الأربعاء، 2 نوفمبر 2011

مفاعل صغير بيتي للطاقة


أعمل بنفسك


مفاعل صغير  بيتي للطاقة

Fusion Jr. Home Energy Reactor




جوهريا يشتق هذا المفاعل البيتِي الصغير المستمد قوَّتَه مِنْ الفضلاتِ القابلة للاحتراقِ (مثل الورق و خشب و قصاصات الساحةِ الخلفية وحتى بَعض البلاستيكِ) ، حيث جاءت الفكرة من مِن قِبل "السّيد Fusion " كما رَأها  في الفلمِ" يَعُودُ إلى المستقبلَ الثّاني  Back to the Future II".

في الحقيفة ، إنّ الإمكانيةَ لتوليد الطاقةِ شيء عظيم ،، فهذه التقنيةِ كَانتْ تُستَعملُ لتَشْغيل العديد مِنْ السياراتِ أثناء الحرب العالمية الثانيةِ و إقترحتْ كمصدرَ طاقةِ نظيف للدول الناميةِ (ولتَزويد الغازِ لتَشْغيل الطبَّاخاتِ بشكل رئيسي).

هذه التقنية الخضراء التي تَشتقُّ القوَّةَ مِنْ مصدرِ وقود بديلِ والذي يُمْكِنُ أَنْ تبْنى بالمكوّناتِ المُنقَذةِ في الغالب من حولنا (حَسناً ، ولكن هذا لَيسَ كُلّ شيء).

تُحوّلُ وحدةُ Gasifier القمامة على نحو نظيف إلى غاز قابل للحرق يدَعى في أغلب الأحيان بـ "Syngas"أَو " "Woodgas،  ثمّ يُحرقُه فيَخْلقُ الحرارةً التي يمكن أن تُستَعملَ لطَبْخ الغذاءِ أَو أستخدام خلاياPeltier التي يُمْكِنُ أَنْ تُحوّلَ الحرارةَ مباشرة إلى الكهرباءِ.

إنّ التيارَ الكهربائي الذي ينتجَ بخلايا  Peltier  فيُرسَلُ إلى وحدة الشْحنُ ووحدة الشَحْن هذه تَشْحنُ بطارية الخزنِ القابلة للشحنِ.

تُجهّزُ بطاريةُ الخزنَ طاقةً الكهربائية لتشغيل مقوم عكسي للطاقة   Power Inverter ، المقوم العكسي للطاقة الكهربائية يمكن أن يُستَعملَ لإدارة وتشغيل العددِ الكهربائيةِ.

تعتمد الطاقةَ الدنياَ المتَوقّعه مِنْ وحدةِ واحدة على كم من خلايا Peltier مستعملة.
حيث تُساهمُ كُلّ خلية ببتوفير حوالي 3 واطِ من التيار المستمر.

الطاقة المحتملة مِنْ نظام  فيوجن الإبن هي أكثر بكثير من 2000 واط ، لكن تَسخير كُلّ  تلك الطاقةِ صعبة وخصوصاً من خلايا Peltier في كفاءة أقل مِنْ 3 % ، فالعدد بتقديراتِ الواطِية العاليةِ يُمْكِنُ أَنْ تُدارَ حتى في تلك المساهمةِ المنخفضةِ لأن الطاقةَ  مَخْزُونةُ في بطاريةِ للخزنَ.

لعمل ذلك أتبع الخطوات التاية:

