وجربت بعض التجارب المنزلية الممتعة للغاية. لقد وجدت مجموعة من الدوائر المفاجئة في متجر لبيع الأشياء المستعملة وكان لدي انفجار في بناء دوائر وأدوات مختلفة مثل آلة شفرة مورس وجرس الباب الذي يتم تنشيطه بالصوت. بسيط جدًا ، لكن مع كل اختراع سخيف ، شعرت بثقة أكبر.
بعد ذلك ، صنعت بطارية تعمل من حفنة من البنسات ، ورقائق الألمنيوم ، والخل ، وقطع قطعة قماش قديمة. عند تكديسها معًا ، أنتجت هذه الأدوات المنزلية كمية مدهشة من الكهرباء وشبهت البطارية الأولى التي صنعها أليساندرو فولتا في عام 1799 ، والتي يشار إليها باسم Voltaic Pile. تخزن البطارية الطاقة الكهربائية كطاقة كيميائية حتى يتم توصيلها بدائرة تسمح للإلكترونات بالتدفق. عادةً ما تتكون البطاريات من مادتين كيميائيتين (عادةً معادن) مفصولة بمحلول إلكتروليت ، وهو أمر سهل بشكل مدهش لإعادة إنشائه باستخدام الأشياء المنزلية. أنا wilقم بتضمين تعليمات حول كيفية صنع بطاريتي أدناه.
أريد أن بناء محرك كهربائي بسيط، ولكن يوجد حاليًا نقص في الأسلاك النحاسية ، ولم أتمكن من العثور على ما أحتاجه. لقد أصبحت بعض الشيء زبالًا وبدأت في حصاد الأسلاك من أسلاك الطاقة للمصابيح المكسورة وما إلى ذلك ، مما يجعلني فخوراً بنفسي. مع تقدمي بعيدًا عن التعلم على مستوى المدرسة الابتدائية ، وجدت الكثير من المعلومات المفيدة في العقلية الهندسية. على الرغم من أن الكثير منها لا يزال فوق رأسي ، فقد ساعدني على الأقل في معرفة الأسئلة التي أريد طرحها.
كيف تصنع بطارية
ماذا تحتاج:
- البنسات
- رقائق الألومنيوم (غسالات الزنك wilأنا أيضا أعمل)
- ورق مقوى أو قطعة قماش (جربت كليهما ، لكن طبقات الكرتون المموج التي استخدمتها بدأت تتفكك ، مما جعل الكومة بأكملها غير مستقرة ، لذا كان القماش يعمل بشكل أفضل بالنسبة لي)
- خل
- ملح
- اختياري: متعدد المقاييس ، مصباح LED ، سلك معزول بمشابك التمساح
HOW TO:
- نظف العملات المعدنية الباهتة عن طريق نقعها في محلول من الخل والملح حتى تصبح لامعة. انها لا تأخذ وقتا طويلا.
- اقطع دوائر بحجم بنس واحد من الورق المقوى أو القماش.
- افعل الشيء نفسه مع رقائق الألومنيوم.
- انقع الورق المقوى / قطعة القماش في الخل لفترة وجيزة.
- كدس الدوائر باتباع نمط من العملات المعدنية والقماش / الورق المقوى وورق الألومنيوم. هذا الثلاثي هو خلية واحدة كاملة wilلقد أعطيتك بالفعل كمية صغيرة من الكهرباء. يمكنك اختبار ذلك بمقياس عن طريق لمس الجزء العلوي من ورق الألومنيوم والجزء السفلي من العملة المعدنية. استمر في التكديس كما تريد ، كرر نفس النمط. قم بتجربة أحجام مختلفة من المداخن لمعرفة الجهد. هو - هي wilمن المحتمل أن يصبح غير عملي لبناء كومة طويلة جدًا.
- إذا لمست أسلاك لمبة LED في الأعلى والأسفل ، فأنت wilأراه يتوهج. لقد قمت بتوصيل الأسلاك المعزولة بمشابك التمساح في الأعلى والأسفل عن طريق لف المكدس بنقرة حتى أتمكن من محاولة تشغيل العناصر الصغيرة الأخرى التي تعمل بالبطارية. لم يثبت الشريط جيدًا ، وأصبح الأمر برمته صعبًا. كان لدى شريكي مات فكرة لاستخدام لفافة عملات بلاستيكية لمنح مجموعة البطارية بنية أفضل. هذا مفهوم لم يتم اختباره ، ولكن يبدو أنه يمكن أن يكون له إمكانات.
