Лето, ультрафиолет, фуранокумарины...
Попался-таки один мой дорогой читатель в фуранокумариновую ловушку. Попался даже несмотря на то, что в своей фитохимической cтатье я подчеркивал, что борщевик НЕ ЕДИНСТВЕННОЕ растение с фотосенсебилизаторами, просто самое медийно раскрученное.
Суть истории - на загородном участке захотелось днем убрать похожие на морковку, буйно цветущие растения, всегда считавшиеся безопасными. Результат - волдыри & химические ожоги.
Причина - Купырь лесной (Anthriscus sylvestris). В народе известен как "морковник", "дудник". В зарубежной периодике с купырем связано даже такое явление как "дерматит газонокосильщиков". Сок от скашиваемых бензотриммером растений попадает на кожу и под воздействием длинноволнового солнечного УФ возникают волдыри. В cоставе сока купыря преобладает метоксипсорален, в борщевике - псорален (см. Заметки фитохимика 2021. БОРЩЕВИК). С т.з. химии разница невелика.
Так что будьте внимательны сами и обязательно следите за детьми! Фотофитодерматиты заживают долго.
Попался-таки один мой дорогой читатель в фуранокумариновую ловушку. Попался даже несмотря на то, что в своей фитохимической cтатье я подчеркивал, что борщевик НЕ ЕДИНСТВЕННОЕ растение с фотосенсебилизаторами, просто самое медийно раскрученное.
Суть истории - на загородном участке захотелось днем убрать похожие на морковку, буйно цветущие растения, всегда считавшиеся безопасными. Результат - волдыри & химические ожоги.
Причина - Купырь лесной (Anthriscus sylvestris). В народе известен как "морковник", "дудник". В зарубежной периодике с купырем связано даже такое явление как "дерматит газонокосильщиков". Сок от скашиваемых бензотриммером растений попадает на кожу и под воздействием длинноволнового солнечного УФ возникают волдыри. В cоставе сока купыря преобладает метоксипсорален, в борщевике - псорален (см. Заметки фитохимика 2021. БОРЩЕВИК). С т.з. химии разница невелика.
Так что будьте внимательны сами и обязательно следите за детьми! Фотофитодерматиты заживают долго.
В субботу на хабре была опубликована статья (Ирпень. Хроники апокалипсиса) в которой украинский инженер рассказал о своем опыте выживания в этом, известном уже всему миру, городе. Так как это хабр, то основная красная нить - отсутствие электричества неделями, в перерывах между обстрелами и риском гибели от осколков. К сожалению, в воскресенье статья уже была скрыта автором в черновики.
Еще 23 февраля 2022 года, когда я опубликовал свою статью Собираем «Тревожный чемоданчик» многие писали что “не до зарядки устройств когда ЧС”. А уже 24 февраля брали свои слова обратно. Мобильные устройства и телеграм-каналы стали единственным оперативным источником информации.Повербанок оставалось на три дня…
Позволю себе процитировать выжившего в Ирпене IT-шника:
<...> главное знание по энергетике, которое я вынес из этой ситуации, – это необходимость иметь в хозяйстве хоть какой-то источник полностью халявной энергии. Генератор хорош пока есть к нему топливо, а любые его запасы конечны. <...> нужно разделять аварийные системы кратковременного и долговременного действия. Автономка на условные сутки большой аварии энергосети, и автономка на месяцы катаклизма – это очень разные системы <...>
Я считаю, что тема эта крайне важна и недостаточно освещена в канале. Пусть теперь для этого будет отдельный хэш-тег #LAB-66@Energy. Первую заметку я решил написать про термогенераторы, благо они вполне могут считаться "старейшими из автономов". Читаем обзор по ссылке 👇
📜 Автономное электропитание. Часть 1. Термогенераторы
Вывод следующий. На термогенераторы в случае того, что имело место в Ирепене (Николаеве/Харькове/Балаклее ... ... ...) надеется не стоит. В противоположность "технологическому рывку" который произошел в области термоэлектричества во времена ВОВ, сегодня рынок бытовых термогенераторов абсолютно не развит. Самыми серьезными "агрегатами" и сегодня выглядят семидесятилетние "партизанские" насадки на керосиновую лампу вроде ТГК-3 или "выварка-генератор" ГТУ-12–12. Но найти их даже на барахолках (за огромные деньги) - это счастье, да и вес в килограммы и килограммы. Западный изобретатель вообще выдает какие-то пародии. Что “стаканчик на 2Вт” FlameStower, что “рассеиватель под котел” PowerPot V на 5Вт, или “барбекю” BioLite CampStove с li-ion на борту (!). Все это на поверку оказывается какими-то “поделками школьников из кружка”, да еще и за сотни долларов. А японская кастрюля Hatsuden-Nabe (от компании TES NewEnergy Corp.) с мощностью до 2Вт, вообще является почти полной копией “партизанского чугунка” ТГ-1, но выжимает (?) из себя всего 400мА.
При всех преимуществах термогенераторов (работа в любое время суток, отсутствие движущихся частей и надежность) недостатки (большой вес, низкий КПД, вероятность прогорания электронной составляющей при превышении температур, важность наличия топлива/охлаждения) пока с лихвой перекрывают достоинства. Так что продолждаем поиски оптимальной автономки дальше...
p.s. и да, электронщик без паяльника - это душераздирающее зрелище. Если у вас еще нет газового паяльника с пьезоподжигом - пусть заметка заставит про него задуматься.
Еще 23 февраля 2022 года, когда я опубликовал свою статью Собираем «Тревожный чемоданчик» многие писали что “не до зарядки устройств когда ЧС”. А уже 24 февраля брали свои слова обратно. Мобильные устройства и телеграм-каналы стали единственным оперативным источником информации.
Позволю себе процитировать выжившего в Ирпене IT-шника:
<...> главное знание по энергетике, которое я вынес из этой ситуации, – это необходимость иметь в хозяйстве хоть какой-то источник полностью халявной энергии. Генератор хорош пока есть к нему топливо, а любые его запасы конечны. <...> нужно разделять аварийные системы кратковременного и долговременного действия. Автономка на условные сутки большой аварии энергосети, и автономка на месяцы катаклизма – это очень разные системы <...>
Я считаю, что тема эта крайне важна и недостаточно освещена в канале. Пусть теперь для этого будет отдельный хэш-тег #LAB-66@Energy. Первую заметку я решил написать про термогенераторы, благо они вполне могут считаться "старейшими из автономов". Читаем обзор по ссылке 👇
📜 Автономное электропитание. Часть 1. Термогенераторы
Вывод следующий. На термогенераторы в случае того, что имело место в Ирепене (Николаеве/Харькове/Балаклее ... ... ...) надеется не стоит. В противоположность "технологическому рывку" который произошел в области термоэлектричества во времена ВОВ, сегодня рынок бытовых термогенераторов абсолютно не развит. Самыми серьезными "агрегатами" и сегодня выглядят семидесятилетние "партизанские" насадки на керосиновую лампу вроде ТГК-3 или "выварка-генератор" ГТУ-12–12. Но найти их даже на барахолках (за огромные деньги) - это счастье, да и вес в килограммы и килограммы. Западный изобретатель вообще выдает какие-то пародии. Что “стаканчик на 2Вт” FlameStower, что “рассеиватель под котел” PowerPot V на 5Вт, или “барбекю” BioLite CampStove с li-ion на борту (!). Все это на поверку оказывается какими-то “поделками школьников из кружка”, да еще и за сотни долларов. А японская кастрюля Hatsuden-Nabe (от компании TES NewEnergy Corp.) с мощностью до 2Вт, вообще является почти полной копией “партизанского чугунка” ТГ-1, но выжимает (?) из себя всего 400мА.
При всех преимуществах термогенераторов (работа в любое время суток, отсутствие движущихся частей и надежность) недостатки (большой вес, низкий КПД, вероятность прогорания электронной составляющей при превышении температур, важность наличия топлива/охлаждения) пока с лихвой перекрывают достоинства. Так что продолждаем поиски оптимальной автономки дальше...
p.s. и да, электронщик без паяльника - это душераздирающее зрелище. Если у вас еще нет газового паяльника с пьезоподжигом - пусть заметка заставит про него задуматься.
Немного термоэлектрического волшебства
Три-два-один. Всех с летним солнцестоянием 2022. Кульминация лета, самое время загадать солнечное желание.
Я же в качестве послесловия к предыдущей заметке решил напомнить про одно старое исследование. Решил напомнить из эстетических соображений, ибо оно связано с астрономией, изящно экологично и имеет отношение к термоэлектричеству.
Как когда-то установил великий Планк, любое физическое тело спонтанно и непрерывно испускает электромагнитное излучение. Поверхность Земли не исключение. Она поглощает коротковолновое излучение (УФ+видимый) от Солнца и переизлучает в области длинноволнового ИК. С этим тесно связано такое явление, как "радиационное охлаждение Земли". Наша планета охлаждается, испуская в космос инфракрасное излучение (в январе я эту тему разбирал в статье Элегия свету. Инфракрасному свету). Через сухой чистый воздух лучше всего проникают ИК-лучи с длиной 8-13 мкм, т.е. максимальное количество энергии уходит в космос из районов с сухим жарким климатом, где меньше всего водяных паров в воздухе.
С этим интересным явлением, "звездным общением Земли", сталкивался практически каждый, потому что именно оно, в тихие ясные ночи, является причиной заморозков (т.н. "радиационные заморозки"). Эту же особенность на протяжении столетий эксплуатируют иранцы, со своими яхчалами, конусообразными строениями, в которых лед замерзает при температуре ночного воздуха около десяти градусов тепла.
Возвращаемся к нашим термогенераторам. В 2019 году ученые из Стенфорда решили поэксплуатировать излучение Земли с целью энергодобычи. В результате даже была опубликована статья с жизнеутверждающим названием Генерирование света из тьмы.
Что же сделали разработчики. Фактически, необычный "садовый фонарик". В корпус из пенопласта, покрытый майларом и прозрачной для ИК крышкой из ПЭНД поместили алюминиевый диск диаметром 200 мм, покрашенный в черный цвет и излучающий в космос длинноволновое инфракрасное излучение. Снизу к диску "холодной" стороной был прикреплен Пельтье-элемент TG12-4 (7,96W) от Marlow Industries. К "горячей" стороне термоэлемента был прикреплен через термопасту брусок алюминия, а к бруску прикреплен еще один алюминиевый диск диаметром 200 мм с несколькими радиаторами. Эти радиаторы нагревались от поверхности земли за счет конвекции.
За 30$ исследователи получили устройство мощностью порядка 25 мВт/м² (предположительно в жарком и сухом климате мощность может быть увеличена до 0.5 Вт/м²). А это уже не только "зажечь светодиод", но и зарядить аккумулятор в каких-нибудь автономных датчиках. Пусть сами по себе термоэлементы интереса и не представляют, но как дополнение к другим источникам питания - вариант интересный. Особенно для местностей с частыми заморозками ;)
#LAB-66@Energy
Три-два-один. Всех с летним солнцестоянием 2022. Кульминация лета, самое время загадать солнечное желание.
Я же в качестве послесловия к предыдущей заметке решил напомнить про одно старое исследование. Решил напомнить из эстетических соображений, ибо оно связано с астрономией, изящно экологично и имеет отношение к термоэлектричеству.
Как когда-то установил великий Планк, любое физическое тело спонтанно и непрерывно испускает электромагнитное излучение. Поверхность Земли не исключение. Она поглощает коротковолновое излучение (УФ+видимый) от Солнца и переизлучает в области длинноволнового ИК. С этим тесно связано такое явление, как "радиационное охлаждение Земли". Наша планета охлаждается, испуская в космос инфракрасное излучение (в январе я эту тему разбирал в статье Элегия свету. Инфракрасному свету). Через сухой чистый воздух лучше всего проникают ИК-лучи с длиной 8-13 мкм, т.е. максимальное количество энергии уходит в космос из районов с сухим жарким климатом, где меньше всего водяных паров в воздухе.
