Solarbetriebene Müllpresse (Chicago Big Belly)

Das System wird funktionieren.
Wie viel Müll Sie wie oft verdichten können, hängt davon ab

• Wie viel Sonne bekommt das Panel.
• Wie groß die Panels sind (Watt Spitzenleistung bei voller Sonne)
• Welche Technologie sie verwenden (kristallines Silizium, amorphes Silizium, CdTe, ...) - und welche Energie für die Müllverdichtung benötigt wird (Tonnenvolumen, Müllart, Müllvolumen)

Nach langer Zeit hinzugefügt:

Technische Spezifikation von Big Belly in meiner Dropbox und auf ihrer Website

An einigen Stellen unten habe ich neben meinen früheren Annahmen [Ist: xxx] Zahlen hinzugefügt.

Basierend auf den nachstehenden Berechnungen scheint dies der Fall zu sein

• An schlechter Innenstadtlage (Sonnensicht) in Chicago

• mitten im Winter an einem durchschnittlichen Dezember- oder Januartag

• mit einem 20 W PV-Modul aus monokristallinem Silizium [tatsächlich: 30 Watt]

• und Blei-Säure-Batterie,

• Sie würden wahrscheinlich 10-15 Verdichtungen/Tag erhalten.

• Für alle außer 2,5 Monate im Jahr würden Sie 2+ x so viel bekommen.

Das klingt nützlich.

Siehe unten für die Herleitung dieses Ergebnisses und die "Annahmen", auf denen es basiert.
Wie am Ende erläutert, handelt es sich bei „Annahmen“ um Ausgangsbedingungen, die auf der Grundlage bestbekannter Informationen und Erfahrungen aus der Vergangenheit festgelegt wurden. Sie werden am Anfang deutlich angegeben, damit die Einschränkungen des Systems verstanden werden können und damit sie leicht geändert werden können, wenn andere Bedingungen zutreffen.

Die folgende Tabelle stammt von der wunderbaren Website www.gaisma.com - bietet Solar- und Sonneneinstrahlung sowie Wind und weitere Informationen von einer Vielzahl von Websites weltweit.

Die erste Zeile = Sonneneinstrahlung = äquivalente Stunden voller Sonne täglich im Durchschnitt, Monat für Monat.
Der Höchstwert liegt bei durchschnittlich 6,04 „Sonnenstunden“ pro Tag im VII = Juli und der niedrigste Wert bei 1,50 Sonnenstunden pro Tag im Dezember.

Eine "Sonnenstunde" liefert 1000 Watt pro Quadratmeter.
So liefert zB ein 50-Watt-Modul bei 1,5 Sonnenstunden 50 x 1,5 = 75 Wattstunden Energie, wenn die Sonne entweder voll ein- oder ausgeschaltet ist.
Bei reduzierter Sonneneinstrahlung (Wolken, Schatten, Regen, Dämmerung, Nebel, ...) ist die Lichtintensität (natürlich) geringer.

Wenn die Lichtstärke abnimmt, kann eine Zelle höchstens proportional weniger Strom erzeugen, aber einige Zellen liefern bei niedrigen Pegeln besser Leistung als andere.
Die Leistung von monokristallinen Siliziumzellen verringert sich etwa proportional zur Lichtstärke und sie haben die beste Leistung pro Sonnenstunde aller üblicherweise verwendeten Technologien.

Die Effizienz hängt davon ab, was Sie ausgeben möchten, aber die besten Zellen haben eine Effizienz von über 20 % und eine Effizienz des gesamten Panels von 17 %, aber ein Ziel von 15 % - 15 % insgesamt ist angemessen. Bei 15 % 1 m^2 = 150 Watt und 1 Fuß^2 = etwa 14 Watt. Gehen wir erstmal von einem 20 W Panel aus.

Gaisma Chicago

Ein 20-W-Panel liefert im Dezember durchschnittlich 30 Wh/Tag und von Juni bis Juli 120 Wh/Tag. Bis das gespeichert und dann zum Betreiben des Verdichters verwendet wird, erhalten Sie vielleicht 50%.

