Jak to jest z opłacalnością ekologicznych źródeł energii?

W przypadku elektrowni wiatrowych i słonecznych nie widzę możliwości ich wykorzystania jako zielonych źródeł energii zastępujących elektrownie konwencjonalne w Polsce. Takie przykłady: jest noc i własnie piszę korzystając z komputera i całej infrastruktury dostępu do Internetu zasilanej z energii elektrycznej. Energia słoneczna tu mi nie pomoże.
Energia z wiatru? A jak przestanie wiać to bez światła nawet książki nie przeczytam wieczorem, a na świeczki godzę się tylko w sytuacjach romantycznych... Jeśli wiatr będzie wiać słabo to oświetlenie włączę, ale ekspresu do kawy, czajnika, pralki już nie?
Jak w tak nieprzewidywalnych warunkach miały by pracować firmy i jak miały by być konkurencyjne w stosunku do firm posiadających ciągłe zasilanie w energię elektryczną? Co z przetapianymi materiałami, piecami, obrabiarkami - czyli co z procesami, których nie można przerwać?
Jak wyglądał by np.: YouTube?, gdyby był dostępny tylko wtedy, gdy blisko ich serwerowni wieje? Musiało by wiać wtedy wszędzie tam, gdzie są urządzenia zapewniające transmisję Internetu do użytkownika końcowego.
Zresztą jakimi mocami dysponują elektronie wiatrowe lub słoneczne? Dom, wieś zasilą - ale zakład przemysłowy? Hutę, kopalnię, tramwaje, kolej, biurowiec?

Dla jasności: sensowne wykorzystanie energii jest moim konikiem. Podkreślę : sensowne! Np.: elektrownie wiatrowe wymagają kompozytów (jak to się rozkłada jako śmieć?), kabli (kopalnia, huta, energia do przetopienia), izolacji do kabli, generatora (miedź, wydobycie, przetopienie), śrub, elektroniki, cementu na postument, itp. To wszystko trzeba przewieść zużywając nieodnawialna ropę. I to było by OK!, gdyby nie fakt, że trzeba też wybudować konwencjonalna elektrownię z zapasem mocy na wypadek jak przestanie wiać. Wiec budujemy DWIE elektrownie. To nie jest ekologiczne działanie, szczególnie, że w konwencjonalnej elektrowni nie da się szybko uruchomić dodatkowej mocy, więc konwencjonalna elektrownia musi mieć zapas paliwa i "rozgrzane kotły", a wytworzoną w nadmiarze energię musi gdzieś rozproszyć (zmarnować) .

Magazynowanie energii elektrycznej w akumulatorach też nie jest ekologiczne, ze względu na materiały użyte do produkcji akumulatorów, ich niską trwałość i duże straty powstające w procesie lądowania i rozładowania. Trzeba też myśleć o tym z czego są wytwarzane akumulatory, gdzie ten materiał się wydobywa, jakie są koszty jego przetworzenia i transportu (znowu ta nieodnawialna ropa).

Ciekawostka: Klasyczna elektrownia ma sprawność 35-40%, a elektrociepłownia 80-87%.

Chciał bym większego wykorzystania różnych źródeł energii. Sam myślę nad instalacją paneli fotowoltaicznych na balkonie. Jednak będzie to tylko ciekawostką, kosztowną ciekawostką. Może zasilę jakieś obwody oświetlania LED. Wcale nie mam pewności czy przysłużę się w ten sposób środowisku. Możliwe, że więcej energii zostanie zużyte na materiały do takiej instalacji, niż tej energii wytworzę, a po latach zostaną po niej problematyczne odpady.