С этим интересным явлением, "звездным общением Земли", сталкивался практически каждый, потому что именно оно, в тихие ясные ночи, является причиной заморозков (т.н. "радиационные заморозки"). Эту же особенность на протяжении столетий эксплуатируют иранцы, со своими яхчалами, конусообразными строениями, в которых лед замерзает при температуре ночного воздуха около десяти градусов тепла.
Возвращаемся к нашим термогенераторам. В 2019 году ученые из Стенфорда решили поэксплуатировать излучение Земли с целью энергодобычи. В результате даже была опубликована статья с жизнеутверждающим названием Генерирование света из тьмы.
Что же сделали разработчики. Фактически, необычный "садовый фонарик". В корпус из пенопласта, покрытый майларом и прозрачной для ИК крышкой из ПЭНД поместили алюминиевый диск диаметром 200 мм, покрашенный в черный цвет и излучающий в космос длинноволновое инфракрасное излучение. Снизу к диску "холодной" стороной был прикреплен Пельтье-элемент TG12-4 (7,96W) от Marlow Industries. К "горячей" стороне термоэлемента был прикреплен через термопасту брусок алюминия, а к бруску прикреплен еще один алюминиевый диск диаметром 200 мм с несколькими радиаторами. Эти радиаторы нагревались от поверхности земли за счет конвекции.
За 30$ исследователи получили устройство мощностью порядка 25 мВт/м² (предположительно в жарком и сухом климате мощность может быть увеличена до 0.5 Вт/м²). А это уже не только "зажечь светодиод", но и зарядить аккумулятор в каких-нибудь автономных датчиках. Пусть сами по себе термоэлементы интереса и не представляют, но как дополнение к другим источникам питания - вариант интересный. Особенно для местностей с частыми заморозками ;)
#LAB-66@Energy
Таткiна спадчына
В наследство от отца достался мне достаточно необычный фонарь. Необычен он тем, что сделан на базе перезаправляемого щелочного аккумулятора. Хотя в детстве я был уверен что аккумулятор там кислотный, и с напряжением 6В как в чехословацкой JAVA :) Но жизнь показала, что я ошибался.
Вспомнил я про этот накопитель энергии, когда подыскивал себе недорогой резервный источник походного питания (это примерно 2010-е годы, Li-ion тогда еще не радовали ни ценой, ни емкостью, какой-нибудь брендовый элемент стоил 10-15 биткоинов). Маленьких свинцовых аккумуляторов в доступности тоже было не найти. А здесь бесплатно достаточно легкий аккумулятор (~ 1 кг), который, по словам отца, мог своими 3,6В освещать гараж неделями. Внутри, кстати, установлена "лампа рудничная P-3,75-1+05" с двумя нитями накала дальний/ближний свет. Про интересный фонарь не грешно и в 2022 упомянуть.
Фонарь имел говорящее название 3ШНК-10-О5, был выпущен в 1985 году, стоил 16 рублей. В наименовании цифра 3 означает трехбаночный, Ш-шахтный, НК-никель-кадмиевый, номинальной емкостью 10Ач. Аккумулятор фонаря состоит из трех последовательно соединенных ячеек, электроды которых изолированы друг от друга хлориновой тканью. Исходной активной массой положительного электрода является гидроксид никеля Ni(ОН)₂, а отрицательного — гидроксид кадмия Cd(ОН)₂. В элемента работает реакция: 2NiO(OH) + Cd + 2H₂O ↔ 2Ni(OH)₂ + Cd(OH)₂
В качестве электролита может выступать либо раствор натриевой щелочи NaOH c плотностью 1,15-1,17 г/см³ (если есть возможность, то очень хорошо туда добавить 10 г/л гидроксида лития), либо раствор калиевой щелочи KOH с плотностью 1,17-1,19 г/см³ (добавлять уже 20 г/л гидроксида лития). Отдельное интересное свойство аккумулятора фонаря - способность работать при минусовых температурах (до -20 °C). Достаточно всего лишь заменить стандартный "летний" электролит, на "зимний" (это обычный раствор КОН плотностью 1,25-1,27 г/см³ без всяких добавок).
Чаще всего многим владельцам такие фонари достаются от отцов и дедов в полуживом состоянии. Но интересно, что большинство аккумуляторов вполне можно восстановить и вывести на номинальную емкость (10Аh).
Алгоритм восстановления следующий. Сначала из корпуса сливается старый электролит. Затем нагретой до 50-60 °C дистиллированной водой промываются ячейки. Вода заливается в аккумулятор в горизонтальном положении, выдерживается так 2-3 часа, сливается. Заливается новая порция. Повторяем так 4-6 раз. Затем заправляем электролит (с плотностями указанными выше, это ~20% растворы щелочей, на крайний случай - средства "Крот"). Даем пропитаться электродам час-полтора, сливаем. Заливаем свежую порцию электролита. Повторяем 2-3 раза. Затем ставим заряжаться - постоянным напряжением 5,0–5,15 В в течение 12 ч или же постоянным током 1,5 А в течение 12 ч, смотря у кого какое ЗУ. Сигнал окончания зарядки — закипание электролита. Затем разряжаем аккумулятор. Повторяем цикл заряд-разряд 2-3 раза. Сливаем старый электролит и заливаем новый. Повторяем еще 2-3 раза. Profit!
Зачем это все нужно? А затем, что на беларуских барахолках эти неубиваемые фонари можно найти без проблем и сейчас по цене порядка 2-5-15$. Для сравнения 1 шт. моих Li-ion фаворитов Pansonic NCR18650GA на 3,45Ah стоит порядка 17$ (и ток выдает сравнимый с старичком-шахтером). Так что если вам срочно нужен временный накопитель, то советский Ni-Cd вполне может в его роли поработать. И найти не сложно, в отличие от тех же NCR18650GA
p.s. Привет всем подземным труженикам, благодаря которым вторичный рынок до предела насыщен шахтерскими фонарями-коногонками :)
#LAB-66@Energy
В наследство от отца достался мне достаточно необычный фонарь. Необычен он тем, что сделан на базе перезаправляемого щелочного аккумулятора. Хотя в детстве я был уверен что аккумулятор там кислотный, и с напряжением 6В как в чехословацкой JAVA :) Но жизнь показала, что я ошибался.
Вспомнил я про этот накопитель энергии, когда подыскивал себе недорогой резервный источник походного питания (это примерно 2010-е годы, Li-ion тогда еще не радовали ни ценой, ни емкостью, какой-нибудь брендовый элемент стоил 10-15 биткоинов). Маленьких свинцовых аккумуляторов в доступности тоже было не найти. А здесь бесплатно достаточно легкий аккумулятор (~ 1 кг), который, по словам отца, мог своими 3,6В освещать гараж неделями. Внутри, кстати, установлена "лампа рудничная P-3,75-1+05" с двумя нитями накала дальний/ближний свет. Про интересный фонарь не грешно и в 2022 упомянуть.
Фонарь имел говорящее название 3ШНК-10-О5, был выпущен в 1985 году, стоил 16 рублей. В наименовании цифра 3 означает трехбаночный, Ш-шахтный, НК-никель-кадмиевый, номинальной емкостью 10Ач. Аккумулятор фонаря состоит из трех последовательно соединенных ячеек, электроды которых изолированы друг от друга хлориновой тканью. Исходной активной массой положительного электрода является гидроксид никеля Ni(ОН)₂, а отрицательного — гидроксид кадмия Cd(ОН)₂. В элемента работает реакция: 2NiO(OH) + Cd + 2H₂O ↔ 2Ni(OH)₂ + Cd(OH)₂
В качестве электролита может выступать либо раствор натриевой щелочи NaOH c плотностью 1,15-1,17 г/см³ (если есть возможность, то очень хорошо туда добавить 10 г/л гидроксида лития), либо раствор калиевой щелочи KOH с плотностью 1,17-1,19 г/см³ (добавлять уже 20 г/л гидроксида лития). Отдельное интересное свойство аккумулятора фонаря - способность работать при минусовых температурах (до -20 °C). Достаточно всего лишь заменить стандартный "летний" электролит, на "зимний" (это обычный раствор КОН плотностью 1,25-1,27 г/см³ без всяких добавок).
Чаще всего многим владельцам такие фонари достаются от отцов и дедов в полуживом состоянии. Но интересно, что большинство аккумуляторов вполне можно восстановить и вывести на номинальную емкость (10Аh).
Алгоритм восстановления следующий. Сначала из корпуса сливается старый электролит. Затем нагретой до 50-60 °C дистиллированной водой промываются ячейки. Вода заливается в аккумулятор в горизонтальном положении, выдерживается так 2-3 часа, сливается. Заливается новая порция. Повторяем так 4-6 раз. Затем заправляем электролит (с плотностями указанными выше, это ~20% растворы щелочей, на крайний случай - средства "Крот"). Даем пропитаться электродам час-полтора, сливаем. Заливаем свежую порцию электролита. Повторяем 2-3 раза. Затем ставим заряжаться - постоянным напряжением 5,0–5,15 В в течение 12 ч или же постоянным током 1,5 А в течение 12 ч, смотря у кого какое ЗУ. Сигнал окончания зарядки — закипание электролита. Затем разряжаем аккумулятор. Повторяем цикл заряд-разряд 2-3 раза. Сливаем старый электролит и заливаем новый. Повторяем еще 2-3 раза. Profit!
Зачем это все нужно? А затем, что на беларуских барахолках эти неубиваемые фонари можно найти без проблем и сейчас по цене порядка 2-5-15$. Для сравнения 1 шт. моих Li-ion фаворитов Pansonic NCR18650GA на 3,45Ah стоит порядка 17$ (и ток выдает сравнимый с старичком-шахтером). Так что если вам срочно нужен временный накопитель, то советский Ni-Cd вполне может в его роли поработать. И найти не сложно, в отличие от тех же NCR18650GA
p.s. Привет всем подземным труженикам, благодаря которым вторичный рынок до предела насыщен шахтерскими фонарями-коногонками :)
#LAB-66@Energy
ХИТ-овая энергия
Как старый обожатель фонарей могу сказать точно, где один фонарь - там сразу и два фонаря. Их не может быть много :) Поэтому в очередной заметке серии #LAB-66@Energy поведаю вам про еще одно необычное устройство/тип химических источников тока. Любые ХИТ-ы конечно нельзя отнести к возобновляемой энергетике, но меж тем некоторые варианты в качестве автономного резерва выглядят перспективными.
Металло-воздушные электрохимические источники тока (МВИТ). Большинству этот набор слов ничего не скажет. При этом показатели удельной емкости таких источников выше, чем у вездесущих литий-ионных батарей. На мой субъективный взгляд, именно металл-воздушные батареи в будущем заменят литиевые ячейки в электромобилях. Но пока же технология до блеска еще не доведена.
МВИТ - это электрохимический элемент, в котором гальваническая пара образуется между металлическим анодом и пассивным катодом. Анод - это активный металл (алюминий, магний, цинк или их сплавы с активирующими добавками). В процессе работы металл анода постепенно растворяется превращаясь в гидрооксид. Катодом часто служит пористая проводящая структура, например, из блоков спрессованного углерода. Катод должен одновременно хорошо доставлять кислород воздуха вглубь электролита и быть пропитан электролитом. В качестве электролита выступает вода или раствор соли. Самые простые батареи - магниевые и алюминиевые (аноды - пластины из этих металлов). В далеком 1960 году компания GeneralElectric выпустила такой элемент питания на магниевых пластинах и электролите из соленой воды. Напряжение порядка 3В, плотность энергии около 7 кВтч/кг. На пост-ссср пространстве МВИТ выпускали (в т.ч. и конверсионно) разные организации - НПО “Квант”, “Верхнеуфалейский завод Уралэлемент”и проч. В наших краях этот тип элемента имел ограниченное хождение (а кое-где имеет и сейчас) в виде т.н. фонаря "СВЭЛ", он показан на картинке.