Im Winter 30 Wh x 50 % = 15 Wh
Angenommen, der Verdichter verwendet einen 1/4-PS- oder ~= 200-Watt-Motor [tatsächlich: 1/6 PS, 130 Watt]
und ein Verdichtungszyklus dauert 10 Sekunden (beides habe ich d denke, sollte für einen einzelnen Mülleimer sehr, sehr ausreichend sein.).
200 W x 10 s x 1/3600 s/h = 0,555 Wh/Verdichtung - sagen wir 0,5 Wh.
Mit 15 Wh erhalten Sie also 15/0,5 = 30 Verdichtungen/Tag.

ABER das ist mit einem voll beleuchteten Panel, das so viel Chicago Wintersonne bekommt, wie es kann, wenn es verfügbar ist. Bei reduziertem Licht bekommen Sie weniger. Im Folgenden setze ich Verdichtungen/Tag in [[eckige Klammern]] unter der Annahme von 30 an einem guten Wintertag mit auf die Sonne gerichtetem Panel.

Ein heller bewölkter Himmel, an dem Sie den Sonnenstand nicht sehen können, aber es tut Ihren Augen fast weh, ihn anzusehen, kann sich 0,5 Sonnen (50.000 Lux) nähern [[15]]. Ein guter heller bewölkter Himmel, Sonne nicht offensichtlich und nicht blendend hell kann 20 % einer Sonne = 20.000 Lux [[6]] sein. Leicht bewölkt und in tief schattigen Wolkenkratzertälern usw. kann es von 10 % / 10.000 Lux nach unten gehen [[<= 3]].

Ich denke, die 200 Watt/10 Sekunden pro Verdichtung sind wahrscheinlich eher höher als nötig. 200 W = 20 kg.Meter/Sekunde. Bei etwa 50 % elektrisch zu mechanisch sind das etwa 10 kg Kraft über 10 Meter oder 100 kg über 1 Meter bei 10 Sekunden Betrieb. Sie müssten ziemlich patzigen Müll und einen großen Mülleimer haben, um dies zu benötigen - Sie können also möglicherweise 3 bis 5 x so viele Verdichtungen pro Tag wie oben erhalten.
dh 10 - 15 Verdichtungen an einem durchschnittlichen Wintertag an einem eher ungünstigen Standort.

Das Obige basierte auf einem 20-Watt-Panel. Ändern Sie die Größe nach Bedarf.

Ich sagte 50% Panel zur Ausgabe über Speicher.
Die Batterie hat eine Stromspeichereffizienz - sagen wir 85% für
Bleisäure und eine Spannungsumwandlungseffizienz = Vbattery out / Vpanel_rated.

• Bei Verwendung einer Blei-Säure-Batterie (am häufigsten) liefert ein Panel mit einer Nennspannung von 18 V (normalerweise) eine Leistung von der Batterie mit ~ ~ 12 V, sodass der Startvorgang zu 2/3 effizient ist und die aktuelle Ladeeffizienz von LA gut ist, aber nicht 100%, also sagen wir 2 / 3 x 85 % = ~ 57 %. Fügen Sie einige Verdrahtungs- und Verbindungsverluste hinzu, und Sie haben ~ = 50% Panel zur Ausgabe.
  [Aktuelle Batterie: 12 Volt. Typ nicht spezifiziert, aber verwendeter Wortlaut deutet auf Bleisäure hin.]

Eine Blei-Säure-Batterie wird nur angenommen, um ein Gefühl für die Lade-/Entladeeffizienz zu bekommen. Es gibt viele andere Faktoren bei der Wahl der Batterie, aber der wichtigste ist wahrscheinlich der Betriebstemperaturbereich. Bei Minusgraden funktioniert keine der "traditionellen" Batterien wirklich gut.
Wenn die niedrigsten Lebenszykluskosten plus Betrieb in einem breiten Temperaturbereich und eine effiziente Nutzung des PV-Moduls erwünscht sind, dann ist Lithium-Ferro-Phosphat (LiFePO4) die Batterietechnologie der Wahl. Der einzige Faktor, der dazu führen kann, dass es nicht ausgewählt wird, sind die Anschaffungskosten. Die Massen- und volumetrischen Energiedichten sind niedriger als bei LiIon und bei Top-NimH-Batterien, aber das spielt in dieser Rolle keine Rolle.

Gaisma Chicago

Verwandtes Material:

"Annahmen"

Eine Benutzerfrage zeigt ein Missverständnis des technischen Konzepts und der Implikation von "Annahmen".
Ein Kunststudent sagte ...