Jest jeszcze problem z takimi małymi źródłami energii, które są podłączone do sieci przesyłowej za pomocą inwerterów. W danym momencie energię pobierają, w innym oddają - jak zaplanować pracę dużej elektrowni? Jak zapewnić jakość energii dla klienta? Stałość częstotliwości, napięcia? Jak należy rozbudować infrastrukturę, by zsynchronizować pracę setek lub tysięcy źródeł prądu? W miarę jak piszę nasuwa mi się coraz więcej pytań, jak bezpieczeństwo elektryków, którzy odłączą zasilanie od elektrowni, a uszkodzony inwerter nie przerwie pracy i będzie nadal podawać napięcie. Problem znany strażakom gaszącym serwerownie z UPS'ami i agregatami pradotwórczymi.

Czy nakłady poniesione na zieloną energię mogą sie zwrócić? 
Spotkałem się z następującymi stwierdzeniami:

Pompy ciepła
Zwrotu nakładów inwestycyjnych, bez dotacji, dla pomp ciepła:
- O mocy poniżej 10kW wynosi około 20 lat.
- Dla instalacji 10kW-20kW wynosi około 18 lat.
Jaka jest trwałość pompy ciepła? Czy jest to urządzenie możliwe do naprawy czy wymaga wymiany np.: co 20lat? Jakie są koszty napraw i części? Jaka jest trwałość wymienników ciepła?

Biomasa
Okres zwrotu nakładów inwestycyjnych dla małych kotłów na biomasę, bez dofinansowania, dla instalacji:
- 10-20 kW wynosi ok. 11 lat.
- Dla instalacji poniżej 20kW- 40kW wynosi ok. 10 lat.
Tego typu kocioł pracujący w domku (rodzina) musiał być wymieniony po 10 czy 11 latach pracy na nowy. Coś się przepaliło i nie podlega to naprawie.
Ciekawostka: do łódzkich elektrociepłowni biomasę przywozi się ciężarówkami. Nieodnawialnej ropy nikt nie liczy tworząc przepisy w UE.

Słoneczne systemy grzewcze do podgrzewania wody użytkowej
Zwrot poniesionego nakładu, bez dofinansowania, dla kolektorów słonecznych o mocy:
- Poniżej 10kW wynosi około 17 lat.
- O mocy 10kW-20kW wynosi około 15 lat.
Te systemy mają najmniej elektroniki sterującej i elementów mechanicznych (jak pompy), wobec tego powinny być tanie w eksploatacji.

Ogniwa fotowoltaiczne
Zwrotu poniesionych nakładów inwestycyjnych dla instalacji ogniw fotowoltaicznych, bez dofinansowania:
- O mocy 10kW wynosi około 18 lat.
- O mocy 10Kw-20 kW wynosi około 15 lat.
Zazwyczaj do takich instalacji zastosuje sie inwertery - jaka jest trwałość przetwornic? Czy taka przetwornica wytrzyma 20 lat? Jakie są koszty ubezpieczenia ogniw na wypadek gradu? Jeśli instalacja przewiduje zastosowanie akumulatorów, to co ile lat trzeba je wymieniać? Jakie są koszty akumulatorów do takiej instalacji (samochodowy się nie nadaje). Gdyby istniała możliwość taniego przechowywania energii elektrycznej moja ocena ogniw fotowoltaicznych mogła by się zmienić.

Elektrownie wiatrowe o małej mocy
Zwrot nakładów inwestycyjnych, bez dofinansowania, dla elektrowni wiatrowych o mocy:
- Poniżej 10kW wynosi 20 lat.
- 10kW-20kW wynosi 19 lat.
W przeciwieństwie do ogniw fotowoltaicznych mała elektrownia wiatrowa potrafi zapewnić sensowną moc, oczywiście jak wieje wiatr. Również starowanie i użyte elementy mechaniczne nie powinny być nadmiernie skomplikowana, a przez to drogie w eksploatacji.
Moim zdaniem tylko elektrowni atomowe są wstanie zapewnić ciągłą dostawę najczystszej energii.