Отдельный элемент состоял из газопроницаемых воздушных электродов, расположенными в боковых стенках коробчатой камеры "кармана", и металлического анода, вставляемого в "карман". На боковых гранях или в корпусе батареи имеются отверстия для доступа воздуха к катодам. Перед началом работы в батарею заливается электролит - 350 мл воды, в которых растворены 5 чайных ложек соли. Одна заправка давала возможность освещать все вокруг порядка 8-10 часов, после 100 часов работы требовалась замена магниевых (или магний-алюминиевых) анодов. Сами фонари некоторые туристы покупали, но вот с анодами была беда :). В свете нашего треда интересно то, что фонарь внутри имел преобразователь мощностью порядка 5-8 Вт, который выдавал 12В. Я такой девайс видел только раз и его владелец не особо лестно о нем отзывался (вес немалый, огромная бесполезная голова фонаря, необходимость в тщательной промывке бака и сушке анодов для выключения фонаря, нестабильное напряжение, зависящее от качества соли ну и т.п.). Покупать руки сами явно не потянутся, но как источник "на черный день" - вполне, смартфоны одной семьи зарядить сможет (рации - уже не факт).
На фото: тот самый фонарь "СВЭЛ" с металло-воздушным электрохимическим источником тока
Как старый обожатель фонарей могу сказать точно, где один фонарь - там сразу и два фонаря. Их не может быть много :) Поэтому в очередной заметке серии #LAB-66@Energy поведаю вам про еще одно необычное устройство/тип химических источников тока. Любые ХИТ-ы конечно нельзя отнести к возобновляемой энергетике, но меж тем некоторые варианты в качестве автономного резерва выглядят перспективными.
Металло-воздушные электрохимические источники тока (МВИТ). Большинству этот набор слов ничего не скажет. При этом показатели удельной емкости таких источников выше, чем у вездесущих литий-ионных батарей. На мой субъективный взгляд, именно металл-воздушные батареи в будущем заменят литиевые ячейки в электромобилях. Но пока же технология до блеска еще не доведена.
МВИТ - это электрохимический элемент, в котором гальваническая пара образуется между металлическим анодом и пассивным катодом. Анод - это активный металл (алюминий, магний, цинк или их сплавы с активирующими добавками). В процессе работы металл анода постепенно растворяется превращаясь в гидрооксид. Катодом часто служит пористая проводящая структура, например, из блоков спрессованного углерода. Катод должен одновременно хорошо доставлять кислород воздуха вглубь электролита и быть пропитан электролитом. В качестве электролита выступает вода или раствор соли. Самые простые батареи - магниевые и алюминиевые (аноды - пластины из этих металлов). В далеком 1960 году компания GeneralElectric выпустила такой элемент питания на магниевых пластинах и электролите из соленой воды. Напряжение порядка 3В, плотность энергии около 7 кВтч/кг. На пост-ссср пространстве МВИТ выпускали (в т.ч. и конверсионно) разные организации - НПО “Квант”, “Верхнеуфалейский завод Уралэлемент”и проч. В наших краях этот тип элемента имел ограниченное хождение (а кое-где имеет и сейчас) в виде т.н. фонаря "СВЭЛ", он показан на картинке.
Отдельный элемент состоял из газопроницаемых воздушных электродов, расположенными в боковых стенках коробчатой камеры "кармана", и металлического анода, вставляемого в "карман". На боковых гранях или в корпусе батареи имеются отверстия для доступа воздуха к катодам. Перед началом работы в батарею заливается электролит - 350 мл воды, в которых растворены 5 чайных ложек соли. Одна заправка давала возможность освещать все вокруг порядка 8-10 часов, после 100 часов работы требовалась замена магниевых (или магний-алюминиевых) анодов. Сами фонари некоторые туристы покупали, но вот с анодами была беда :). В свете нашего треда интересно то, что фонарь внутри имел преобразователь мощностью порядка 5-8 Вт, который выдавал 12В. Я такой девайс видел только раз и его владелец не особо лестно о нем отзывался (вес немалый, огромная бесполезная голова фонаря, необходимость в тщательной промывке бака и сушке анодов для выключения фонаря, нестабильное напряжение, зависящее от качества соли ну и т.п.). Покупать руки сами явно не потянутся, но как источник "на черный день" - вполне, смартфоны одной семьи зарядить сможет (рации - уже не факт).
На фото: тот самый фонарь "СВЭЛ" с металло-воздушным электрохимическим источником тока
Go! делать "молниевую ферму"
Продолжаем наши разговорыо рыбалке о возобновляемых источниках энергии. В качестве особой пятничной редакторской колонки я рискну вам предложить...молнию.
Не знаю как уважаемые читатели, а я от молний просто без ума. В детстве, как только появилась первая цифровая камера — я сразу же попытался захватить молнию. Так что считать заметку постом восхищения/воздыхания.
Начну с энергоемкости. Один разряд это около 5 ГДж энергии сжатых в десяток микросекунд. Мощность какой-нибудь завалящей молнии равна 500 ТВт, сравните схрипящей-тритием коптящей БелАЭС, первый энергоблок которой выдавливает (но это не точно) из себя жалких 1,2 ГВт. Ладно, с мощностью молний я приврал, ибо не бывает одинаковых молнии, в среднем считается что мощность находится в пределах 10 ГВт. Но все равно, вот где можно испытать удаль молодецкую, а не этот вот ваш "мирный атом-работа для настоящих мужчин" 😁. манипулируя молниями, а не ☢ можно прилично сэкономить на radkit-ах
С конца 1980-х предпринимались попытки собиратьгрибы молнии. Причем разброс методик был достаточно широк, от нагрева воды, до молниеотводов и катушек индуктивности. Но здесь возникли следующие сложности.
Во-первых. Гроза это явление непредсказуемое, молния - еще более непредсказуема. Нельзя точно предсказать будут ли разряды и куда именно они попадут. С первым еще можно как-то бороться, установив фермы в подходящих местах вроде реки Кататумбо, впадающей в озеро Маракайбо в Венесуэле, где бывает по 28 вспышек молний в минуту (книга рекордов Гиннеса подтвердит). Со вторым тоже можно справится, с помощью создания т.н. "плазменных тоннелей". Мощный (~5 ТВт) и сверхбыстрый импульсный лазер (импульсы в сотню фемтосекунд) пробивает в воздухе условный канал, заполненный ионизированным газом. По этому каналу молния устремляется к приемнику. Метод работает, таким путем молнии отводятся от важных объектов.
Авторское примечание: когда-то по вечерам из окна моей лаборатории был виден завораживающий "зеленый столб" от лазера с крыши соседнего здания (в далекие 1970-е здесь специализировались на оптике океана). Предположительно в одной из комнатдикость! но еще не сданной в аренду под офисы сидели люди, которые проводили изучение количества аэрозолей в воздухе. И опять же, предположительно, это делалось фемтосекундным лазером. Читатели-физики, если кто-то еще остался в РБ, подтвердите или ж опровергните мои тезисы :)
Возвращаясь к молниям есть и второе но. Разряд молнии длится микросекунды, а значит для захвата нужны очень емкие высоковольтные конденсаторы. Тот кто запускает асинхронные трехфазные двигатели в однофазной сети расскажет вам про стоимость и габариты пусковых конденсаторов. А "небесная искра", стоит признать, это гораздо и гораздо серьезнее чем двигатель, и по скоростям, и по вольтажам.
Подытоживая, можно с сожалением констатировать, что "разведение молний" пока для энтузиастов и небольших µ-метео стартапов дело неподъемное. А для многих государств в последнее время военные расходы стали гораздо важнее расходов на исследования. Но... Multi multa nemo omnia novit, если я ошибаюсь и примеры людей/компаний есть - буду благодарен, если дадите знать в соцсетях или на лабораторную почту.
#LAB-66@Energy
P.S. Обязательная видеоиллюстрация к сказанному в сообщении ниже 👇
Продолжаем наши разговоры
Не знаю как уважаемые читатели, а я от молний просто без ума. В детстве, как только появилась первая цифровая камера — я сразу же попытался захватить молнию. Так что считать заметку постом восхищения/воздыхания.
Начну с энергоемкости. Один разряд это около 5 ГДж энергии сжатых в десяток микросекунд. Мощность какой-нибудь завалящей молнии равна 500 ТВт, сравните с
С конца 1980-х предпринимались попытки собирать
Во-первых. Гроза это явление непредсказуемое, молния - еще более непредсказуема. Нельзя точно предсказать будут ли разряды и куда именно они попадут. С первым еще можно как-то бороться, установив фермы в подходящих местах вроде реки Кататумбо, впадающей в озеро Маракайбо в Венесуэле, где бывает по 28 вспышек молний в минуту (книга рекордов Гиннеса подтвердит). Со вторым тоже можно справится, с помощью создания т.н. "плазменных тоннелей". Мощный (~5 ТВт) и сверхбыстрый импульсный лазер (импульсы в сотню фемтосекунд) пробивает в воздухе условный канал, заполненный ионизированным газом. По этому каналу молния устремляется к приемнику. Метод работает, таким путем молнии отводятся от важных объектов.
Авторское примечание: когда-то по вечерам из окна моей лаборатории был виден завораживающий "зеленый столб" от лазера с крыши соседнего здания (в далекие 1970-е здесь специализировались на оптике океана). Предположительно в одной из комнат
Возвращаясь к молниям есть и второе но. Разряд молнии длится микросекунды, а значит для захвата нужны очень емкие высоковольтные конденсаторы. Тот кто запускает асинхронные трехфазные двигатели в однофазной сети расскажет вам про стоимость и габариты пусковых конденсаторов. А "небесная искра", стоит признать, это гораздо и гораздо серьезнее чем двигатель, и по скоростям, и по вольтажам.
Подытоживая, можно с сожалением констатировать, что "разведение молний" пока для энтузиастов и небольших µ-метео стартапов дело неподъемное. А для многих государств в последнее время военные расходы стали гораздо важнее расходов на исследования. Но... Multi multa nemo omnia novit, если я ошибаюсь и примеры людей/компаний есть - буду благодарен, если дадите знать в соцсетях или на лабораторную почту.
#LAB-66@Energy
P.S. Обязательная видеоиллюстрация к сказанному в сообщении ниже 👇
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Прим. Slow Motion - особый киноэффект, который достигается при съемке с помощью высокоскоростных камер с последующим просмотром отснятого материала при стандартной скорости (30 FPS или т.п., 1 FPS=1 кадр/секунду). Молнии как будто созданы позировать для высокоскоростных камер, но режиссеры почему-то не спешат снимать эту красоту...
Nota Bene: видео имеет охлаждающий эффект :)
Nota Bene: видео имеет охлаждающий эффект :)
В комментарии к недавней заметке читатель задал такой вот вопрос:
"Как насчёт статьи "МВИТ своими руками из подобранного на мусорке"? Актуально это может быть людям, которые попали в ситуацию с обстрелами и локальным блэкаутом - и в подвалах, и в частном доме вполне может найтись металлический хлам и посуда, из которых можно сделать более-менее источники тока и попытаться зарядить смартфоны. По току это вообще реально или смысла особо нет?"
Что на это ответить, по току вполне реально все. До "идеологической оптимизации сотрудников академии наук" я со своими ассистентами развлекался в т.ч. и созданием металло-воздушных батарей, с акцентом на пористых катодах (адсорбционная специализация-с). Делали мы магний-воздушный элемент, т.к. магний достаточно активен, есть примеры рабочих изделий (тот же фонарь СВЭЛ), да и нет нужды использовать щелочные растворы.
Во всех металло-воздушных аккумуляторах именно катоды - основная область инноваций и know-khow. В большинстве случаев используются пористые угольные/графитовые электроды. И вот здесь уж кто на что горазд. Самый простой вариант - это спаянная из двух слоев мелкой металлической сетки "папка" внутрь которой плотно утрамбован пористый уголь (типа КАД или подобного) с добавкой промотора. Промотором может быть кобальтит лития, из него делаются положительные электроды во всех литий-ионных батареях, найти труда не составит. Более сложные варианты, тяжело реализуемые в условиях DIY, но весьма эффективные - это углеволоконные катоды (углеволокно, если вы помните, моя one love).