الخطوة الأولى – أجلب علبة قهوة Get a Coffee Can

إنّ وحدةَ Gasifier هي إحدى أكثر المكوّناتِ الحاسمةِ لنظام فيوجن الإبن Fusion Jr.
تَجيءُ وحدةُ Gasifier في 3 أجزاءِ وهي:
 أ - (المدخنة Chimney).
ب - (الحاوية Housing).
 ج- (المفاعل Reactor).
وكُلّ جزء يأتي لوحده.
تُوْضَعُ النفايات من خلال المدخنةِ وتشعل بأستعمال قداحة.
تَبْدأُ النفاياتُ بالأشتعال و الأحتراق مع الأوكسجينِ المجهز من خلال الفتحاتِ في قاعدةِ الحاوية.
ينتقل الأوكسجينُ مِنْ خارج إلى الحاوية ، ثمّ إلى المفاعلِ من خلال الفتحاتِ الأوطأِ.
بينما ترتفع درجة حرارة وعندما تجهز نفايات أكثر ، فينقطع تجهيز الأوكسجينَ من الفتحات الأوطأ لأنسْدّادها بالجمرِ والرمادِ وبرميلِ الزبالة لَا يَعُود يحرق.
وتُسبّبُ درجاتُ الحرارة العاليةُ خَلْقُ "غاز سيان "Syngas الذي يَشْملُ على المادة القابلة للإحتراقِ وهي غاز أوّل أكسيد الكاربونَ وغاز الهيدروجين.
لا يحترق Combust غاز السيان Syngas بالرغم من أنَّ هناك درجة حرارةعالية بما فيه الكفاية ، حتى يَصلْ منطقةَ الإحتراقَ.
يحترق غازالسيان Syngas بالأوكسجينِ المجهّز من قبل سلسلة الفتحاتِ.
إنّ نتيجةَ هذا الإحتراقِ هو إطلاقُ غاز ثاني أكسيد الكاربونِ و بخار ماءِ  وحرارة.
عمليا تُحرقُ وحدةُ Gasifier القمامة بدون تلوثِ ودخانِ مفرطِ.
لسوء الحظ عندما يبدأ ُتشغّلُ   Gasifier يَستنفذُ وقود  Gasifier ، وأثناء شروطِ عاصفةِ يُنتَجُ دخان.
الـ  Gasifier سَيُزوّدُ حرارةَ إلى لغاية نِصْف ساعةِ بَعْدَ أَنْ يَخْمدُ اللهبَ.
يمكن إستعمال علبة قهوة أو علبة بزاليا أو علبة كوكي صغيرة لعمل هذا التشكيل لَكنَّ يُمْكِنُ أَنْ تُجرّبَ إعداداتِ مختلفة أخرى ، وإثقبْ الفتحاتَ كما هي مبينة في التخطيطَ.
تُزوّدُ الفتحاتُ الأكثرُ أوكسجينُ أكثرُ وهكذا حرق أفضل ، بينما الفتحات الأقل تَسْمحُ لإحتراقِ أكثرِ جزئيةً التي هي مطلوبة لتشكيلِ الغازِ.

الخطوة الثانية – الحصول على بعض خلايا Peltier  (من السوق أو من على الإنترنت)

إحصلْ على بعض خلايا Peltier من على الإنترنت.
تَستعملُ خلايا Peltier كثيرآ تقنية شبهِ موصل مثل الخلايا الشمسيةِ القياسيةِ.
يُحوّلُ شبه موصلان المُسْتَقْطبانُ حرارةً المسلطة عليهما إلى تيارِ كهربائيِ.
طبيعياً حرارة أعظم يعني أنتاج تيار كهربائي أكثر.
فأي مجموعة مِنْ 10 خلايا Peltier يُمْكِنُ أَنْ تُشتَري بـ 70$ كحد أعلى وربما يكون أقل.
خلايا Peltier تَستعملُ في أغلب الأحيان في تطبيقات التدفئة والتَبريد و الحماية الكاثودية (الخلايا الحرارية) ، لأن متى يمر التيارَ من خلالِ خلية  Peltier ، فجانب واحد من الخلية يُصبحُ حاراً، ويُصبحُ الجانبَ الآخرَ باردآ.
إلى حد كبير يُوصي بأن يوضع المبرد (Heat sink) في الجانبِ المعاكسِ لخليةِ Peltier (الجانب الذي لا يَمْسُّ وحدة فييوجن الإبن) ، وهذا يَسْمحُ لتَبريد أعظمِ.
في بَعْض الحالاتِ ، يمكن أستعمال مراوح أَو حتى ثلج للتبريد كي لا تتْركُ خلايا  Peltier  لتُصبحُ حارةَ جداً أَو هي سَتذُوب مع ذلك!
وَضْع الخلايا بصورة مضبوطة للحصول على درجة الحرارة المثالية القصوى لذا تستخدم أشرطة الألمنيوم لربط الخلايا.
فإذا كنت لا تَرغب بإسْتِعْمال خلايا  Peltier، يمكن أن تستعمل تقنية أخرى مثل المكائن البخاريةِ الصغيرةِ أَو محرّكاتِ Stirling .
فكلاهما يمكن أن ينتج طاقة كافية لشحن البطاريات و الكفية لتشغيل العدد الكهربائية الصغيرة.