********


Więcej tu:
Inne wpisy, oraz krótko o blogu

***
Update: 2016.06.21
Create: 2014.09.10
Autor: Brak komentarzy:
Etykiety:

Naprawa zwykłego czajnika

"Proście, a będzie Wam dane..."
Mało mnie zachwycił czajnik z mkroprocesorem, czemu dałem delikatnie wyraz w tym poście:


Tak więc los "nagrodził" mnie naprawą czajnika tak zwyczajnego, jak to tylko możliwe.

Postanowiłem dokumentować jak najwięcej moich napraw, nawet błahych. Dlatego opiszę nawet wymianę spirali grzewczej w czajniku...

Historia czajnika jest taka, że był używany w pewnym urzędzie. Gdy się zepsuł, zakupiono nowy czajnik, którego elementy plastikowe śmierdzą. Pomimo wielokrotnego gotowania wody w nowym czajniku, nadal czajnik jak i gotowana w nim woda śmierdzi.Wiadomo, że nie chodzi tylko o zapach, ale i związki chemiczne, które go powodują. Zaproponowałem, że "obejrzę" zepsuty czajnik, więc mi go przywieziono.
Czajnik był w doskonałym stanie, pomimo że przepracował 1.5 roku. Plastiki wyglądały prawie jak nowe. Po usunięciu minimalnych ilości kamienia kotłowego czajnik wygląda jak nowy. Najciekawsze jest to, że złącze czajnik-podstawa jest zrobione z takich metali, że nie ma śladu zużycia, śniedzi, itp.
Uszkodzeniu uległa grzałka. Została więc zakupiona nowa grzałka, w pobliskim sklepie. Grzałka kosztowała 16,50. Możliwe, że jest to 1/2 ceny nowego, taniego czajnika, ale produkty ww. firmy działają znacznie dłużej, niż kilkanaście miesięcy. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że następna awaria nastąpi dopiero za 10 lat.I oczywiście plastiki w tym czajniku nie śmierdzą...

Na początek sprawdziłem grzałkę, a jak to zrobić można przeczytać tu:



Czajnik w częściach.


Nowa grzałka i oryginalna uszczelka silikonowa. 


Mechanizm włącznika i zabezpieczenie termicznego. Warto zwrócić uwagę na idealny stan bolców stykowych.


Zabezpieczenie zostało przesmarowane nową warstwą silikonu, który ma poprawić kontakt termiczny. 


Filtr i bolec wyłącznika. 


Wszystkie śrubki z czajnika. Trzy odpowiadają za skręcenie spirali grzewczej z mechanizmem włącznika, dwie mocują górną osłonę, a trzy mocują dolną osłonę (i osłonę rączki). 


Rezystancja nowej grzałki. Przy napięciu skutecznym 230V otrzymamy:
Prąd: 7.9A
Moc: 1.8kW


Naprawa błaha, ale mniej śmieci na wysypisko trafiło.


***


Update: 2015.03.29
Create: 2014.09.10
Autor: Brak komentarzy:
Etykiety: , ,

Suweniry z Bałtyku.

Co tu pisać...jeden obraz za tysiąc słów.

Łosoś... 

Dorsz... 

Flądra...
(śledzie poległy jako pierwsze...)



Create: 2014.09.10

Autor: Brak komentarzy:
Etykiety: ,

Szyfrowana kopia bezpieczeństwa na Blu-ray lub DVD (freebsd, mdconfig, GELI)

Kopie bezpieczeństwa nagrywam na dyski Blu-ray lub DVD. Dane należy nagrać na co najmniej dwie płyty różnych producentów i nie będzie przesadą nagranie trzech egzemplarzy.
Płyty należy przechowywać w różnych (fizycznie) miejscach. Zabezpieczmy się w ten sposób przed utratą danych w wyniku np.: kradzieży lub pożaru. Dane należy zabezpieczyć też przed odczytaniem przez niepowołane osoby (np.: złodzieja). Ponieważ na serwerach używam głównie FreeBSD to sposób wykonywania kopii zapasowych dostosowałem do tego systemu. Zresztą nie ma problemu, by napęd BR fizycznie podłączony do stacji roboczej pracującej pod Debianem był dostępny dla FreeBSD, gdzie przeprowadzimy proces deszyfracji - po czym ponownie możemy już odszyfrowane dane udostępnić do stacji roboczej pracującej pod Debianem :-D