محطة التوليد
في حاجة إلى طريقة لجمع الطاقة وتخزينها وتحويلها للعديد من مشاريعي المحتملة ، قمت بتجميع محطة توليد محمولة يمكنني توصيلها بمجموعة متنوعة من مصادر الطاقة. كنت أرغب في أن تكون محمولة بشكل معقول حتى أتمكن من حملها في الرحلات والأحداث وإقراضها لأشخاص آخرين لاستخدامها.
مكونات محطة التوليد:
الأدوات:
وجد صندوق أدوات متقاعد هدفه الجديد في الحياة من خلال أن يصبح حقيبة واقية محمولة لمحطة جيلي. ربما إذا انتقلت إلى تخزين الطاقة على نطاق واسع ، فأنا wilلترقية إلى شيء أثقل وحتى مع عجلات. لأغراضي الحالية ، هذا واحد wilأنا أفعل. على سبيل المكافأة ، أثبتت حجرات التخزين الصغيرة الموجودة في الأعلى أنها مفيدة جدًا لجميع الأسلاك والأدوات والمكونات الصغيرة المرتبطة بمشاريعي.
بطارية:
كان اختيار بطارية لتخزين طاقتي المرتقبة أمرًا محيرًا بعض الشيء. هناك العديد من الخيارات ، لكل منها مزاياها وعيوبها. في حين أن بطاريات السيارات المحتوية على الرصاص الحمضية غير مكلفة ومتاحة بسهولة (كانت هناك بطارية مجانية في منزلي من AKA) ، فقد قررت أنها ليست مناسبة لأغراضي لأنها ثقيلة وضخمة وتحتاج إلى تهوية.
بعد الكثير من البحث ، اخترت بطارية ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) كبطارية بداية. كانت الأسباب الرئيسية لاختيار بطارية الليثيوم هي:
- إنها تقريبًا نصف حجم بطارية الرصاص الحمضية المكافئة (تزن 2.7 كجم فقط)
- لا ينتج انبعاثات غازية تحتاج إلى تنفيس
- لديها حماية مدمجة ضد الشحن الزائد
- يمكن تفريغها بالكامل
- يمكن تثبيته أو تخزينه في أي اتجاه
- دورة حياتها أطول من حمض الرصاص ، مما يعوض تكلفتها الأولية الأعلى.
على سبيل المكافأة ، فإنه يتناسب بشكل ملائم مع صندوق الأدوات مع مساحة لشخص آخر إذا قررت رفع مستوى لعبة تخزين الطاقة الخاصة بي.
محول الطاقة:
لاستخدام الطاقة المخزنة في البطارية ، أضفت محول طاقة ، والذي يحول طاقة التيار المباشر (DC) المخزنة في البطارية إلى طاقة التيار المتردد (AC) التي يمكنني استخدامها لتشغيل الأشياء في منزلي.
لوحة للطاقة الشمسية:
بعد ذلك ، كنت بحاجة إلى مصدر طاقة لمحطة التوليد الخاصة بي. إن تشغيل جزء كبير من منزلي بالطاقة الشمسية يعد قليلاً من إمكانياتي في الوقت الحالي ، لكن لديّ لوحة شمسية صغيرة بقدرة 40 وات مصممة بشكل أساسي للاستخدام مع التخييم RV و Trailer. أضعه على سطح السفينة في الأيام المشمسة ، متصلاً بمحطة جيلي.
كيف عملت
فجأة ، أدركت أنه يمكنني إخراج مكتبي المنزلي الصغير خارج الشبكة على الأقل لجزء من الوقت. تبلغ بطاريتي 20 أمبير (ساعة أمبير) عند 12.8 فولت والتي من المحتمل أن تعطيني 256 واط (واط في الساعة). مع شحن البطارية ، يبدو أن شحن جهاز الكمبيوتر المحمول ، والهاتف الخلوي ، ومصباح المكتب والطابعة ، يكفيان كثيرًا. إبقائها مشحونة بالطاقة الشمسية فقط wilمن الواضح أنني أصبحت مشكلة في الأيام التي لا تتعرض للشمس ، لذا فإن وجود مصدر آخر للطاقة يجب أن يساعد ، خاصة مع دخول المواسم الأقل مشمسًا.
يقودني هذا إلى مهمتي التالية ... ترقبوا المغامرات في لعبة Pedal Power!