Сторона "папки" которая "дышит" - щедро пропитывается фторопластовой суспензией (водоотталкивающие составы для обуви, туристические пропитки для рюкзаков и т.п.). Вот и все, почти готова батарея. Осталось сделать подходящий бак для электролита и найти кусок магния (где искать в городе и деревне - см. мою статью Будьте бдительны! Сортируйте магниевый лом правильно). Для формирования емкости батареи в 7,5Ач надо примерно 6,75 г магния, если использовать пластину толщиной 1,5 мм и площадью 0,0025 м2, то можно обеспечить себе двое суток стабильных 150 мА.
С алюминием ситуация аналогична (и анод аналогичен). Правда в отличие от магния, здесь лучший электролит это гидроксиды калия/натрия (разность потенциалов ~1,2В против ~0,5В при использовании раствора соли). Подойдет для металло-воздушного элемента даже железо, электролит - раствор гидроксида калия.
Если подходящую емкость для создания элемента найти тяжело ( = такую, чтобы катод имел доступ к воздуху), можно вместо жидкого электролита использовать гелеобразный, или в крайнем случае пропитать раствором какой-то пористый материал и сделать "энергосендвич" - пластина металла, на нее пропитанная раствором соли губка, на губку катод. В таком случае "замена электролита" будет заключаться в периодических циклах "выжать губку/пропитать губку". Метод применим только с солевыми растворами, щелочь таких игр не простит.
Так что попробуйте представить сами, реализуемы ли для вас описанные выше методики в случае блэкаута...
#LAB-66@Energy
"Как насчёт статьи "МВИТ своими руками из подобранного на мусорке"? Актуально это может быть людям, которые попали в ситуацию с обстрелами и локальным блэкаутом - и в подвалах, и в частном доме вполне может найтись металлический хлам и посуда, из которых можно сделать более-менее источники тока и попытаться зарядить смартфоны. По току это вообще реально или смысла особо нет?"
Что на это ответить, по току вполне реально все. До "идеологической оптимизации сотрудников академии наук" я со своими ассистентами развлекался в т.ч. и созданием металло-воздушных батарей, с акцентом на пористых катодах (адсорбционная специализация-с). Делали мы магний-воздушный элемент, т.к. магний достаточно активен, есть примеры рабочих изделий (тот же фонарь СВЭЛ), да и нет нужды использовать щелочные растворы.
Во всех металло-воздушных аккумуляторах именно катоды - основная область инноваций и know-khow. В большинстве случаев используются пористые угольные/графитовые электроды. И вот здесь уж кто на что горазд. Самый простой вариант - это спаянная из двух слоев мелкой металлической сетки "папка" внутрь которой плотно утрамбован пористый уголь (типа КАД или подобного) с добавкой промотора. Промотором может быть кобальтит лития, из него делаются положительные электроды во всех литий-ионных батареях, найти труда не составит. Более сложные варианты, тяжело реализуемые в условиях DIY, но весьма эффективные - это углеволоконные катоды (углеволокно, если вы помните, моя one love).
Сторона "папки" которая "дышит" - щедро пропитывается фторопластовой суспензией (водоотталкивающие составы для обуви, туристические пропитки для рюкзаков и т.п.). Вот и все, почти готова батарея. Осталось сделать подходящий бак для электролита и найти кусок магния (где искать в городе и деревне - см. мою статью Будьте бдительны! Сортируйте магниевый лом правильно). Для формирования емкости батареи в 7,5Ач надо примерно 6,75 г магния, если использовать пластину толщиной 1,5 мм и площадью 0,0025 м2, то можно обеспечить себе двое суток стабильных 150 мА.
С алюминием ситуация аналогична (и анод аналогичен). Правда в отличие от магния, здесь лучший электролит это гидроксиды калия/натрия (разность потенциалов ~1,2В против ~0,5В при использовании раствора соли). Подойдет для металло-воздушного элемента даже железо, электролит - раствор гидроксида калия.
Если подходящую емкость для создания элемента найти тяжело ( = такую, чтобы катод имел доступ к воздуху), можно вместо жидкого электролита использовать гелеобразный, или в крайнем случае пропитать раствором какой-то пористый материал и сделать "энергосендвич" - пластина металла, на нее пропитанная раствором соли губка, на губку катод. В таком случае "замена электролита" будет заключаться в периодических циклах "выжать губку/пропитать губку". Метод применим только с солевыми растворами, щелочь таких игр не простит.
Так что попробуйте представить сами, реализуемы ли для вас описанные выше методики в случае блэкаута...
#LAB-66@Energy
UPD к "молния-видео"
Читатели напомнили в комментариях про интересный феномен, который связан с молниями. Точнее не только с молниями, а с высоковольтными искровыми разрядами. На опубликованном мной ранее видео четко просматривается как основному, мощному разряду, предшествует множество мелких, ветвящихся разрядов, формирующих неповторимые картины. Это т.н. фигуры Лихтенберга.
Фрактальные рисунки, которые показывают путь распространения искровых каналов на поверхности диэлектрика. В случае молнии форма этих фигур позволяет определять полярность разряда - "небесная искра" может проскакивать как от нижней части облака (отрицательно заряженной), так и от верхней (положительно заряженной). Часто фигуру Лихтенберга можно обнаружить и на земле, в том месте куда ударила молния. Эти узоры типичный пример фрактальной геометрии в природе. Формирование каналов происходит таким образом, чтобы минимизировать затраты на протекание электрического тока через любую среду.
Что интересно, для "искровых кистей" абсолютно не важно, на каком холсте оставлять свой след. В одном из своих старых исследовательских проектов("ниокр-халтур") я занимался разработкой рисунокформирующей пропитки древесины, которая в дальнейшем декорировалась фигурами Лихтенберга (с помощью искусственного высоковольтного разряда).
Некоторые из друзей, навещавших меня в лаборатории, наверное даже вспомнят испытательные стенды - деревянные рукоятки напильников(и мой 100W паяльник) украшенные цепляющим взгляд, "как будто японский", узором. Масштабированные результаты раньше можно было увидеть на одном из павильонов внутри крытого Комаровского рынка, как дело обстоит сейчас - не знаю.
Такой же узор молния часто оставляет на теле человека при попадании. Этот феномен еще называют керанографией. В большинстве случаев рисунок расплывается за сутки и часто проходит незамеченным для самого пострадавшего. Подобные же артефакты могут наблюдаться на коже тех, кто пострадал от высоковольтного удара (на подстанции и т.п.). Вспомню и недавнее исследование в журнале Forensic Science International: Synergy, которое показало, что похожий "рисунок" имеет место даже в костях человека или животных, погибших от удара молнии (хотя микроструктура кости у всех разная). Так что даже если внешние признаки исчезают в течении суток , внутренний отпечаток высоковольтного разряда живет гораздо дольше...
#LAB-66@Energy
Читатели напомнили в комментариях про интересный феномен, который связан с молниями. Точнее не только с молниями, а с высоковольтными искровыми разрядами. На опубликованном мной ранее видео четко просматривается как основному, мощному разряду, предшествует множество мелких, ветвящихся разрядов, формирующих неповторимые картины. Это т.н. фигуры Лихтенберга.
Фрактальные рисунки, которые показывают путь распространения искровых каналов на поверхности диэлектрика. В случае молнии форма этих фигур позволяет определять полярность разряда - "небесная искра" может проскакивать как от нижней части облака (отрицательно заряженной), так и от верхней (положительно заряженной). Часто фигуру Лихтенберга можно обнаружить и на земле, в том месте куда ударила молния. Эти узоры типичный пример фрактальной геометрии в природе. Формирование каналов происходит таким образом, чтобы минимизировать затраты на протекание электрического тока через любую среду.
Что интересно, для "искровых кистей" абсолютно не важно, на каком холсте оставлять свой след. В одном из своих старых исследовательских проектов
Некоторые из друзей, навещавших меня в лаборатории, наверное даже вспомнят испытательные стенды - деревянные рукоятки напильников
Такой же узор молния часто оставляет на теле человека при попадании. Этот феномен еще называют керанографией. В большинстве случаев рисунок расплывается за сутки и часто проходит незамеченным для самого пострадавшего. Подобные же артефакты могут наблюдаться на коже тех, кто пострадал от высоковольтного удара (на подстанции и т.п.). Вспомню и недавнее исследование в журнале Forensic Science International: Synergy, которое показало, что похожий "рисунок" имеет место даже в костях человека или животных, погибших от удара молнии (хотя микроструктура кости у всех разная). Так что даже если внешние признаки исчезают в течении суток , внутренний отпечаток высоковольтного разряда живет гораздо дольше...
#LAB-66@Energy
С утра многие минчане проснулись и были "обрадованы" новостью о том, что ночью произошло возгорание (со взрывом) алюминиевой пудры на Минском комбинате силикатных изделий.
С одной стороны, в этом нет абсолютно ничего удивительного. Алюминий очень активный металл, особенно в мелкодисперсном состоянии. Поэтому та самая алюминиевая пудра - старый и важный компонент большого числа всевозможных взрывчатых веществ. Так что то, что она возгорелась, это скорее ожидаемое следствие. Все что нужно мелкодисперсному алюминию - это подходящий окислитель, да безалаберный работник, бросивший окурок. Или искра от прогнившей проводки. В обычном состоянии (кусковом) для того чтобы зажечь алюминий нужен горящий магний и температура выше 1500°C. Но если алюминиевая пыль в воздухе(из-за деградации оборудования отсутствует вентиляция) - то получается прекрасная смесь для объемного взрыва. Ситуация, как верно отмечают в нашем чате, абсолютно аналогична объемным взрывам древесной пыли в Пинске (ссылка) и сахарной пудры в Скиделе (ссылка).
Но читателей взволновал не столько сам факт горения и взрыва горючего и взрывчатого вещества, сколько последствия такого инцидента для экологии города и здоровья горожан. Здесь с одной стороны я обнадежу - прямых токсических эффектов точно не будет. Алюминий сгорает в воздухе (4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃) с выделением большого количества тепла и образует белый порошок оксида алюминия. Сверхтвердый корунд - это тот же оксид алюминия. Все алюминиевые изделия, которые используются человеком, сверху покрыты тонкой пленкой корунда и достаточно устойчивы, если не использовать их совместно с концентрированными щелочами или кислотами.
Но с другой стороны, немного озаботиться все же стоит. Алюминиевая пудра - это пластинки толщиной 0.2-0,5 мкм и длиной порядка десятков микрон. При горении образуются частицы абразива такого же размера. Термический способ получения, да еще со взрывом, выбросившим это все в воздух, намекает на то, что частицы в агрегаты не соединены, оседать будут слабо. В минский воздух ушло N-ное количество корундовых РМ2.5/PM10. У жителей прилежащих к заводу районов (и районов по направлению движения ветра) может наблюдаться раздражение дыхательных путей, слизистых и глаз. Кроме дискомфорта, особого вреда здоровью это не принесет. Точнее принесет не более, чем обычная городская пыль. Для того, чтобы возникли хронические эффекты - пылью корунда нужно дышать как минимум месяц.
С одной стороны, в этом нет абсолютно ничего удивительного. Алюминий очень активный металл, особенно в мелкодисперсном состоянии. Поэтому та самая алюминиевая пудра - старый и важный компонент большого числа всевозможных взрывчатых веществ. Так что то, что она возгорелась, это скорее ожидаемое следствие. Все что нужно мелкодисперсному алюминию - это подходящий окислитель, да безалаберный работник, бросивший окурок. Или искра от прогнившей проводки. В обычном состоянии (кусковом) для того чтобы зажечь алюминий нужен горящий магний и температура выше 1500°C. Но если алюминиевая пыль в воздухе
Но читателей взволновал не столько сам факт горения и взрыва горючего и взрывчатого вещества, сколько последствия такого инцидента для экологии города и здоровья горожан. Здесь с одной стороны я обнадежу - прямых токсических эффектов точно не будет. Алюминий сгорает в воздухе (4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃) с выделением большого количества тепла и образует белый порошок оксида алюминия. Сверхтвердый корунд - это тот же оксид алюминия. Все алюминиевые изделия, которые используются человеком, сверху покрыты тонкой пленкой корунда и достаточно устойчивы, если не использовать их совместно с концентрированными щелочами или кислотами.