Sie machen unnötige Annahmen über das System ...

Das ist extrem wichtig.
Eine "Annahme" ist per se keine Einschränkung, sondern die Zuordnung eines Anfangswerts zu einem Gleichungssatz.

„Eine Annahme zu treffen“ bedeutet NICHT, einen Wert in Stein zu fassen, sondern genau das Gegenteil – es bedeutet zu sagen „dies ist der Wert, den wir verwenden, aber Sie möchten ihn vielleicht variieren, je nachdem, welche Parameter als wichtig erachtet werden“ usw. Die Initiale „Annahmen“ zugewiesene Werte sollten nicht zufällig sein, sondern es wird erwartet, dass es sich um die besten verfügbaren technischen Schätzwerte handelt, die auf bekannten Daten und Bedingungen basieren.

Wenn Sie etwas einen Wert zuweisen können UND wenn das Variieren dieses Werts das Ergebnis beeinflusst, ist dies nicht "unnötig". Wenn Sie etwas weglassen, das ein Ergebnis beeinflussen kann, um „die Dinge einfacher zu machen“, riskieren Sie, sie, wie Einstein warnte, „einfacher als sie sein können“ zu machen. Es kann sein, dass eine Variable potenzielle Auswirkungen hat, die Lösung jedoch unempfindlich genug ist, dass sie als Konstante belassen oder in andere Berechnungen einbezogen werden kann. Hier kann das Volumen des Mülleimers als unwichtig eingestuft werden, NICHT weil es das Endergebnis nicht beeinflusst, sondern weil alle Beteiligten ein allgemeines Gefühl für die Bandbreite der Größen haben, die ein Mülleimer annehmen kann. Meine Leistungs- und Energieschätzungen enthalten eine implizite "Annahme", dass wir es zB nicht mit einem 14-Kubikmeter-Müllcontainer zu tun hatten.

Indem Sie Faktoren identifizieren, die das Ergebnis beeinflussen, und explizite Werte zuweisen, machen Sie Ihre Antwort sinnvoll flexibel und ermöglichen es, ihre Grenzen zu bestimmen. Indem Sie mögliche Faktoren ungenannt lassen, halten Sie sie für unwichtig. Wenn Sie feststellen, dass Sie Faktoren eingeschlossen haben, auf die das Ergebnis nicht anspricht, werden sie einfach als Konstanten zugewiesen.

Lassen Sie uns die "Annahmen in meiner Antwort untersuchen und sehen, welche "unnötig" sind.

Hängt davon ab, wie viel Sonne es bekommt,
wie groß die Platten sind und
welche Technologie sie verwenden und welche
Energie für die Müllverdichtung benötigt wird.

4 Punkte. Alle sind Schlüssel. Variieren Sie erheblich, und das Ergebnis variiert entsprechend. Nächste ...

Bei einem monokristallinen 20-W-Silizium-PV-Modul und
einer Blei-Säure-Batterie
würden Sie an einem schlechten Standort (in Bezug auf die Sonne) in Chicago mitten im Winter an einem durchschnittlichen Dezember- oder Januartag wahrscheinlich 10-15 Verdichtungen / Tag erhalten. Für alle außer 2,5 Monate im Jahr würden Sie 2+ x so viel bekommen.
Das klingt nützlich.

All dies ist eine Aussage - sie basiert auf den folgenden Berechnungen. Ein 20-Watt-Panel ist die Art von Größe, die auf Verkehrszeichen und ähnlich im typischen Stadtgebrauch zu sehen ist. Bleisäure ist die Batterietechnologie der Wahl für den industriellen Einsatz. Es ist nach den meisten Maßstäben nicht das Beste, aber es hat niedrige Kapitalkosten und einige andere Vorteile und es ist wahrscheinlich, was sie jetzt in den Mülleimern verwenden.

Die folgende Tabelle stammt von der wunderbaren Website www.gaisma.com - bietet Solar- und Sonneneinstrahlung sowie Wind und weitere Informationen von einer Vielzahl von Websites weltweit.

Die „Annahme“ hier ist, dass harte Daten über verfügbare Solarenergie „nützlich“ sein werden.