Napęd możemy udostępnić jako plik lub urządzenie:
iSCSI form Debian (target) to FreeBSD (initiator)


Wybrałem następujący sposób szyfrowania danych:
1) Przygotowuję plik o rozmiarze pozwalającym na pełne wykorzystanie posiadanego napędu i płyt.
2) Montuję ww. plik jako urządzenie (dysk) i szyfruję go całego.
3) Na zamontowany, szyfrowany w "locie", wirtualny dyski (plik) nagrywam dane.
4) Tak przygotowany, duży plik nagrywam na nośniki.

Brzmi to bardziej skomplikowanie, niż jest w rzeczywistości, szczególnie, że tego samego mechanizmu używam do szyfrowania fizycznych dysków. Dzięki temu mam opanowany i przetestowany jeden mechanizm szyfrowania.


Przygotowanie pliku na dane:

Przygotowujemy plik, który będzie emulować dysk. Do inicjującego zapełnienia dysku, dla bezpieczeństwa powinniśmy użyć urządzenia: /dev/random, a dla przyspieszenia tego procesu możemy użyć: /dev/zero
dd if=/dev/random of=/data_file/br00.disk bs=1m count=23800
dd if=/dev/zero of=/data_file/br00.disk bs=1m count=23800
Parametry "bs" i "count" dobrałem tak by były łatwe w użyciu. Dla optymalizacji procesu można użyć dd na przykład tak (użyte wartości powinny zależeć od użytego dysku):
dd if=/dev/random of=/data_file/br00.disk bs=64k count=380800
dd if=/dev/random of=/data_file/br00.disk bs=128k count=190400
Rozmiar (bs * count) dobrałem do jednowarstwowych płyt Blu-ray, których używam.

Montujemy plik jako urządzenie /dev/md1 (ja używam /dev/md0 do obsługi swap - tak, 32MB swap)
mdconfig -a -t vnode -f /data_file/br00.disk -u 1
Zdemontować możemy poleceniem:
mdconfig -d -u 1
Sprawdzić zamontowane urządzenia możemy poleceniem:
mdconfig -lv

Zaszyfrowanie danych w pliku

Do szyfrowania używam mojego ulubionego i sprawdzonego GELI. 

Polecenia, które mogą uszkodzić dane wgrane na plikowy "dysk" poprzedziłem potrójmy znakiem #. Takie polecenia używa sie tylko do inicjalizacji pliku.

Poniższym poleceniem tworzymy klucz, który później zabezpieczymy frazą. Klucz powinniśmy przechowywać w bezpiecznym miejscu, np.: szyfrowanym dysku lub szyfrowanym USB. Należy pamiętać o kopii tego klucza!!! (też bezpiecznie przechowywanej)
###  dd if=/dev/random of=/etc/keys/br2014.key bs=64 count=1

Inicjalizujemy szyfrowanie wskazując klucz. Zostaniemy poproszeni o podanie frazy zabezpieczającej. Fraza powinna być długa - ja zalecam stosowanie od 20 do 40 znaków. Otrzymamy nowe urządzenie /dev/md1.eli  (inicjalizacja oznacza również wykonanie polecenia "attach"). Wybrałem szyfrowanie AES z kluczem 256bitowym, a rozmiar "komórki danych" ustawiłem na 4096 bajtów. W ten sposób przyspieszam deszyfrowanie, choć odczyt takiej porcji danych będzie wymagać odczytu dwóch sektorów dysku BR. Ja przechowuję duże pliki (zdjęcia, zmontowane filmy, archiwa), dlatego dążę do rozsądnej maksymalizacji porcji danych.
###  geli init -s 4096 -e AES -l 256 -K /etc/keys/br2014.key /dev/md1