Но с другой стороны, немного озаботиться все же стоит. Алюминиевая пудра - это пластинки толщиной 0.2-0,5 мкм и длиной порядка десятков микрон. При горении образуются частицы абразива такого же размера. Термический способ получения, да еще со взрывом, выбросившим это все в воздух, намекает на то, что частицы в агрегаты не соединены, оседать будут слабо. В минский воздух ушло N-ное количество корундовых РМ2.5/PM10. У жителей прилежащих к заводу районов (и районов по направлению движения ветра) может наблюдаться раздражение дыхательных путей, слизистых и глаз. Кроме дискомфорта, особого вреда здоровью это не принесет. Точнее принесет не более, чем обычная городская пыль. Для того, чтобы возникли хронические эффекты - пылью корунда нужно дышать как минимум месяц.
Как пережить аномальную жару с минимальными потерями
📌 Ограничивайте нахождение на улице в период максимальной солнечной активности (с 10 до 17 часов). Если выходить все же приходится - используйте просторную светлую одежду из натуральных тканей, легкие головные уборы, тень от которых закрывает лицо и шею. Оптимально - широкополые шляпы типа афганка, на крайний случай кепкиарафатки? и правильные солнцезащитные очки. Перемещайтесь по затененным местам (используйте солнечный зонт), всегда берите с собой емкость с водой, обычной негазированной водой (или слабоминерализованной, близкой к изотоническому раствору). Эстеты могут в велогидратор залить раствор Регидрона и так передвигаться по городу:)
📌Следите за тем, чтобы организм не обезвоживался. Основной объем жидкости лучше употреблять в самую прохладную часть суток, так влага запасается в тканях, а не уходит с потом. С 8 до 12 часов и с 16 до 20 часов жидкости употреблять небольшими порциями в 1–2 глотка, не чаще, чем раз в полчаса. С 12 до 16 часов жидкости употреблять желательно как можно меньше. Абсолютно никакого спиртного и газированных сладких напитков, ибо они замедляют обменные процессы в организме и ухудшают переносимость жары. Отличным охлаждающим эффектом (за счет расширения сосудов, и как следствие усиления потоотделения) обладают горячие напитки. Узбеки не зря жарой пьют горячий зеленый чай. Но для эффективного теплообмена важна чистая кожа, поэтому лучше не использовать различные жировые дезодоранты. Не стоит мешать организму охлаждать вас. Кстати, стоит приобрести и важный, но незаслуженно забытый аксессуар - личный веер.Для понимания механизма см. ветровой индекс охлаждения Сайпла-Пассела или индекс ветрового охлаждения Хилла.
📌В пик жары желательно полностью исключить любые физические нагрузки и свести к минимуму физическую активность. Если работать все же приходится, то следует следить за возникновением симптомов теплового и солнечного удара: слабость, вялость, головокружение, сильное потоотделение, жажда, головная боль, тошнота и рвота, в особо тяжёлых случаях - потеря сознания. Если человек перегрелся, и появились упомянутые симптомы, необходимо срочно обращаться к врачу и проводить мероприятия по охлаждению организма. Пострадавшего нужно уложить в прохладном месте, приподнять ноги, на голову и шею положить холодный компресс или влажное полотенце (в домашних условиях можно дополнительно охлаждать подмышечные и паховые области). Если пострадавший в сознании, дать ему обильное питьё, если нет, то приводить в чувство с помощью нашатырного спирта.
📌 Если ваше жилище оборудовано кондиционером, закрывайте окна и двери. Снижать температуру ниже +22...+23 °C. Если в помещении кондиционер отсутствует, то можно охладить воздух используя ёмкость с водой, которая ставится перед вентилятором/сквозняком (испарительное охлаждение, применимо при низкой относительной влажности воздуха). Хороший охлаждающий эффект дают и бутылки с замороженной водой, установленные перед вентилятором. Вентилятор не создает сильной разницы температуры, а значит можно не бояться заболеть из-за перепада, плюс он экономичнее кондиционера. Если же вентилятора нет - создавайте движение воздуха с помощью все того же веера (в т.ч. и импровизированного).
📌Главным источником проникновения горячего воздуха в помещение являются окна. Днём их рекомендуется держать закрытыми/наглухо занавешенными шторами. Шторы желательно использовать плотные (не пропускающие солнечные лучи), но при этом светлые (не нагревающиеся от солнца). Хорошо использовать плотные жалюзи. Открывать окна лучше всего на ночь, и только если температура воздуха на улице ниже, чем в помещении. Лучшее убежище от жары - дом с толстыми стенами и маленькими окнами. Иногда на время жары имеет смысл переходить на ночь в самую прохладную комнату в доме/квартире. При возможности можно охладить постель перед сном (подержать простыни в холодильнике и расстелить за 30-40 минут до сна)
Статья https://www.patreon.com/posts/68276340
📌 Ограничивайте нахождение на улице в период максимальной солнечной активности (с 10 до 17 часов). Если выходить все же приходится - используйте просторную светлую одежду из натуральных тканей, легкие головные уборы, тень от которых закрывает лицо и шею. Оптимально - широкополые шляпы типа афганка, на крайний случай кепки
📌Следите за тем, чтобы организм не обезвоживался. Основной объем жидкости лучше употреблять в самую прохладную часть суток, так влага запасается в тканях, а не уходит с потом. С 8 до 12 часов и с 16 до 20 часов жидкости употреблять небольшими порциями в 1–2 глотка, не чаще, чем раз в полчаса. С 12 до 16 часов жидкости употреблять желательно как можно меньше. Абсолютно никакого спиртного и газированных сладких напитков, ибо они замедляют обменные процессы в организме и ухудшают переносимость жары. Отличным охлаждающим эффектом (за счет расширения сосудов, и как следствие усиления потоотделения) обладают горячие напитки. Узбеки не зря жарой пьют горячий зеленый чай. Но для эффективного теплообмена важна чистая кожа, поэтому лучше не использовать различные жировые дезодоранты. Не стоит мешать организму охлаждать вас. Кстати, стоит приобрести и важный, но незаслуженно забытый аксессуар - личный веер.
📌В пик жары желательно полностью исключить любые физические нагрузки и свести к минимуму физическую активность. Если работать все же приходится, то следует следить за возникновением симптомов теплового и солнечного удара: слабость, вялость, головокружение, сильное потоотделение, жажда, головная боль, тошнота и рвота, в особо тяжёлых случаях - потеря сознания. Если человек перегрелся, и появились упомянутые симптомы, необходимо срочно обращаться к врачу и проводить мероприятия по охлаждению организма. Пострадавшего нужно уложить в прохладном месте, приподнять ноги, на голову и шею положить холодный компресс или влажное полотенце (в домашних условиях можно дополнительно охлаждать подмышечные и паховые области). Если пострадавший в сознании, дать ему обильное питьё, если нет, то приводить в чувство с помощью нашатырного спирта.
📌 Если ваше жилище оборудовано кондиционером, закрывайте окна и двери. Снижать температуру ниже +22...+23 °C. Если в помещении кондиционер отсутствует, то можно охладить воздух используя ёмкость с водой, которая ставится перед вентилятором/сквозняком (испарительное охлаждение, применимо при низкой относительной влажности воздуха). Хороший охлаждающий эффект дают и бутылки с замороженной водой, установленные перед вентилятором. Вентилятор не создает сильной разницы температуры, а значит можно не бояться заболеть из-за перепада, плюс он экономичнее кондиционера. Если же вентилятора нет - создавайте движение воздуха с помощью все того же веера (в т.ч. и импровизированного).
📌Главным источником проникновения горячего воздуха в помещение являются окна. Днём их рекомендуется держать закрытыми/наглухо занавешенными шторами. Шторы желательно использовать плотные (не пропускающие солнечные лучи), но при этом светлые (не нагревающиеся от солнца). Хорошо использовать плотные жалюзи. Открывать окна лучше всего на ночь, и только если температура воздуха на улице ниже, чем в помещении. Лучшее убежище от жары - дом с толстыми стенами и маленькими окнами. Иногда на время жары имеет смысл переходить на ночь в самую прохладную комнату в доме/квартире. При возможности можно охладить постель перед сном (подержать простыни в холодильнике и расстелить за 30-40 минут до сна)
Статья https://www.patreon.com/posts/68276340
Что пить в жару ?
Что пить — почитай в Указе
Что есть — в «Полезных советах»
Указ прочитай три раза
Один из извечных вопросов/споров, который поднимается каждый жаркий сезон - что и как пить. Все просто. На картинке прикрепленной к заметке показаны основные гормональные и электролитные изменения. Нас здесь интересуют ионы натрия.
Повышение уровня натрия в крови приводит к повышению осмолярности крови. Повышенная осмолярность→ сильное ощущение жажды. Ощущение жажды → защитный механизм направленный на компенсацию потери жидкости организмом. Но здесь есть одно важное НО. У неадаптированного человека чувство жажды не всегда достаточно, чтобы обеспечить физиологическую потребность организма в воде.
В жаркую погоду, особенно во время аномальной жары человек должен пить, даже если не испытывает жажды
Самый лучший критерий оценки степени обезвоживания - это способность поддерживать массу. Поэтому в период аномальной жары рекомендуются регулярные взвешивания, особенно пожилым людям (у многих из которых восприятие чувства жажды снижено) и тем, кто вынужден ограничивать потребление жидкости (люди страдающие гипертонией, сердечной и почечной недостаточностью). Потеря в весе 1 кг или более свидетельствует об обезвоживании организма и необходимости увеличения потребления жидкости.
Чаще всего в жаркую погоду рекомендуется "обильное питье". Это объем воды, который необходим для восполнения дефицита жидкости в организме примерно на 150% от обычной нормы, т.е. порядка 2-3 литров жидкости (включая суп, чай, кофе, фрукты, овощи).
Добавление в напитки хлорида натрия (или использование соленых минеральных вод) имеет смысл только только при тяжелой физической работе в условиях очень жаркого климата (пустыни, литейные и кузнечные цеха etc). В остальных случаях организм сам способен поддерживать необходимый уровень натрия. А вот употреблять напитки богатые калием и магнием можно и нужно, так как уровень этих электролитов в крови может снижаться даже при физиологической адаптации.
Любители всего натурального могут выследить продукты богатые калием с помощью дозиметра (шутка конечно, но недалекая от истины, см мою историю про радиоактивный банан). Из напитков лидерами по содержанию калия являются соки: томатный, морковный, гранатовый, апельсиновый. Много калия будет в любых напитках (настои, чаи etc) с использованием чернослива, кураги, изюма. Лидеры по содержанию магния - какао, хлебный квас, некоторые виды зеленого чая (далеко не все), йогурты.
Ну а любители синтетической химии всегда могут приобрести недорогие безрецептурные панангин, аспаркам, нормогидрон/регидрон, магния диаспорал(все по инструкции) и не морочить себе голову поиском продуктов с правильным микроэлементным составом.
Что пить — почитай в Указе
Что есть — в «Полезных советах»
Указ прочитай три раза
Один из извечных вопросов/споров, который поднимается каждый жаркий сезон - что и как пить. Все просто. На картинке прикрепленной к заметке показаны основные гормональные и электролитные изменения. Нас здесь интересуют ионы натрия.
Повышение уровня натрия в крови приводит к повышению осмолярности крови. Повышенная осмолярность→ сильное ощущение жажды. Ощущение жажды → защитный механизм направленный на компенсацию потери жидкости организмом. Но здесь есть одно важное НО. У неадаптированного человека чувство жажды не всегда достаточно, чтобы обеспечить физиологическую потребность организма в воде.
В жаркую погоду, особенно во время аномальной жары человек должен пить, даже если не испытывает жажды
Самый лучший критерий оценки степени обезвоживания - это способность поддерживать массу. Поэтому в период аномальной жары рекомендуются регулярные взвешивания, особенно пожилым людям (у многих из которых восприятие чувства жажды снижено) и тем, кто вынужден ограничивать потребление жидкости (люди страдающие гипертонией, сердечной и почечной недостаточностью). Потеря в весе 1 кг или более свидетельствует об обезвоживании организма и необходимости увеличения потребления жидкости.