Die Bedeutung der Datentabelle wird erklärt. Umfang und Sprache richten sich an typische Seitennutzer.

...

Nehmen wir vorerst ein 20-W-Panel an
. Das basiert auf einem Erklärungsabschnitt.

Ein 20-W-Panel liefert im Dezember durchschnittlich 30 Wh/Tag und von Juni bis Juli 120 Wh/Tag. Bis das gespeichert und dann zum Betreiben des Verdichters verwendet wird, erhalten Sie vielleicht 50%.

Basierend auf bekannter realer Leistung.

Im Winter 30 Wh x 50 % = 15 Wh Angenommen, der Verdichter verwendet einen 1/4-PS- oder ~= 200-Watt-Motor und ein Verdichtungszyklus dauert 10 Sekunden (beides sollte meiner Meinung nach für einen einzelnen Müll sehr, sehr ausreichend sein Behälter.).

Mehr Annahmen. Angegeben, damit Benutzer sie ändern können. Basierend auf (meiner) Erfahrung aus der realen Welt, aber klar formuliert, damit jeder sie ändern kann.

200 W x 10 s x 1/3600 s/h = 0,555 Wh/Verdichtung - sagen wir 0,5 Wh.
Mit 15 Wh erhalten Sie also 15/0,5 = 30 Verdichtungen/Tag.

Tatsächliche Berechnungen, damit Benutzer sehen können, wie Annahmen verwendet werden.

ABER das ist mit einem voll beleuchteten Panel, das so viel Chicago Wintersonne bekommt, wie es kann, wenn es verfügbar ist. Bei reduziertem Licht bekommen Sie weniger. Im Folgenden setze ich Verdichtungen/Tag in [[eckige Klammern]] unter der Annahme von 30 an einem guten Wintertag mit auf die Sonne gerichtetem Panel.

Das ist alles faktenbasiert.

Ein heller bewölkter Himmel, an dem Sie den Sonnenstand nicht sehen können, aber es tut Ihren Augen fast weh, ihn anzusehen, kann sich 0,5 Sonnen (50.000 Lux) nähern [[15]]. Ein guter heller bewölkter Himmel, Sonne nicht offensichtlich und nicht blendend hell kann 20 % einer Sonne = 20.000 Lux [[6]] sein. Leicht bewölkt und in tief schattigen Wolkenkratzertälern usw. kann es von 10 % / 10.000 Lux nach unten gehen [[<= 3]].

Fakten aus Erfahrung.

Ich denke, die 200 Watt/10 Sekunden pro Verdichtung sind wahrscheinlich eher höher als nötig. 200 W = 20 kg.Meter/Sekunde. Bei etwa 50 % elektrisch zu mechanisch sind das etwa 10 kg Kraft über 10 Meter oder 100 kg über 1 Meter bei 10 Sekunden Betrieb. Sie müssten ziemlich patzigen Müll und einen großen Mülleimer haben, um das zu brauchen -

Änderung der Annahme. Eindeutig erklärt. Klar begründet.

Sie können also etwa 3 bis 5 x so viele Verdichtungen pro Tag wie oben erhalten.
dh 10 - 15 Verdichtungen an einem durchschnittlichen Wintertag an einem eher ungünstigen Standort.

Neubewertung auf der Grundlage des oben Gesagten.

Das Obige basierte auf einem 20-Watt-Panel. Ändern Sie die Größe nach Bedarf.

...

Ich sagte 50% Panel zur Ausgabe über Speicher.
Die Batterie hat eine Stromspeichereffizienz - sagen wir 85% für
Bleisäure und eine Spannungsumwandlungseffizienz = Vbattery out / Vpanel_rated.
* Bei Verwendung einer Blei-Säure-Batterie (am häufigsten) liefert ein Panel mit einer Nennspannung von 18 V (normalerweise) einen Ausgang von der Batterie mit ~ ~ 12 V, sodass der Startvorgang zu 2/3 effizient ist und die aktuelle Ladeeffizienz von LA gut ist, aber nicht 00%, also sagen wir 2 /3 x 85 % = ~ 57 %. Fügen Sie einige Verdrahtungs- und Verbindungsverluste hinzu, und Sie haben ~ = 50% Panel zur Ausgabe.

Angaben basieren auf Erfahrungswerten.