Otrzymamy komunikat o wykonaniu kopii metadanych. Ten plik warto też zarchiwizować.
Metadata backup can be found in /var/backups/md1.eli and
can be restored with the following command:
        # geli restore /var/backups/md1.eli /dev/md1

Do późniejszego montowania szyfrowanego urządzenia użyjemy polecenia:
geli attach -k /etc/keys/br2014.key /dev/md1
Do demontowania szyfrowanego urządzenia użyjemy:
geli detach /dev/md1

Poniższym poleceniem sformatujemy dysk::
###  newfs -O 2 -m 0 -S  4096 /dev/md1.eli 
Ustanawiamy ponownie spójną z poprzednimi poleceniami jednostkę danych i nie rezerwujemy przestrzeni dyskowej. Możemy założyć system plików FreeBSD: (bsdlabel -w md1 auto), lecz nie musimy - samo formatowanie UFS wystarczy:

Tak dysk montujemy
mount /dev/md1.eli /data_crypto


Podsumowanie:

Polecenie przygotowujące:
###  dd if=/dev/random of=/data_file/br00.disk bs=1m count=23800
mdconfig -a -t vnode -f /data_file/br00.disk -u 1
###  dd if=/dev/random of=/etc/keys/br2014.key bs=64 count=1
###  geli init -s 4096 -e AES -l 256 -K /etc/keys/br2014.key /dev/md1
###  newfs -O 2 -m 0 -S  4096 /dev/md1.eli 
mount /dev/md1.eli /data_crypto

Polecenia służące do użytkowania szyfrowanego pliku:
mdconfig -a -t vnode -f /data_file/br00.disk -u 1
geli attach -k /etc/keys/br2014.key /dev/md1
mount /dev/md1.eli /data_crypto

Polecenia służące do odmontowania zasobów:
umount /dev/md1.eli
geli detach /dev/md1
mdconfig -d -u 1



Update: 2014.09.10
Create: 2014.09.10
Autor: Brak komentarzy:
Etykiety: , , , ,

Power bank - wydajność panelu słonecznego

Przemierzam się do zbudowania ładowarki telefonów o dużej pojemności i źródła prądu do oświetlenia kabiny jachtu. Zastanawiam się jakie rozwiązanie będzie optymalne. Wykonam albo:

  1. Power bank Li-ion ze zintegrowaną ładowarką (12 V i 230 V) i zasilaniem do ładowania telefonów 5 V, kilka amper + wyjście na oświetlenie LED
  2. J.w. z doładowaniem panelem słonecznym
  3. Jak w punkcie pierwszym, ale z małą turbiną wiatrową..

Przeprowadziłem więc pomiar mocy, którą może dostarczyć malutkie ogniwo fotowoltaiczne. Do testów wykorzystałem panel z power banku opisany w tym poście:

W jednym pomiarze uzyskałem prawie trzy setne Wata. Jedna, zwykła, 5 mm czerwona LED ledwo świeciła... W sierpniowy, bardzo słoneczny dzień.
5,225 V * 0,0050717 A = 0,0264996325 W 

Film z pomiarów: 



Z pomiarów lx telefonem komórkowym otrzymałem:
190 000 luks = 0.02781844802343 wat/centymetr² (przy 555 nm)
0,02781844802343 wat * 100 cm * 100 cm = 278,1844802343 wat/m2
Czyli zmierzone telefonem lx w przeliczeniu ma m2 dały około 278 W/m2, co stanowi 1/4 możliwości słońca w Polsce. Błąd miernika lub sierpniowe słońce nie jest najmocniejsze. Sprawdźmy:

Rozmiar ogniwa fotowoltaicznego: 55 mm * 90 mm = 4950 mm2
1000 mm*1000 mm / 4950 = 202,020202 tyle paneli power banku przypada na metr kwadratowy
0,0264996325 W *202 = 5,35 W z powierzchni 1m2
5,35 W -> tyle energii jednocześnie uzyskał bym z 202 paneli power banku.

