Was ist für ein Fahrzeug der effizienteste Weg, um Energie aus verschiedenen Eingängen zu speichern?

Später vielleicht mehr. Schnelle Gedanken:

Verschiedene elektrische Eingänge über einen MPPT-Konverter (Maximum Power Point Tracking) in eine LiFePO4-Batterie (Lithium-Ferro-Phosphat) sind normalerweise wahrscheinlich die effizienteste und kostengünstigste Art, elektrische Energie zu speichern. Siehe Ende für MPPT-Kommentar.

Der bürstenlose DC-Motorantrieb ist ein Spitzenkandidat für Antriebseffizienz mit Rückgewinnung von "Bremsenergie" zurück in die Batterie, wo angemessen.

Stirlingmotoren sind großartig, aber aus Kosten- oder Massendichte- oder Volumendichtegesichtspunkten in realen Lösungen wahrscheinlich nicht praktikabel.

Die Energieumwandlung aus minderwertigen Wärmequellen wie Temperaturdifferenzen ist aufgrund der Carnot-Effizienzgrenze von (Delta-Temperatur) / (Maximaltemperatur) äußerst ineffizient, wobei die tatsächlichen Wirkungsgrade ein Bruchteil davon sind. Sehr niedrige % :-(. Dies kann für statische Anwendungen in Ordnung sein, bei denen es viel wichtiger ist, freie Energie zu erhalten als Gewicht, Kosten oder Größe.)

Brennstoffzellen haben ihren Platz, aber Wasserstoff ist schwer zu handhaben und die Technologie, ihn kompakt zu nutzen, befindet sich noch in der Entwicklung. Seine sehr geringe Massendichte und hohe Diffusionsraten und andere Faktoren machen es zu einer unwahrscheinlichen Lösung in kompakten tragbaren Speicher- und Stromversorgungsanwendungen. Methanolzellen können höhere Energiedichten haben, eignen sich aber noch nicht als Speicherlösungen.

LiFePO4-Batterien können Energie mit einem Wirkungsgrad von > 90 % speichern, haben eine sehr gute, aber nicht hervorragende Dichte im Vergleich zu den allerbesten Batterietechnologien und haben gute Lebenszykluskosten (aber höhere Anschaffungskosten als zB Blei-Säure). Blei-Säure kann bei der Umwandlung extrem gut sein Effizienz mit Sorgfalt und hat niedrigere Anschaffungskosten, ist aber langfristig höher als LiFePO4. Verschiedene andere LiIon-Speichersysteme sind energetisch nicht so gut wie LiFePO4, haben aber höhere Energiespeicherdichten.

„Einfach paddeln“ hat seine Berechtigung, kann aber überbewertet werden :-).

@ Rocketmagnets Vorschlag eines Segels ist sogar noch besser als er vorschlägt. Ein praktisches Segel für ein Kajak kann von bescheidener Größe sein und kann sehr praktisch sein und eine sehr gute Motivationsquelle auf Seen und im Meer bieten. Möglicherweise benötigen Sie den Status eines Erhabenen Großmeisters, um ihn über einem Klasse-2-Schnellboot zu verwenden - aber das kann auch für Trolling-Motoren gelten ;-).

Der Vorschlag von Rocketmagnet, im Stillstand fließendes Wasser als Energiequelle zu verwenden, ist ebenfalls gut (und hängt mit meinem Kommentar zur Bremsenergie und Regeneration zusammen). Die potentielle Gesamtenergie in fallendem Wasser ist mgh = Masse x Schwerkraftkonstante x Kopfhöhe ~= 10 Watt pro Kilogramm.Meter/Sekunde oder etwa 12 Watt pro Gallone.Fuß/Sekunde. Die extrahierbare Energie beträgt wahrscheinlich etwa 10 % davon in einer tragbaren Propellersituation.
Von wahrscheinlicherem Interesse ist die Energie aufgrund der Geschwindigkeit = 0,5 xmx V^2.
Unten -
Dichte = kg/m^3
V = Meter/Sekunde. 1 m/s ~= 2,2 mph,
Fläche = Requisitenfläche in Meter^2

Masse/Sekunde = Stützfläche x Geschwindigkeit x Dichte, also
Leistung bei 100 % Umwandlung = ~ 500 x V^3 x A Watt. V in Meter/Sekunde. 60 % dieses Maximums sind nicht abgeführt.
Nahezu 100 % davon in hervorragendem Design geleitet.
Sagen wir 20 % oder so in der realen Welt. Also
Leistung ~= 100 x A x V^3 Watt.