Hmmm.

Wir scheinen am Ende zu sein.
Ich sehe nichts, was Sie riskieren möchten, wegzulassen.
Ich sehe keine Fummelei, Wunder etc.
Unsicherheiten? Sicher. Aber angegeben.
Wie viel Watt?
Wie lange ein Verdichtungszyklus?
Wie viele Zyklen pro Tag? ...

Wenn Sie konstruktive Möglichkeiten zur Verbesserung anbieten können, würde ich mich freuen, sie zu sehen.

Warum denkst du, dass es nicht funktionieren wird? Der einzige plausible Grund, der mir einfällt, ist, dass möglicherweise zu wenig Energie vorhanden ist, um den Motor im Kompressor anzutreiben. Aber wenn ich eine solarbetriebene Müllpresse entwerfen würde, würde ich Folgendes tun:

Ich würde mit einem Solarpanel beginnen, das eine Batterie auflädt. Eine gewöhnliche Blei-Säure-Batterie mit 7 Amperestunden wäre in Ordnung. Wenn die Batterie genug Ladung hat, um den Motor für einen "Kompressionszyklus" anzutreiben, tut sie genau das. Indem Sie warten, bis genügend Ladung vorhanden ist, können Sie sicher sein, dass der Kompressionszyklus abgeschlossen wird und keine der Mechanismen den Menschen im Wege stehen, ihren Müll wegzuwerfen.

Die Anzahl der „Kompressionen pro Tag“ ist durch die Größe des Solarmoduls und die Sonneneinstrahlung begrenzt. An einem bewölkten Tag wäre es weniger und an einem sonnigen Tag mehr. Nachts gibt es möglicherweise keine (es sei denn, eine ausgefeiltere Software spart etwas Energie für die Nacht). In einer Umgebung voller Wolkenkratzer würde das Aufladen länger dauern, aber es würde funktionieren.

Es muss kein Sensor vorhanden sein, der erkennt, wie voll der Müll ist oder wie viel Zeug hineingeworfen wurde. Lassen Sie es einfach komprimieren, wenn es die Energie dazu hat.

Aber hier ist die Sache: An einem bewölkten Tag oder nachts ist es möglich, dass sich der Mülleimer füllt, bevor genügend Energie für einen Kompressionszyklus vorhanden ist. Aber ich frage, na und? Irgendwann wird es komprimieren, und das ist immer noch besser als keine Komprimierung bei den altmodischen Mülleimern.

Dafür könnte irgendwann sogar eine winzige Solarzelle den Akku aufladen. Aber ein 15-Watt-Panel (15 Watt sind ungefähr 1 Quadratfuß Panel) sollte in der Lage sein, alle paar Stunden einen Kompressionszyklus zu erhalten. (Ich vermute.) Für Bereiche mit hoher Nutzung könnten Sie ein größeres Panel verwenden und ein kleineres für Bereiche mit geringer Nutzung.

Okay, ich bin letzte Woche von meinem College-Besuch (IU (Bloomington, In)) zurückgekommen und habe auch den BigBelly in der Innenstadt gesehen, also habe ich beschlossen, ein paar Hausaufgaben zu machen. bin dann auf diesen Beitrag gestoßen.

Dieses System entzieht der Sonne Energie, speichert sie aber in einer Batterie (wird nur bei Bedarf von der Batterie getrennt). Dieses Produkt wurde in verschiedenen Städten und in mehreren Klimazonen/Umgebungen wie Vail CO, Philly, PA, Boston, MA usw. eingesetzt. Es sammelt Energie, wenn Licht darauf trifft (wie es bei Solarpanels der Fall ist); Es sammelt Energie an bewölkten, regnerischen, verschneiten Tagen usw., sodass das Auffüllen der Batterie mit Energie kein Problem darstellt. Schauen Sie sich dies aus der Stadt Philadelphia an .

Außerdem habe ich herausgefunden, dass der BigBelly die Sammeldaten melden kann (sagen Sie, wann Sie Müll abholen müssen, geben Sie Statusberichte). Ich würde gerne die Ergebnisse oder das Fehlen von Ergebnissen in Chicago sehen, basierend auf dem, was andere Städte berichtet haben und was ich über Straßen und Santitation gemäß Websites / Artikeln herausgefunden habe.