Jeśli pomiar lx jest zbliżony do prawdy to uzyskałem około 14,8% sprawności ogniwa fotowoltaicznego w power banku. Ponieważ jest to ogniwo monokrystaliczne, to zbliżyłem się do maksymalnej, deklarowanej sprawności wynoszącej 17%.
Jak na razie pomiary z mierników wyglądają OK.

***

Można za kilkaset złotych (300 zł) kupić panele słoneczne o wymiarach 535 mm x 390 mm i deklarowanym napięciu 17 V i wydajności prądowej 1,7 A. (moc paneli mierzy się dla ich temperatury wynoszącej 25 stopni Celsiusza; ciekawe też w jakiej części świata dokonuje się pomiarów)
Panel z Allegro: 535 mm * 390 mm = 208 650 mm2
Panel z power banku: 55 mm * 90 mm = 4950 mm2
Czyli panel z Allegro ma 42 razy większą powierzchnię. Wg. moich pomiarów uzyskał bym:
0,0264996325 W * 42 = 1,11 W z deklarowanych 30 W


Widziałem (i korzystałem) z energii wytworzonej z panelu słonecznego, ale panel był około 4x większy od tego z allegro i był zamontowany na równiku. Wieczorem potrafił jednak, w połączeniu z akumulatorem samochodowym, zasilić (poprzez przetwornicę) dwie żarówki energooszczędne (zapewne 9 W - 11 W) i podładować kilka aparatów (nie naładować).

Na jacht średniej wielkości panel słoneczny odpada - przynajmniej dla mnie. By zapewnić odpowiednią wydajność, jego rozmiar był by nie do zaakceptowania na jachcie.


***
Update 2015.02.13.
Wykonałem dodatkowe pomiary, głównie na potrzeby osób testujących panele przy słabym, sztucznym oświetleniu, lub planujących wykorzystać panele w pomieszczeniach.

Cztery moduły fotowoltaiczne oświetlone jarzeniówką kompaktową (CFL firmy OSRAM) 14 W z odległości 1,6 m. Panele fotowoltaiczne (szklane) połączone szeregowo i obciążone miernikiem 10 MΩ.

Pomiary LUX i V. 

Panele podłączone do akumulatora 12 V 2,2 Ah. Akumulator samochodowy ma mniejszą rezystancję wewnętrzną. Multimetr ustawiony w tryb pomiary natężenia:

Pomiar Lux i A:

Uzyskany wynik: 22 uA. Widoczny poniżej odczyt jest zaniżony przez cień od aparatu przesłaniający panele fotowoltaiczne.

Cztery moduły fotowoltaiczne oświetlone jarzeniówką kompaktową (CFL) 14 W (w odległości 1,6 m) i lampą LED 6 W (w odległości 0,5 m). Takie oświetlenie wykorzystuję do np.: lutowania.

Pomiar LUX i A:

Uzyskany wynik: 135 uA.

Rozmiar panelu 70 mm x 90 mm.


Zastosowane panele zajmują łącznie 25200 mm2, czyli na jeden m2 potrzeba 39,7 takich zestawów.

Przy oświetleniu górnym pokoju (świetlówka energooszczędna 14 W) uzyskałem prąd ładowania akumulatora wynoszący 22 uA.
39,7 * 0,000022 A = 0,000873 A = 0,9 mA.
Takie natężenie prądu uzyskał bym z jednego m2 paneli.

Po dodatkowym doświetleniu paneli lampą biurkową LED 6W prąd ładowania wyniósł: 135 uA.
39,7 * 0,000135 A = 0,005360 A = 5,4 mA.
Takie natężenie prądu uzyskał bym z jednego m2 paneli.


Bezprzewodowy licznik energii elektrycznej OWL -rozpakowanie (unboxing)

Update: 2015.02.13
Create: 2014.09.02
Autor: Brak komentarzy:
Etykiety: , , ,
Subskrybuj: Posty (Atom)