Show HN: Selbst gebauter automatisierter Solarkonzentrator
(github.com/remipch)Überblick
- Spiegelpaneel mit verstellbarer Ausrichtung (derzeit 48 Konzentratorspiegel, insgesamt 1 m²)
- Festes Zielobjekt (derzeit ein einfacher Betonofen mit schwarzer Metallplatte und gehärtetem Glas)
- Überwachungseinheit: eine elektronische Steuereinheit, die das Zielobjekt misst und Befehle an die Motoren sendet
Am 26. Juni 2024 stieg die Ofentemperatur nach dem Hinzufügen von Aluminiumfolie zur Verbesserung der Isolierung im Inneren des Ofens nach 30 Minuten auf 210 °C.
Video vom 8. Juli 2024:
- Die erste Hälfte zeigt den Zusammenbau (Geschwindigkeit x10)
- Die zweite Hälfte zeigt etwa 7 Stunden automatische Sonnennachführung (Geschwindigkeit x600)
Hinweise
⚠️⚠️ Dieses Projekt kann Menschen oder Tieren in der Umgebung Schaden zufügen ⚠️⚠️
- Es kann dauerhafte Erblindung, Hautverbrennungen oder das Entzünden von Gegenständen verursachen
- Selbst wenn der Strom ausgeschaltet ist, wird die Sonne 48-fach konzentriert und auf einen kleinen Bereich gebündelt
- Dieser Fokus bewegt sich weiterhin auf schwer vorhersehbaren Bahnen
- Im aktuellen Zustand muss das System ständig überwacht werden; bei Problemen müssen die Spiegel schnell abgedeckt werden
Wichtige Punkte
- Verbraucht 3,8 Watt Leistung und kann dabei bis zu etwa 1000 Watt Wärme erzeugen 💰
- Verwendet nur standardisierte, günstige und leicht verfügbare Bauteile und Materialien 🧱 🔩
- Erfordert keine hochpräzise Konstruktion und lässt sich mit gewöhnlichen Werkzeugen leicht bauen 📏 🪚
- Einfach zu montieren und zu demontieren 🪛
- Leicht zu verstehen und zu modifizieren 🔎
- Open Source 🔓
Einschränkungen dieser Version:
- Keine Sicherheitsschicht implementiert (siehe Warnung oben ⚠️)
- Bevor das Paneel der Sonne automatisch folgen kann, ist ein anfänglicher manueller Schritt erforderlich
- Es kann nur ein Paneel gesteuert werden
- Funktioniert an bewölkten Tagen nicht (der Benutzer muss die Wolken am Himmel entfernen 😄)
- Durch die Implementierung verschiedener Low-Power-Modi könnte der Stromverbrauch deutlich gesenkt werden
Für dieses Projekt zweckentfremdete Produkte:
- Das im Ofen verwendete gehärtete Glas stammt aus einem Ikea-Regal
- Die Spiegel sind dekorative Badezimmerspiegel
- Die Motoren sind günstige Modellbaumotoren
Technische Analyse
Die Projektstruktur spiegelt die technische Analyse wider. Detaillierte Informationen finden sich in den entsprechenden Unterordnern:
- Mechanik ⚙️: 3D-Modelle der für das Solarpaneel verwendeten Teile
- Elektronik 🔌: Schaltplan und Layout der maßgeschneiderten Überwachungsplatine
- Software 💾:
- Simulator: bewertet die theoretische am Zielobjekt empfangene Leistung für eine gegebene Hardwarekonfiguration
- Supervisory Controller: ESP32-CAM-Firmware auf Basis des Espressif-ESP32-Frameworks
- Die Supervisory-Komponente definiert die High-Level-Logik
- Der Sun Tracker berechnet Motorbefehle, um das Sonnenlicht im Zentrum des Zielbereichs zu halten
- Der Target Detector erkennt die Position des Zielobjekts im Bild
- Das Web-Interface ermöglicht dem Benutzer die Interaktion mit der Überwachungseinheit
- Die Motor-Komponente steuert die Motoren in der ESP32-Anwendung
- Die Image-Komponente stellt allgemeine Bildverarbeitungsfunktionen bereit
- Motor Controller: Arduino-Pro-Mini-Firmware zur Motorsteuerung
Nächste Schritte
Der nächste Schritt besteht darin, mehrere Paneele zu steuern, um eine Ausgangsleistung von einigen Kilowatt zu erreichen. Das eröffnet folgende Möglichkeiten:
- Große Flüssigkeitsmengen schnell zum Kochen bringen
- Große Wassermengen entsalzen oder sterilisieren
- Große Mengen Lebensmittel kochen oder sterilisieren
- Kunststoff, Metall oder Glas schmelzen
- Die Leistung von Solarpaneelen durch konzentrierte Solarenergie erhöhen
Lizenz
Copyright 2024 Rémi Peuchot
- Der Ordner
electronicswird unter der Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0-Lizenz veröffentlicht - Der Ordner
mechanicswird unter der Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0-Lizenz veröffentlicht - Der Ordner
softwarewird unter der GNU GPL 3-Lizenz veröffentlicht
Zusammenfassung von GN⁺
Dieser Artikel behandelt einen selbst gebauten automatisierten Solarkonzentrator. Das Projekt zeigt das Potenzial, mit günstigen Bauteilen hocheffiziente Wärmeenergie zu erzeugen. Es gibt jedoch einige Einschränkungen, darunter Sicherheitsprobleme und die Notwendigkeit einer anfänglichen manuellen Einrichtung. Das Projekt kann für Menschen interessant sein, die sich für die Nutzung von Solarenergie interessieren, und es lohnt sich, es mit kommerziellen Solarkonzentratoren mit ähnlicher Funktion zu vergleichen.
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Ein Forscher für nichtabbildende Optik bewertet die Umsetzung einer Closed-Loop-Regelung bei einem Solarkonzentrator positiv
Es wird ein interessantes Experiment zur Sammlung von Sonnenenergie vorgestellt
Die starke Wirkung von konzentriertem Sonnenlicht wird erwähnt
Es wird vorgeschlagen, mit nassem Sand eine große gekrümmte Fläche zu formen, um das Sonnenlicht stärker zu konzentrieren
Es wird die Ansicht geäußert, dass nichtabbildende Solarkollektoren effizienter sein könnten
Es wird geteilt, dass man bei ausreichend Platz einen Solarkonzentrator bauen möchte, der einen kleinen Wärmemotor antreiben kann
Es wird gefragt, ob der Winkel zwischen jedem Spiegelstück und der Rückplatte fest ist
Es wird gefragt, ob sich die Gefahr durch eine lichtstreuende Schicht verringern ließe
Wegen des Aufkommens günstiger Solarzellen wird die Zukunft dieser Technik negativ bewertet
Es wird erwähnt, dass der Energievergleich des Projekts beeindruckend ist