Nur interessant: Die obige Formel funktioniert aufgrund des Dichteunterschieds auch für Windkraftanlagen mit einem Faktor von etwa 1000 x weniger Leistung pro Fläche für Luft.

Das Mitführen einer kleinen Windkraftanlage mit ausklappbaren Flügeln für den Einsatz im Stillstand kann sinnvoll sein. Die Verwendung in einem Kajak in Bewegung erfordert erneut den Status eines Großmeisters.

MPPT

Wikipedia über MPPT

Man sagt:

• Maximum Power Point Tracking (MPPT) ist eine Technik, die netzgekoppelte Wechselrichter, Solarbatterieladegeräte und ähnliche Geräte verwenden, um die maximal mögliche Leistung von einem oder mehreren Solarmodulen zu erhalten.[1] Solarzellen haben eine komplexe Beziehung zwischen Sonneneinstrahlung, Temperatur und Gesamtwiderstand, die einen nichtlinearen Ausgangswirkungsgrad erzeugt, der als IV-Kurve bekannt ist. Es ist der Zweck des MPPT-Systems, die Leistung der Zellen abzutasten und den richtigen Widerstand (Last) anzulegen, um die maximale Leistung für alle gegebenen Umgebungsbedingungen zu erhalten.[2]

MPPT 2 Seite Einführung nützlich.

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MPPT ist bei vielen Energiequellen nützlich.
Eine hervorragende Vorstellung davon ist, dass es sich um ein elektronisches Getriebe handelt, das Strom und Spannung an Eingang nimmt und eine andere Spannung und einen entsprechenden Strom ausgibt, so dass

• Vout x Iout = Vin x Iin x K

wobei K die Konzessionseffizienz ist.
Für einen bestimmten Satz von Betriebsbedingungen passt MPPT den effektiven Lastwiderstand und damit die Spannung und den Strom so an, dass die maximale Leistung erzielt wird, und passt die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom an das Zielausgangsgerät an.
Ein Beispiel wäre ein kristallines Silizium-PV-Panel (= Photovoltaik = Solarpanel) nach Industriestandard mit nominell 12 V, das eine 12-V-Blei-Säure-Batterie auflädt. Ein Stanradd-Panel hat 36 Zellen und eine Ausgangsspannung in voller Sonne von 18 V oder mehr. Am Spitzenleistungspunkt (der MPP, den MPPT verfolgt) beträgt die Spannung UNGEFÄHR 15 V, aber dies variiert mit der Zelleffizienz, der Sonneneinstrahlung (Sonneneinstrahlung), dem Alter des PV-Moduls, der Sauberkeit des Glases, den atmosphärischen Bedingungen und mehr. Die Batterie kann optimal bei einer Spannung von etwa 10 V (eher Vaterbatterie) bis 14 V+ (bestimmte Spezialmodi) geladen werden. Der MPPT-Controller passt diese unterschiedlichen Spannungs- und Strompegel an. Wenn die Batterie am besten bei 12 V geladen wurde und der MPP des PV-Panels bei 15 V lag, dann beträgt die Effizienz der PV-Energienutzung 12 V/15 V = 80 %, wenn die beiden nur miteinander verbunden werden. Die 20 % Zuschlag gehen verloren.

LiFePO4:

Lange Lebensdauer, guter Temperaturbereich, hervorragender Stromladewirkungsgrad, sehr guter bis sehr guter Energieladewirkungsgrad, relativ robust. relativ flacher Spannungsbereich, ausgezeichnete Leistung bei hohen Temperaturen, akzeptabel bis gute Leistung bei niedrigen Temperaturen, niedrigste Gesamtlebenszykluskosten aller Batterien.

