por Learning Lead - Amy Darrell

O melhor local para um painel solar é onde o cão que ama o sol quiser estar. Foto de Amy Darrell.

Não tenho certeza de quando isso aconteceu, mas me tornei um nerd total de energia. Adoro ouvir sobre maneiras criativas de produzir e usar energia. Eu fico positivamente tonto quando leio histórias sobre uma empresa em Escócia desenvolvendo uma maneira criativa de armazenar energia usando poços de minas abandonados ou um calçada em Londres que captura a energia dos pedestres. Eu me pego pensando em como capturar a energia dos frequentadores da academia em uma esteira ou abrindo e fechando uma porta. Tenho tantas ideias, mas meu entusiasmo supera em muito meu conhecimento. Ainda não entendo realmente como tudo funciona e descobri que a maioria dos recursos instrucionais espera que você tenha um nível básico de conhecimento que definitivamente não tenho. Era hora de voltar ao início.

No início

Quando falo sobre voltar ao início, obviamente quero dizer Bill Nye the Science Guy O vídeo da eletricidade é informativo e nostálgico. 

Voltar ao início também significava olhar para a história da eletricidade. Lendo o livro Simply Electrifying, de Craig Roach, aprendi sobre a história da eletricidade desde a experiência da pipa de Benjamin Franklin até a máquina a vapor de James Watt, a bateria de Alessandro Volta e o motor elétrico e gerador de Michael Faraday. Muitas pessoas contribuíram com peças pequenas ou grandes para o quebra-cabeça da eletricidade dos dias modernos, e descobri que aprender sobre a evolução realmente me ajudou a entender os princípios básicos de como tudo funciona.

Em um nível prático, abracei meu filho da 5ª série e fiz alguns experimentos caseiros superdivertidos. Eu encontrei um conjunto de circuitos instantâneos em uma loja de segunda mão e me diverti construindo vários circuitos e dispositivos, como uma máquina de código Morse e uma campainha ativada por voz. Tão simples, mas a cada invenção idiota, eu me sentia um pouco mais confiante. 

Em seguida, construí uma bateria funcional com um punhado de moedas, papel alumínio, vinagre e pedaços de um pano velho. Quando empilhados juntos, esses itens domésticos produziam uma quantidade surpreendente de eletricidade e se assemelhavam à primeira bateria construída em 1799 por Alessandro Volta, conhecida como Pilha Voltaica. Uma bateria armazena energia elétrica como energia química até ser conectada a um circuito que permite que os elétrons fluam. Normalmente, as baterias são compostas por dois produtos químicos (geralmente metais) separados por um eletrólito, o que é surpreendentemente simples de recriar com objetos domésticos. EU wilIncluo instruções sobre como construí minha bateria abaixo.

Eu quero construir um motor elétrico simples, mas atualmente há uma falta de fio de cobre e não consegui encontrar o que precisava. Eu me tornei um pouco necrófago e comecei a colher fios de cabos de força de lâmpadas quebradas, etc., o que me deixa muito orgulhoso de mim mesmo. Conforme eu progredi no aprendizado do ensino fundamental, encontrei uma tonelada de informações úteis em A mentalidade da engenharia. Embora muito disso ainda esteja sobre minha cabeça, me ajudou no mínimo a descobrir quais perguntas eu quero fazer. 

Como construir uma bateria

O que você precisa:

  • Moedas de um centavo
  • Folha de alumínio (arruelas de zinco wileu também trabalho)
  • Papelão ou tecido (tentei os dois, mas as camadas de papelão ondulado que usei começaram a se desfazer, tornando toda a pilha instável, então o pano funcionou melhor para mim)
  • Vinagre
  • Sal
  • Opcional: multimetre, lâmpada LED, fio isolado com pinças de crocodilo

Como:

  1. Limpe qualquer mancha das moedas, mergulhando-as em uma solução de vinagre e sal até que fiquem brilhantes. Não demora muito.
  2. Corte círculos do tamanho de uma moeda de um centavo do papelão ou tecido.
  3. Faça o mesmo com a folha de alumínio.
  4. Molhe o papelão / pano com vinagre brevemente.
  5. Empilhe os círculos seguindo um padrão de moeda, pano/papelão e papel alumínio. Este trio é uma célula completa que wilEu já lhe dei uma pequena quantidade de eletricidade. Você pode testar isso com um medidor tocando na folha de alumínio superior e na moeda inferior. Continue a empilhar como quiser, repetindo o mesmo padrão. Experimente diferentes tamanhos de pilhas para ver qual é a voltagem. Isto wilEu provavelmente me tornaria impraticável construir uma pilha muito alta. 
  6. Se você tocar os fios de uma lâmpada LED na parte superior e inferior, você wilEu o vejo brilhar. Prendi fios isolados com clipes crocodilo na parte superior e inferior envolvendo a pilha com uma torneira para tentar alimentar outros pequenos itens movidos a bateria. A fita não segurou bem e tudo ficou pesado. Meu parceiro Matt teve a ideia de usar um rolo de moedas de plástico para dar uma estrutura melhor à pilha de baterias. Este é um conceito não testado, mas parece que poderia ter potencial. 

Estação de Geração

Componentes de uma estação de geração. Foto de Amy Darrell.

Precisando de uma maneira de coletar, armazenar e converter energia para muitos de meus projetos em potencial, compilei uma estação de geração portátil que poderia conectar a uma variedade de fontes de energia. Eu queria que fosse razoavelmente portátil para que eu pudesse carregá-lo em viagens, para eventos e emprestá-lo a outras pessoas para seu uso. 

Componentes de uma estação de geração:

Caixa de ferramentas:

Uma caixa de ferramentas aposentada encontrou seu novo propósito na vida ao se tornar a caixa protetora portátil para minha estação de geração. Talvez se eu passar para o armazenamento de energia em maior escala, eu wilEu atualizo para algo mais pesado e até mesmo com rodas. Para meus propósitos atuais, este wileu faço. Como bônus, os pequenos compartimentos de armazenamento na parte superior provaram ser muito úteis para todos os pequenos fios, ferramentas e componentes envolvidos em meus projetos.

Bateria:

Escolher uma bateria para armazenar minha energia em perspectiva foi um pouco estonteante. Existem tantas opções, cada uma com seus prós e contras. Embora as baterias de chumbo-ácido para carros sejam baratas e prontamente disponíveis (também conhecido como havia uma de graça em minha casa), decidi que não eram adequadas para meus propósitos, pois são pesadas, volumosas e precisam de ventilação. 

Depois de muita pesquisa, optei por uma bateria de fosfato de ferro de lítio (LiFePO4) como minha bateria inicial. Meus principais motivos para escolher uma bateria de lítio foram:

  • Tem aproximadamente metade do tamanho de uma bateria de chumbo-ácido equivalente (a minha pesa apenas 2.7 kg)
  • Não produz emissões de gases que precisam ser ventiladas
  • Possui proteção integrada contra sobrecarga
  • Pode ser descarregado totalmente
  • Pode ser instalado ou armazenado em qualquer orientação 
  • Seu ciclo de vida é mais longo do que o ácido-chumbo, o que compensa seu custo inicial mais alto. 

Como um bônus, ele cabe convenientemente na caixa de ferramentas com espaço para mais um, se eu decidir aumentar meu jogo de armazenamento de energia.

Inversor de potência:

Para usar a energia armazenada na bateria, adicionei um inversor de energia, que converte a energia de corrente contínua (CC) armazenada na bateria em energia de corrente alternada (CA) que posso usar para alimentar coisas em minha casa. 

Painel solar:

Em seguida, eu precisava de uma fonte de energia para minha estação de geração. Alimentar uma parte significativa da minha casa com energia solar está um pouco fora do meu alcance no momento, mas eu tenho um pequeno painel solar de 40 watts projetado principalmente para uso em trailers e trailers. Eu o coloco no meu deck em dias de sol, conectado à minha estação de geração.  

Como funcionou

De repente, percebi que poderia desligar meu pequeno escritório doméstico pelo menos parte do tempo. Minha bateria é de 20Ah (amp horas) a 12.8 volts, o que potencialmente me dá 256 wh (watts-horas). Com a bateria carregada, parece ser o suficiente para carregar meu laptop, celular, luminária de mesa e impressora. Mantendo-o carregado apenas com energia solar wilEu obviamente me torno problemático em dias sem sol, então ter outra fonte de energia deve ajudar, especialmente quando entramos nas estações menos ensolaradas. 

Isso me leva à minha próxima missão ... Fique ligado nas aventuras em Pedal Power!