Zbliża się sezon grzewczy więc ogrzewanie staje się palącym problemem(wiem że żart słaby bo zbyt oczywisty ale nie mogłem się powstrzymać ;-). Ogrzewanie za darmo wygląda na miłą odmianę od sprawdzania cen węgla czy oleju opałowego u okolicznych dostawców.
Powiem to jasno i wyraźnie: nie ma najmniejszych szans żeby instalacja MEW za 9tys pln ogrzała w 100% dom który zużywa rocznie oleju opałowego za 9tys pln- jeżeli ktoś to obiecuje -kłamie.
Jeżeli coś jest zbyt piękne żeby mogło byc prawdziwe to właśnie jest zbyt piękne.
Ale ogrzewać można a nawet trzeba?! Wynika to z charakterystyki pracy prądnicy z magnesami stałymi. Jak się kręci to musi dawać prąd. Nie możemy go nie chcieć.
To główna różnica ze znaną nam wszystkim prądnicą jaką jest alternator w aucie. Tam mamy układ który podaje albo nie prąd na tzw "wzbudzenie". Stąd albo alternator produkuje prąd albo kręci się bezczynnie ;-)
Owo magiczne "wzbudzenie" to nic innego jak elektromagnesy- czyli magnesy na żądanie:
płynie prąd przez cewkę - jest pole magnetyczne
nie płynie prąd przez cewkę- pola brak.
A jak wiemy to zmienne pole magnetyczne indukuje przepływ prądu w prądnicy.
No to po co komplikować i wstawiać te magnesy i to jeszcze neodymowe?
Argumentów jest co najmniej kilka mniejsza sprawność, zużywające się elementy te szczotki właśnie- w tradycyjnym alternatorze trzeba te napięcie na kręcące się uzwojenia dostarczyć - więc tzw szczotki. czyli straty i konieczność wymiany która potrafi drażnić w samochodzie a co dopiero na kilkunastometrowym maszcie.
Więc jak się prądnica na magnesach stałych kręci to nam wytwarza energię. A energię tę możemy zużyc jak nam się podoba. Np wrzucając na grzałki, przetwornicę albo ładując akumulatory.
Dla celów ogrzewania stosuje się 3 sposoby podłączenia odbiorników.
1. bez żadnego sterowania prostujemy napięcie z elektrowni i podłączamy grzałkę2. sterowanie kaskadowe- załaczamy grzałki po kolei aż elektrownia nie da rady więcej uciągnąć3. sterowanie PWM- czyli załączamy grzałkę na krótkie odcinki czasu(naprawdę krótkie- ms)
to jak to zrobić?
1. bez żadnego sterowania prostujemy napięcie z elektrowni i podłączamy grzałkę
dla zupełnie małych elektrowni - nie koniecznie małych fizycznie ale o małej sprawności i mocy: typu elektrownia pionowa, uzwojenia połączone w gwiazdę,
jako że moc wydzielana na grzałce jest równa U^2/R czyli kwadratowi napięcia dzielonemu przez opór grzałki- ten układ będzie na grzałce o oporze 10Ohm generował:
przy napięciu 10V 10^2/10=100/10=10W
przy napięciu 20V 20^2/10=400/10=40W
przy napięciu 100V 100^2/10=10000/10=1000W
czyli jakieś tam dostosowanie mocy odbieranej do produkowanej jest- jeżeli dobierzemy grzałkę z głową takie rozwiązanie ma ręce i nogi choć ograniczoną sprawność bo..
Bo opór pojawia się na starcie elektrowni- w momencie najbardziej dla niej "trudnym". Nieruchoma elektrownia jest jak stojący samolot- niczego nie udźwignie. Trzeba jej się dać rozpędzić. A tu od początku hamulec. Jak są silniejsze wiatry to nie ma sprawy ale start na słabszych nie istnieje.
Stąd powtarzam: jest to jakieś rozwiązanie ale nie bez wad.
Tak przechodzimy do:
2. sterowanie kaskadowe- załączamy grzałki po kolei
rozwiązanie dla elektrowni większej mocy niż te poprzednie typu elektrownia pozioma, uzwojenia połączone w gwiazdę lub trójkąt,
rozwiązanie bezpośrednio próbujące poprawić błędy poprzedniego. Start elektrowni odbywa się bez obciążenia. A potem próbujemy załączyć tyle grzałek ile wydaje nam się że elektrownia zasili. Jak wiatr się wzmaga załączamy kolejną jak słabnie wyłączamy ostatnio załączoną są tacy co mają 12 stopni- czyli dwanaście grzałek w bojlerze!!!! czemu? bo to rozwiązanie też ma swoje wady. Właśnie ta kaskadowość, no i ilość przewodów które musimy prowadzić do boilera.
Mamy kaskadę 1,2,2kW- taką jaką sprzedaje Najlepsza Jak Powszechnie Wiadomo Firma Enerwin ;-)
Elektrownia zaś jako totalnie nieinteresująca się naszym zdaniem produkuje 476W mocy bo taki akurat jest wiatr.
Co robi kaskada?: załącza grzałkę nr1 czyli 1kW.
Elektrownia: sapie i poci się ale nie daje rady. Hamuje.
Kaskada: wyłącza grzałkę.
Elektrownia: Jak lekko, (znowu nabiera obrotów)
Kaskada: załącza grzałkę nr1 czyli 1kW.
Elektrownia: sapie i poci się ale nie daje rady....
i tak w kółko hamowanie i rozpędzanie. ta sama sytuacja jeżeli produkcja jest 1476W mocy tylko z załączaniem grzałki nr2.
No i niektórzy widzą tu rozwiązanie w mnożeniu ilości stopni kaskady czyli ilości grzałek. Ale to tak jakby wierzyć że 100 Trabantów będzie tak szybkie jak ferrari albo i szybsze. Zmiana ilościowa nie zawsze rozwiązuje sprawę- nie da się powozić zaprzęgiem 100 koni.
3. sterowanie PWM- czyli załączamy grzałkę na krótkie odcinki czasu (naprawdę krótkie- ms)
A jakbyśmy tak załączali naszą grzałkę tylko na chwilkę i jak zobaczymy że elektrownia zwalnia to ją wyłączali? My może tego zobaczyć nie zdążymy, ale pomiar prądu i napięcia elektrowni wiatrowej może nam dostarczyć tych danych w dużej ilości kilka/kilkanaście tysięcy razy na sekundę. jak to działa?
Jeżeli w ciągu godziny przyniesiesz jedno 20litrowe wiadro wody do podlania ogródka to tak samo jakbyś zrobił 20 spacerów z litrową butelką. Przynajmniej z punktu widzenia podlewanych kwiatków ;-).
Więc jeżeli w ciągu sekundy załączymy na 1/100s grzałkę 1000W odbierzemy 10W energii. jeżeli na 2/100 odbierzemy 20W, jeżeli na całą sekundę to pełne 1000W. W rzeczywistości to są 1/10000s (częstotliwości kHz) co powoduje lekkie kłopoty bo przecież te kilkumetrowe przewody do grzałek zasilane kilohercowymi częstotliwościami to książkowa definicja anteny nadawczej. Czyli niemiłe zakłócenia radiowe.
Można sobie z tym poradzić - i sobie z tym radzimy, choć nie jest to tak łatwe jak mi się na początku wydawało.
Teraz kiedy już mniej więcej wyjaśniło się (mam nadzieję) jak grzać. Powstaje pytanie no a co latem? Jak ja nie chcę już ciepła bo mam dość upałów?
To juz chyba w części drugiej