Dies gilt z

Ich hätte gedacht, dass deine besten Energiequellen 1. rauschendes Wasser, 2. Wind, 3. die Sonne sind. Alles andere, wie Temperaturunterschiede, wird eine LED mit Strom versorgen, und das war es auch schon.

Fließendes Wasser enthält eine riesige Menge an Energie, die Ihnen zur Verfügung steht, wenn Ihr Kajak angehalten wird. ZB wenn Sie sich in einer Stromschnelle an einem Felsen festhalten oder wenn Sie das Boot für die Nacht festgemacht haben.

Mein Vorschlag wäre ein LiFePO4-betriebener bürstenloser Motor, der mit einem Propeller verbunden ist, der aus dem Wasser gehoben werden kann, um den Luftwiderstand beim Paddeln zu verringern. Wann immer Sie anhalten, tauchen Sie es ins Wasser und lassen Sie es die Batterie aufladen. Wenn Sie müde sind, fahren Sie mit dem Motor weiter.

Verwenden Sie das gesamte Kajak als Propeller. Ich weiß nicht viel über Hydrodynamik, aber ich bin mir sicher, dass ich von Kajaks gehört habe, die unter Wasser gezogen und herumgewirbelt werden. Ich weiß nicht, ob Sie ein solches Ereignis leicht orchestrieren könnten, aber stellen Sie sich vor, wie viel Energie dort verfügbar ist!

Schlagen Sie auch ein flexibles Solarpanel auf das Kajak, um es zusätzlich aufzuladen.

Befestige einen computergesteuerten Kite am Boot, um eine enorme Geschwindigkeit zu erreichen, aber nur, wenn du dies auf einer großen offenen Wasserfläche machst.

Das Sammeln aus der Wasserbewegung wird Sie verlangsamen - verlieren Sie Energie durch das Gewicht von Batterien, Generator, verlieren Sie etwas Energie im Speicherprozess und verlieren Sie dann auch mehr Energie im Nutzungsprozess durch Wärme. Sie machen es sich also nur schwerer .

Anstatt mit all dem Blei und Eisen in die Pedale zu treten ... einfach paddeln. weniger Arbeit.

Das Speichern von Sonnenenergie verlangsamt Sie durch das Gewicht von Solarmodulen und Batterien und verliert auch Energie beim Speichern und Verwenden. Besser auch ohne.

Ich glaube, alles, was Sie tun, verschwendet mehr menschliche Energie, anstatt es Ihnen leichter zu machen. Es sei denn, Sie verwenden eine Art Kraftstoff wie Benzin (was nichts Neues ist).

Eine Sache, von der ich weiß, dass sie für solche Dinge gut wäre, an die ich dachte (wenn wir über ein Fahrzeug / keine Boote sprechen), wäre die Verwendung von Generatoren für Bremsen an Ihrem Auto, um einen Kondensator aufzuladen, der beim Zurückbeschleunigen helfen würde Reisegeschwindigkeit.

Normalerweise werden Sie also langsamer und Ihr gesamter Schwung wird als Wärme in Ihren Bremsbelägen abgeführt. Dies würde den Erzeugungsprozess nutzen, um Sie zu verlangsamen, während die gesammelte Energie in einem Kondensator gespeichert wird ein Elektromotor, der beim Beschleunigen hilft und eine Tonne Benzin spart.

Es kann Energieverschwendung sein, einen Weg zu finden, Energie für ein Kajak zu speichern. Es gibt viel mehr Faktoren zu berücksichtigen als die Effizienz, die die oben vorgeschlagenen Lösungen in mindestens einem praktischen Sinn versagen.

1) kosten

2) Größe

3) Gewicht

4) Sicherheit

5) Wartung

6) technisches Know-how zu verwalten

7) Entwicklungskosten

8) Wasserschaden

9) Salzschäden

10) Thermische Probleme

11) Diebstahl oder Versicherungshaftung

12) andere Risiken

Ich könnte einen elektrischen Trolling-Motor in Betracht ziehen, denke aber, dass das Geld besser dafür ausgegeben wird, ihn länger zu machen, um die Paddeleffizienz zu erhöhen.

Bye the bye Wasserstoffgeneratoren verbrauchen mehr Energie, als sie mit herkömmlichen Methoden erzeugen.