Чаще всего в жаркую погоду рекомендуется "обильное питье". Это объем воды, который необходим для восполнения дефицита жидкости в организме примерно на 150% от обычной нормы, т.е. порядка 2-3 литров жидкости (включая суп, чай, кофе, фрукты, овощи).
Добавление в напитки хлорида натрия (или использование соленых минеральных вод) имеет смысл только только при тяжелой физической работе в условиях очень жаркого климата (пустыни, литейные и кузнечные цеха etc). В остальных случаях организм сам способен поддерживать необходимый уровень натрия. А вот употреблять напитки богатые калием и магнием можно и нужно, так как уровень этих электролитов в крови может снижаться даже при физиологической адаптации.
Ну а любители синтетической химии всегда могут приобрести недорогие безрецептурные панангин, аспаркам, нормогидрон/регидрон, магния диаспорал
Ремарка про питьевой режим
В ранее опубликованной в канале книге про Семипалатинский полигон (ссылка) я встретил интересное замечание автора про питьевой режим в жару:
<...> Солдаты повтыкали лопаты в грунт и развесили на них свои гимнастерки и майки. В их тени стоял переносной термос с теплой и соленой водой. Я вспомнил фронтовую заповедь: никогда не пить в жару сырую воду. К этой заповеди я добавил из горького опыта на полигоне: не пить в зной даже минеральную воду. Однажды в поле я выпил бутылку воды, а потом испытал мучительную жажду и помчался в столовую нашего пункта, где в буфете продавалась минералка. Сразу опорожнил еще две бутылки, через час еще одну, а ночью впервые испытал сердечный приступ <...>
Можете предложить в комментарии причины, по которым это произошло с автором.
Почему нельзя пить холодную воду (и напитки) в середине дня, при максимальной жаре. Во время работы гормональной терморегуляции все сосуды у человека расширены. При попадании холодной жидкости в организм человека, происходит спазм кровеносных сосудов, в том числе и в кишечнике, поэтому так тяжело напиться ледяной воды из ручья. Низкая температура снижает эффективность гидратации. Плюс организм затрачивает энергию на нагрев воды до заветных 36°C и облегчает работу Солнцу. Аналогичный эффект и при купании в холодной воде - из-за суженных сосудов нарушается теплоотдача, и наступает еще больший перегрев организма.
В ранее опубликованной в канале книге про Семипалатинский полигон (ссылка) я встретил интересное замечание автора про питьевой режим в жару:
<...> Солдаты повтыкали лопаты в грунт и развесили на них свои гимнастерки и майки. В их тени стоял переносной термос с теплой и соленой водой. Я вспомнил фронтовую заповедь: никогда не пить в жару сырую воду. К этой заповеди я добавил из горького опыта на полигоне: не пить в зной даже минеральную воду. Однажды в поле я выпил бутылку воды, а потом испытал мучительную жажду и помчался в столовую нашего пункта, где в буфете продавалась минералка. Сразу опорожнил еще две бутылки, через час еще одну, а ночью впервые испытал сердечный приступ <...>
Можете предложить в комментарии причины, по которым это произошло с автором.
Почему нельзя пить холодную воду (и напитки) в середине дня, при максимальной жаре. Во время работы гормональной терморегуляции все сосуды у человека расширены. При попадании холодной жидкости в организм человека, происходит спазм кровеносных сосудов, в том числе и в кишечнике, поэтому так тяжело напиться ледяной воды из ручья. Низкая температура снижает эффективность гидратации. Плюс организм затрачивает энергию на нагрев воды до заветных 36°C и облегчает работу Солнцу. Аналогичный эффект и при купании в холодной воде - из-за суженных сосудов нарушается теплоотдача, и наступает еще больший перегрев организма.
Чтобы жить, нужно солнце, свобода и маленький цветок (Ганс Кристиан Андерсен)
Легко любить солнце морозной зимой. А попробуйте его так же любить сейчас, когда столбик термометра подбирается к +40°С. Здесь я наверное отличаюсь от большинства читателей, потому что мне одинаково по душе и экстремальный мороз, и экстремальная жара(лишь бы в привычный для этого всего сезон). Конечно в @lab66 я напишу про особенности питьевого режима и испарительное охлаждение квартиры, но в голове в такое время чаще крутятся мысли про бесцельно пропадающие киловатты энергии, а не про состав изотоников :)
На прошлой неделе я писал про источники "походной" энергии, которые можно использовать для автономного электропитания. Использовать можно, но случись что - в рюкзак/тревожный чемоданчик укладываются туристические солнечные батареи, а не элементы Пельтье или банки со щелочью для металло-воздушной гальванической ячейки.
Итак, почему солнечные батареи (CБ)? IMHO
⊕ Из всех возобновляемых источников СБ самые легкие, простые в запуске и наиболее выгодно выглядят с точки зрения цена/ватт/килограмм. При использовании в режиме "на рыбалке разложил-сложил и дальше полгода лежит на полке", ресурс батареи практически вечен - быстрее выйдут из строя провода/разьемы.
⊕ Интернет-магазины предоставляют огромный выбор СБ на любой вкус и цвет, равно как и всевозможного дополнительного оборудования к ним
⊕ Поток солнечной энергии на орбите Земли почти не зависит от времени года (солнечная постоянная ~1,5 кВт/м2). Поэтому если солнце довольно высоко (например, выше 30° над горизонтом) - то неважно на какой вы широте, просто ориентируйте батарею перпендикулярно Солнцу (для максимального КПД) и наслаждайтесь.
⊕ Туристические СБ как правило герметизированы производителем (водонепроницаемы), т.е. не боятся капель дождя, росы и подобных явлений
⊕ Правильным солнечным батареям (не всем) не страшны сколы/пробоины и другие подобные повреждения. Современные СБ при повреждении утрачивают всего лишь часть своей работоспособности.
Недостатки:
⊖ Мощность батареи коррелирует с площадью. Батарея может быть легкой, но одновременно в разложенном состоянии требовать значительного места под солнцем. Туристические СБ, из-за особенностей складной конструкции, часто страдают от периодического затенения какой-то части.
⊖ Для комфортной работы с СБ часто необходимо дополнительное оборудование (контроллеры, буферные аккумуляторы, инверторы, PD/QC адаптеры и прочие GANы), которое нельзя купить в первом попавшемся ларьке, а нужно искать-анализировать-выбиратьобжигаться на подделках.
⊖ Солнечные элементы практически не работают (КПД снижается почти до нуля) если Солнце ниже 10° над горизонтом или отсутствует (ночь). Сильное рассеяние света это бич СБ . Например вечернее солнце светит, но электричества дает мизер(а ведь еще есть чудаки-продавцы заявляющие от том что их СБ могут работать при свете Луны и звезд). Такая же ситуация и с облачностью, дымкой/смогом и проч. Попытки производителей как-то справится с этим осуществляются с переменным успехом
⊖ Продавцы CБ (как индивидуальных, так и встроенных во что-то) всегда завышают реальную мощность. Иногда на пяток ватт (это условно хорошие продавцы), иногда в десяток раз (это плохие продавцы). Нужно присматриваться к картинкам и все считать самому перед покупкой.
⊖ Герметичные СБ очень уязвимы перед нарушениями техпроцесса сборки модулей. При активном использовании деградации подвергается материал на котором закреплена СБ. Очень часто армирующие пленки, покрывающие фотоэлемент, тускнеют/мутнеют и перестают пропускать свет. Пайка внутренних проводников часто осуществляется кислотными флюсами, что медленно, но верно приводит к коррозии и утрате работоспособности.
Продолжение следует...
#LAB-66@SolarEnergy
Легко любить солнце морозной зимой. А попробуйте его так же любить сейчас, когда столбик термометра подбирается к +40°С. Здесь я наверное отличаюсь от большинства читателей, потому что мне одинаково по душе и экстремальный мороз, и экстремальная жара
На прошлой неделе я писал про источники "походной" энергии, которые можно использовать для автономного электропитания. Использовать можно, но случись что - в рюкзак/тревожный чемоданчик укладываются туристические солнечные батареи, а не элементы Пельтье или банки со щелочью для металло-воздушной гальванической ячейки.
Итак, почему солнечные батареи (CБ)? IMHO
⊕ Из всех возобновляемых источников СБ самые легкие, простые в запуске и наиболее выгодно выглядят с точки зрения цена/ватт/килограмм. При использовании в режиме "на рыбалке разложил-сложил и дальше полгода лежит на полке", ресурс батареи практически вечен - быстрее выйдут из строя провода/разьемы.
⊕ Интернет-магазины предоставляют огромный выбор СБ на любой вкус и цвет, равно как и всевозможного дополнительного оборудования к ним
⊕ Поток солнечной энергии на орбите Земли почти не зависит от времени года (солнечная постоянная ~1,5 кВт/м2). Поэтому если солнце довольно высоко (например, выше 30° над горизонтом) - то неважно на какой вы широте, просто ориентируйте батарею перпендикулярно Солнцу (для максимального КПД) и наслаждайтесь.
⊕ Туристические СБ как правило герметизированы производителем (водонепроницаемы), т.е. не боятся капель дождя, росы и подобных явлений
⊕ Правильным солнечным батареям (не всем) не страшны сколы/пробоины и другие подобные повреждения. Современные СБ при повреждении утрачивают всего лишь часть своей работоспособности.
Недостатки:
⊖ Мощность батареи коррелирует с площадью. Батарея может быть легкой, но одновременно в разложенном состоянии требовать значительного места под солнцем. Туристические СБ, из-за особенностей складной конструкции, часто страдают от периодического затенения какой-то части.
⊖ Для комфортной работы с СБ часто необходимо дополнительное оборудование (контроллеры, буферные аккумуляторы, инверторы, PD/QC адаптеры и прочие GANы), которое нельзя купить в первом попавшемся ларьке, а нужно искать-анализировать-выбирать
⊖ Солнечные элементы практически не работают (КПД снижается почти до нуля) если Солнце ниже 10° над горизонтом или отсутствует (ночь). Сильное рассеяние света это бич СБ . Например вечернее солнце светит, но электричества дает мизер
⊖ Продавцы CБ (как индивидуальных, так и встроенных во что-то) всегда завышают реальную мощность. Иногда на пяток ватт (это условно хорошие продавцы), иногда в десяток раз (это плохие продавцы). Нужно присматриваться к картинкам и все считать самому перед покупкой.
⊖ Герметичные СБ очень уязвимы перед нарушениями техпроцесса сборки модулей. При активном использовании деградации подвергается материал на котором закреплена СБ. Очень часто армирующие пленки, покрывающие фотоэлемент, тускнеют/мутнеют и перестают пропускать свет. Пайка внутренних проводников часто осуществляется кислотными флюсами, что медленно, но верно приводит к коррозии и утрате работоспособности.
Продолжение следует...
#LAB-66@SolarEnergy
На фото солнечная батарея жителя г. Николаева, сделанная из монокристаллических элементов, заказанных в мирное время. Две недели эта сделанная на колене батарея была единственным источником электричества для зарядки мобильных устройств (выдавая всего 0,5А), а потом была повреждена снарядом из РСЗО, попавшим в дом. Фото взято из комментария к статье Ирпень. Хроники апокалипсиса
У многих самодельщиков и радиолюбителей наверное лежат по чердакам и мастерским такие же элементы(кто ж не хотел сам собрать дешевую солнечную батарею?). Стоит признать, на сегодняшний день это лучший материал (соотношение цена/мощность), из которого может быть изготовлена СБ. Новомодные перовскиты или органическая фотовольтаика - это все где-то там, в лабораториях и испытательных стендах. С нами же все тот же батюшка-кремний, что и 5-10-15 лет назад. Читаем про выбор материала солнечной батареи в заметке 👇
У многих самодельщиков и радиолюбителей наверное лежат по чердакам и мастерским такие же элементы
Его Электричейство Кремний (Si)
Кремний это не только чипы в "этих ваших плафонах", но и бессменный лидер по КПД во всевозможных солнечных элементах. И это все несмотря на то, что в 2024 году мы будем отмечать 70-летие появления первого кремниевого фотоэлемента. Появился он, абсолютно ожидаемо, в легендарных исследовательских лабораториях Bell Labs.
Прим. авт. до сих пор всякие липовые академики и прочие "носители бумаги с печатью" гадают, что же было причиной ошеломительного успеха лабораторий Белла. И не могут крючкотворы найти ответа. А секрет прост: 1. Технически компетентный менеджмент сверху донизу, 2. Исследователь никогда не занимается привлечением денег, 3. Исследование может быть прекращено без даже минимальных обвинений в адрес исследователя. В легендарные лаборатории можно было приходить без носков, можно было заниматься разработкой каких-то вещей, которые не имели даже отдаленного отношения к теме исследования. Но нельзя было сидеть в кабинете за закрытыми дверями, нельзя было совращать секретарш, нельзя было отказывать коллегам в помощи. Результат - бОльшая часть знаковых изобретений 20 века сделана в BellLabs. Моя ❤️ и вечный пример для организационного подражания.
И сегодня кремниевые солнечные батареи - устройство выбора и для туристов, и для энергетиков "солнечных энергополей". Существуют две разновидности кремниевых СБ - это батареи на базе кристаллического кремния (моно- и поли-) и батареи на базе кремния аморфного. Монокристаллический и поликристаллический по КПД неплохо отличаются (19-22% против 7-10%), последний - это либо низкопробный кремний, либо переработанный кремниевый лом. Низкая цена компенсирует невысокую эффективность, что в итоге дает одинаковую стоимость ватта. Для туристических применений (в отличие от индустриальных панелей) нам это не подходит, т.к. низкая эффективность → большие площади и вес. Аморфный кремний еще 5-7 лет назад казался настоящим прорывом. Батареи на его основе могли сгибаться. Но при сравнимых с кристаллическими братьями КПД и мощности цена на панели была в N раз больше. Я достаточно долго боролся с "аморфнокремниевой жабой", и к счастью она победила.
К счастью, потому что ученых из Стентфордского университета предложили принципиально новый способ соединения элементов из монокристаллического кремния, когда все токосъемные контакты (как положительные, так и отрицательные) расположены на нижней стороне пластины. Это позволило серьезно уменьшить толщину панели. В итоге уменьшилась цена, вес (~в 1,5 раза относительно классического монокристалла и аморфного кремния) и самое главное - батарея начала изгибаться (~30°, поэтому и называется полугибкая, англ. semi-flex). Из-за того что панель как бы висит на проводниках, трещины и пробоины для нее теперь не смертельны. Осколки батареи проживут столько, на сколько хватит выносливости у металлических проводников.
Минус в том, производит полугибкие батареи один-единственный завод в мире, это SunPower Corporation (США). Нам остается только выискивать продавцов, которые собирают СБ на базе элементов компании.
Промежуточный вывод следующий: если солнечная батарея, то только монокристаллический кремний, если монокристалл, то только полугибкий элемент от SunPower. На 2022 год это самый оптимальный алгоритм.
На популярных интернет-акционах огромное количество брендов эксплуатирующих элементы SunPower: Suaoki, Allpowers, Xionel, Vodool, ihoplix, Blitzwolf, Anker, Fovigour и проч, тысячи их (на Patreon даже есть картинка-ориентир). Найдя батареи отслеживаем продавцов, но покупать пока не спешим. Почему - узнаете в следующей заметке.
#LAB-66@SolarEnergy
Кремний это не только чипы в "этих ваших плафонах", но и бессменный лидер по КПД во всевозможных солнечных элементах. И это все несмотря на то, что в 2024 году мы будем отмечать 70-летие появления первого кремниевого фотоэлемента. Появился он, абсолютно ожидаемо, в легендарных исследовательских лабораториях Bell Labs.
Прим. авт. до сих пор всякие липовые академики и прочие "носители бумаги с печатью" гадают, что же было причиной ошеломительного успеха лабораторий Белла. И не могут крючкотворы найти ответа. А секрет прост: 1. Технически компетентный менеджмент сверху донизу, 2. Исследователь никогда не занимается привлечением денег, 3. Исследование может быть прекращено без даже минимальных обвинений в адрес исследователя. В легендарные лаборатории можно было приходить без носков, можно было заниматься разработкой каких-то вещей, которые не имели даже отдаленного отношения к теме исследования. Но нельзя было сидеть в кабинете за закрытыми дверями, нельзя было совращать секретарш, нельзя было отказывать коллегам в помощи. Результат - бОльшая часть знаковых изобретений 20 века сделана в BellLabs. Моя ❤️ и вечный пример для организационного подражания.
И сегодня кремниевые солнечные батареи - устройство выбора и для туристов, и для энергетиков "солнечных энергополей". Существуют две разновидности кремниевых СБ - это батареи на базе кристаллического кремния (моно- и поли-) и батареи на базе кремния аморфного. Монокристаллический и поликристаллический по КПД неплохо отличаются (19-22% против 7-10%), последний - это либо низкопробный кремний, либо переработанный кремниевый лом. Низкая цена компенсирует невысокую эффективность, что в итоге дает одинаковую стоимость ватта. Для туристических применений (в отличие от индустриальных панелей) нам это не подходит, т.к. низкая эффективность → большие площади и вес. Аморфный кремний еще 5-7 лет назад казался настоящим прорывом. Батареи на его основе могли сгибаться. Но при сравнимых с кристаллическими братьями КПД и мощности цена на панели была в N раз больше. Я достаточно долго боролся с "аморфнокремниевой жабой", и к счастью она победила.
К счастью, потому что ученых из Стентфордского университета предложили принципиально новый способ соединения элементов из монокристаллического кремния, когда все токосъемные контакты (как положительные, так и отрицательные) расположены на нижней стороне пластины. Это позволило серьезно уменьшить толщину панели. В итоге уменьшилась цена, вес (~в 1,5 раза относительно классического монокристалла и аморфного кремния) и самое главное - батарея начала изгибаться (~30°, поэтому и называется полугибкая, англ. semi-flex). Из-за того что панель как бы висит на проводниках, трещины и пробоины для нее теперь не смертельны. Осколки батареи проживут столько, на сколько хватит выносливости у металлических проводников.
Минус в том, производит полугибкие батареи один-единственный завод в мире, это SunPower Corporation (США). Нам остается только выискивать продавцов, которые собирают СБ на базе элементов компании.
Промежуточный вывод следующий: если солнечная батарея, то только монокристаллический кремний, если монокристалл, то только полугибкий элемент от SunPower. На 2022 год это самый оптимальный алгоритм.
На популярных интернет-акционах огромное количество брендов эксплуатирующих элементы SunPower: Suaoki, Allpowers, Xionel, Vodool, ihoplix, Blitzwolf, Anker, Fovigour и проч, тысячи их (на Patreon даже есть картинка-ориентир). Найдя батареи отслеживаем продавцов, но покупать пока не спешим. Почему - узнаете в следующей заметке.
#LAB-66@SolarEnergy
Практический минимум "солнцелова"
По просьбам собирателей солнечных крох картинка из Patreon-статьи c примерами правильных солнечных батарей (SunPower-based). Отдельно подчеркну - на картинке не все, что можно встретить на просторах интернет-аукционов, так как вариаций и производителей тысячи, и особых критичных отличий между ними нет. Но по крайней мере далекий от мира кремниевой фотовольтаики читатель глядя на картинку сможет понять что ему нужно искать"абсолютно черные батареи" и на что ориентироваться. Такие батареи можно считать необходимым минимумом (если ограничен бюджет, нет желания разбираться и т.п.). И этот минимум в 21 веке должен присутствовать в любом доме, наравне с архаичным "свечи, соль, спички"
p.s. на картинке показаны батареи мощностью (реальной) порядка 15-17W. Китаец им приписывает то 21W, то 28W, то даже 60W. Разницы нет, достаточно посчитать количество элементов. Поэтому возможно и цена примерно одинакова, несмотря на различия в цифрах.
#LAB-66@SolarEnergy
По просьбам собирателей солнечных крох картинка из Patreon-статьи c примерами правильных солнечных батарей (SunPower-based). Отдельно подчеркну - на картинке не все, что можно встретить на просторах интернет-аукционов, так как вариаций и производителей тысячи, и особых критичных отличий между ними нет. Но по крайней мере далекий от мира кремниевой фотовольтаики читатель глядя на картинку сможет понять что ему нужно искать
p.s. на картинке показаны батареи мощностью (реальной) порядка 15-17W. Китаец им приписывает то 21W, то 28W, то даже 60W. Разницы нет, достаточно посчитать количество элементов. Поэтому возможно и цена примерно одинакова, несмотря на различия в цифрах.
#LAB-66@SolarEnergy
В поисках солнечной шагрени
Продолжаем беседы про солнечные панели экстренного использования. В прошлых заметках я рассказал про самые перспективные на сегодня полугибкие элементы SunPower и даже показал, как они выглядят в коммерческой реализации. Но порекомендовал не спешить с покупкой. Почему я это сделал?
Потому что есть один нюанс, о котором вы должны знать. При редком использовании упомянутых батарей в умеренном климате все хорошо, но если начинается эксплуатация "24/7", в условиях морского климаташатаниях месяцами по Куршской косе, то начинает проявятся деградация. У туристических батарей это чаще всего выражается в выгорании и разрушении ткани из которой сделана подложка батарей, также начинает дубеть и растрескиваться защитная пленка (она сделана из PET, разбор технологий ламинирования и материалов - смотреть в статье). Из-за изменения микроструктуры на поверхности батарей начинает скапливаться пыль и добавляется абразивный эффект.
Как с этим бороться? Искать батареи с фторопластовым (ETFE) покрытием. Важно что фторопластовые пленки для ламинации солнечных панелей идут со специальной "микроконцентрирующей" структрой на поверхности, которая снижает общую чувствительность к направленности на источник света за счет множественного отражения от боковой поверхности, плюс появляется возможность "захватывать" свет, отраженный с других направлений. Технологию эту китайский специалист еще не освоил, поэтому в основном импортирует из США/Японии. Подробно этот вопрос разбирается в моем лонгриде на Patreon (ссылка). Благодаря фторопласту появляется гидрофобность, увеличивается светопропускание, снижается коэффициент трения на поверхности батареи.
Из-за rocket science технологий пока найти ETFE батареи достаточно сложно, на том же aliexpress я нашел только три позиции (21W и две по 28W), подходящие под условия задачи. На картинке внизу заметки приведены примеры микроструктуры, по которой можно ориентироваться, рассматривая то, что продается в интернете.
Промежуточный вывод следующий: лучший вариант это солнечная батарея на полугибких элементах от SunPower с "микролинзовым" рельефным покрытием из фторопласта (ETFE)
Но здесь все к сожалению далеко от идеала. Самые популярные 21W "фторопласт-батареи" от китайца Allpowers, внутри имеют другой тип элементов (т.н. "черепичная упаковка" и элементы P-типа, в отличие от SunPower пластин N-типа в тканевом обрамлении). Эти элементы особенно не гнутся (поэтому и каркас у обновленной (?) батареи уже жесткий), мощность их немного ниже(микролинзы ведь есть!) и гибкие соединительные шлейфы между панелями практически нереально отремонтировать (а тканевые батареи можно распороть и перепаять внутренности). Тяжела участь тех, чья жизнь один сплошной поход. Придется выбирать, либо бОльший КПД и гибкость, но вероятность деградации защиты при активном использовании, либо меньший КПД и жесткость, но идеальное по устойчивости к внешнему воздействию покрытие.
#LAB-66@SolarEnergy
Продолжаем беседы про солнечные панели экстренного использования. В прошлых заметках я рассказал про самые перспективные на сегодня полугибкие элементы SunPower и даже показал, как они выглядят в коммерческой реализации. Но порекомендовал не спешить с покупкой. Почему я это сделал?
Потому что есть один нюанс, о котором вы должны знать. При редком использовании упомянутых батарей в умеренном климате все хорошо, но если начинается эксплуатация "24/7", в условиях морского климата
Как с этим бороться? Искать батареи с фторопластовым (ETFE) покрытием. Важно что фторопластовые пленки для ламинации солнечных панелей идут со специальной "микроконцентрирующей" структрой на поверхности, которая снижает общую чувствительность к направленности на источник света за счет множественного отражения от боковой поверхности, плюс появляется возможность "захватывать" свет, отраженный с других направлений. Технологию эту китайский специалист еще не освоил, поэтому в основном импортирует из США/Японии. Подробно этот вопрос разбирается в моем лонгриде на Patreon (ссылка). Благодаря фторопласту появляется гидрофобность, увеличивается светопропускание, снижается коэффициент трения на поверхности батареи.
Из-за rocket science технологий пока найти ETFE батареи достаточно сложно, на том же aliexpress я нашел только три позиции (21W и две по 28W), подходящие под условия задачи. На картинке внизу заметки приведены примеры микроструктуры, по которой можно ориентироваться, рассматривая то, что продается в интернете.
Промежуточный вывод следующий: лучший вариант это солнечная батарея на полугибких элементах от SunPower с "микролинзовым" рельефным покрытием из фторопласта (ETFE)
Но здесь все к сожалению далеко от идеала. Самые популярные 21W "фторопласт-батареи" от китайца Allpowers, внутри имеют другой тип элементов (т.н. "черепичная упаковка" и элементы P-типа, в отличие от SunPower пластин N-типа в тканевом обрамлении). Эти элементы особенно не гнутся (поэтому и каркас у обновленной (?) батареи уже жесткий), мощность их немного ниже
#LAB-66@SolarEnergy
☝️ Солнечные батареи с фторопластовым (ETFE) покрытием модулей. Лучший выбор для тех, кто очень активно эксплуатирует фотоэлементы в жестких полевых условиях (влажный морской климат, песчаные бури и другие вредные условия окружающей среды). Каркасы более жесткие чему к классических туристических батарей на элементах SunPower, используется другой тип фотоэлементов (дешевле классических, меньший КПД) с другим расположением относительно друг друга. Подробный разбор особенностей 👇
📜 Солнца текст. Солнечные батареи и все-все-все
#LAB-66@SolarEnergy
📜 Солнца текст. Солнечные батареи и все-все-все
#LAB-66@SolarEnergy
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Небольшой ролик, показывающий принципиальное отличие кристаллических кремниевых фотоэлементов от полугибких кремниевых элементов, которые я расхваливал по ссылке. Традиционными кристаллическими элементами и батареями на их основе торгует бОльшая часть магазинов китайской сети "И жук, и жаба".
К сожалению мои любимые полугибкие элементы SunPower C60 тоже ломаются. Самая близкая аналогия - это слой фанеры, у которого предел прочности при сжатии вдоль волокон примерно в 10 раз больше чем предел прочности при сжатии поперек волокон. Помните это и избегайте прикладывания поперечных усилий к такой батарее.
Точечные же повреждения (пулевые, осколочные, пробоины, продавливания от острых предметов etc) из-за густой сети медных волокон подложки полностью нарушить работу батареи не смогут, но снизят эффективность зарядки (на сколько - зависит от обширности повреждения).
Надежная солнечная панель в 2022 давно перестала быть роскошью.
📜 Солнца текст. Солнечные батареи и все-все-все
#LAB-66@SolarEnergy
К сожалению мои любимые полугибкие элементы SunPower C60 тоже ломаются. Самая близкая аналогия - это слой фанеры, у которого предел прочности при сжатии вдоль волокон примерно в 10 раз больше чем предел прочности при сжатии поперек волокон. Помните это и избегайте прикладывания поперечных усилий к такой батарее.
Точечные же повреждения (пулевые, осколочные, пробоины, продавливания от острых предметов etc) из-за густой сети медных волокон подложки полностью нарушить работу батареи не смогут, но снизят эффективность зарядки (на сколько - зависит от обширности повреждения).
Надежная солнечная панель в 2022 давно перестала быть роскошью.
📜 Солнца текст. Солнечные батареи и все-все-все
#LAB-66@SolarEnergy
Ритуал "изгнания коробочки"
Предположим батарею на полугибких элементах вы взяли. Если очень повезло, то даже с микроконцентрирующим покрытием из вечного фторопласта. Что теперь с ней делать?
Первым делом, после получения панели на почте, обязательно проверьте на наличие трещин на поверхности панелей. Здесь придется подобрать верный угол освещения. Продольные трещины и связанное с ними снижение КПД - прекрасный повод начать спор и вернуть деньги.
Если трещин нет - я аккуратно убираю черную коробочку и припаиваю к проводникам, торчащим из панели дополнительный провод (желательно в силиконовой оболочке) длиной до полуметра. Конец провода оформляю подходящим разъемом (хоть "тюльпан", хоть "банан", хоть XT60 от дрона). Места выхода провода из панели герметизирую. Все, на этом панель становится генератором as is без всякой лишней мишуры.
"Черную коробочку" не выбрасываем, просто припаиваем к ней ответные разъемы. Главное здесь то, что отнесенная на значительное расстояние от панели коробчонка острыми пластиковыми углами уже не сможет в рюкзаке медленно, но верно продавливать тонкие C60.
Подключать какие-то солнечные контроллеры к маломощным, описанным мной ранее, туристическим батареям (до 40W) бессмысленно. Проще всего электричество от батареи подать через копеечный диод Шоттки (для предотвращения обратной утечки) на буферный аккумулятор.
Маломощная солнечная батарея без буферного аккумулятора - деньги на ветер (imho)
Буфер будет нивелировать для конечного потребителя все недостатки облачности и изменения инсоляции и позволит нормально заряжать свои устройства (без рывков и перебоев). Этот буфер надо заряжать c минимальным количеством преобразований и с максимальным КПД, а от него уже питать технику.
------------------
Важно! Я крайне рекомендую избегать случаев "двойного преобразования", когда конвертер воткнут в конвертер, который втыкается в конвертер. Все эти DC-DC агрегаты, преобразователи повербанков запросто съедят все что выдает наша батарея, оставив пользователю крохи энергии и ситуацию "смартфон заряжал сутки".
------------------
Среднестатистическая гибкая туристическая 21W батарея с aliexpress содержит 3 секции, соединенных между собой параллельно (при таком соединении затенение одной из секций панели приведет лишь к падению мощности батареи пропорционально числу затененных секций, но работоспособность сохранится). В каждую секцию входит по 12 ячеек соединенных между собой последовательно. Напряжение на одной ячейке составляет ~0.65V, что дает для 12-ти последовательно включенных ячеек 7.8V. Рабочее напряжение гуляет примерно около этих цифр.
Такое напряжение согласуется с напряжением гелевого свинцового аккумулятора на 6V. Такие аккумуляторы используются в мотоциклах, в источниках бесперебойного питания (ИБП), в системах домовой сигнализации. Весят они побольше (раз в семь-десять) литиевых банок одинаковой емкости - 1.2 А·ч~300 г, 3.2А·ч~600 г, 7А·ч~1300 г - но цена в пересчете на емкость сравнима с качественным литием. Тяжеловаты, зато минимум "преобразовательных" потерь в нашей гелиостанции.
Далее к нашему буферу можно подключить, например нашу "изгнанную коробочку". Хотя КПД схем внутри таких коробок составляет чаще всего ~80-90%, да и вообще работают они очень странно, выдавая при одинаковой инсоляции абсолютно разные токи. Лично у меня нет желания подключать это к аккумулятору. Лучше что-то более эффективное, такое с 4х выходами USB или такое, с QC2/3. Возможно существует и что-то поинтереснеепишите в комментарии!. И конечно же при подходящей облачности можно заряжаться минуя буфер: гелиопанель→преобразователь→телефон etc.
Nota bene: если последовательно соединить две гибких батареи (свою и друга), то получим напряжение ~13V, которое согласуется с трехбаночной (3S) сборкой Li-Ion, с зарядкой для автомобильного аккумулятора и работает с "тысячи их на aliexpresы" платами QuickCharge/PowerDelivery. Так что энергетически выгоднее путешествовать вдвоем с правильным другом.
#LAB-66@SolarEnergy
Предположим батарею на полугибких элементах вы взяли. Если очень повезло, то даже с микроконцентрирующим покрытием из вечного фторопласта. Что теперь с ней делать?
Первым делом, после получения панели на почте, обязательно проверьте на наличие трещин на поверхности панелей. Здесь придется подобрать верный угол освещения. Продольные трещины и связанное с ними снижение КПД - прекрасный повод начать спор и вернуть деньги.
Если трещин нет - я аккуратно убираю черную коробочку и припаиваю к проводникам, торчащим из панели дополнительный провод (желательно в силиконовой оболочке) длиной до полуметра. Конец провода оформляю подходящим разъемом (хоть "тюльпан", хоть "банан", хоть XT60 от дрона). Места выхода провода из панели герметизирую. Все, на этом панель становится генератором as is без всякой лишней мишуры.
"Черную коробочку" не выбрасываем, просто припаиваем к ней ответные разъемы. Главное здесь то, что отнесенная на значительное расстояние от панели коробчонка острыми пластиковыми углами уже не сможет в рюкзаке медленно, но верно продавливать тонкие C60.
Подключать какие-то солнечные контроллеры к маломощным, описанным мной ранее, туристическим батареям (до 40W) бессмысленно. Проще всего электричество от батареи подать через копеечный диод Шоттки (для предотвращения обратной утечки) на буферный аккумулятор.
Маломощная солнечная батарея без буферного аккумулятора - деньги на ветер (imho)
Буфер будет нивелировать для конечного потребителя все недостатки облачности и изменения инсоляции и позволит нормально заряжать свои устройства (без рывков и перебоев). Этот буфер надо заряжать c минимальным количеством преобразований и с максимальным КПД, а от него уже питать технику.
------------------
Важно! Я крайне рекомендую избегать случаев "двойного преобразования", когда конвертер воткнут в конвертер, который втыкается в конвертер. Все эти DC-DC агрегаты, преобразователи повербанков запросто съедят все что выдает наша батарея, оставив пользователю крохи энергии и ситуацию "смартфон заряжал сутки".
------------------
Среднестатистическая гибкая туристическая 21W батарея с aliexpress содержит 3 секции, соединенных между собой параллельно (при таком соединении затенение одной из секций панели приведет лишь к падению мощности батареи пропорционально числу затененных секций, но работоспособность сохранится). В каждую секцию входит по 12 ячеек соединенных между собой последовательно. Напряжение на одной ячейке составляет ~0.65V, что дает для 12-ти последовательно включенных ячеек 7.8V. Рабочее напряжение гуляет примерно около этих цифр.
Такое напряжение согласуется с напряжением гелевого свинцового аккумулятора на 6V. Такие аккумуляторы используются в мотоциклах, в источниках бесперебойного питания (ИБП), в системах домовой сигнализации. Весят они побольше (раз в семь-десять) литиевых банок одинаковой емкости - 1.2 А·ч~300 г, 3.2А·ч~600 г, 7А·ч~1300 г - но цена в пересчете на емкость сравнима с качественным литием. Тяжеловаты, зато минимум "преобразовательных" потерь в нашей гелиостанции.
Далее к нашему буферу можно подключить, например нашу "изгнанную коробочку". Хотя КПД схем внутри таких коробок составляет чаще всего ~80-90%, да и вообще работают они очень странно, выдавая при одинаковой инсоляции абсолютно разные токи. Лично у меня нет желания подключать это к аккумулятору. Лучше что-то более эффективное, такое с 4х выходами USB или такое, с QC2/3. Возможно существует и что-то поинтереснее
Nota bene: если последовательно соединить две гибких батареи (свою и друга), то получим напряжение ~13V, которое согласуется с трехбаночной (3S) сборкой Li-Ion, с зарядкой для автомобильного аккумулятора и работает с "тысячи их на aliexpresы" платами QuickCharge/PowerDelivery. Так что энергетически выгоднее путешествовать вдвоем с правильным другом.
#LAB-66@SolarEnergy