الخطوة الثالثة – أحصل على بعض الوقودِ وأعمَلُ بَعْض الإختباراتِ

بداية ، إختبارات يجب أنْ تُعْمَلَ لضمان بأنّ الوحدة تُغزّزُ بشكل صحيح.
لهذا، يُدخلُ وقوداً صلباً ، فحم حار ، و/ أَو قليلاً مِنْ وقودِ مصباح Tiki torch fuel إلى الوحدةِ.
الوحدة يَجِبُ أَنْ تُنتجَ لهب نيظّفُ وبلا دخان.
وهذا يشيرَ إلى  وجود "غاز عضوي  "Biogas .
لهذا أقترحت هذه التقنيةِ  كمصدر وقود للدول الناميةِ وكَانتْ تُستَعملُ لتشغيل السياراتِ أثناء الحرب العالمية الثانيةِ.
 

الخطوة الرابعة – ربط خلايا Peltier

يمكن عمل وحدة أكبر، في هذا المثالِ ، وَضع ثلج لتَبريد الصواني حول الوحدةِ لميل حرارةِ أكبرِ.
فخلايا Peltier محصورة فعليا بين الصواني وGasifier.
الصمغ نموذجياً لا يَعْملُ بسبب ميلِه لذَوَبان أَو إحتِراق. شريط ألمنيومِ يَعْملُ عظيماً!



الخطوة الخامسة – البطاريات و المقوم العكسي و الشاحن  Battery, Inverter, and Charger
الآن وبعد توفر مصدر للطاقة الكهربائية سنَحتاجُ لتَطبيق بَعْض الطرقِ لخَزْن القوَّة الكهربائية القادمةِ.
سَنَحتاجُ إلى بطارية قابلة للشحن  جهد 12 فولط وشاحن بطاريات متنقل و مقوم عكسي وهي كلها متوفر بالسوق و يجب توفر جهاز قياس فولط ميتر لمراقبة شحن البطارية.
عادة المقومات العكسية تنتج التيار المتناوب على شكل Square wave وليس على شكل Sine waveويتم تعديل و تشذيب الشكل الأول ليكون على شكل Sine wave منتظم بواسطة ألكترونيات مضافة للمقوم العكسي.
تقاس سعة البطاريات "بساعة أمبير Ampere Hour " في حالتِنا يُمْكِنُ أَنْ نخمّنَ كم عدواطَ يُمْكِنُ أَنْ يُشغّلَ البطارية لساعةِ وتَستعملُ لذلك الصيغة التالية:
(كفاءة %) * (12) * (ساعات أمبيرِ)
 أي
  (efficiency %)*(12)*(amp hours)
يمكن ببساطة ربط الشاحنة والمقوم العكسي بالبطارية وربط جهاز الفولتميتر إلى البطارية مع مراعات القطبية.
بكُلّ مكوّناتِ الشَحْن هذه يُمْكِنُ لوحدة الفيوجن الإبن Fusion Jr  حتى  أَنْ تَستبدلَ اللوحة الشمسية لتَزويدمخرج كهربائي صالح للإستعمال.


وذلك هو كُلّ الموضوع!


مهند الشيخلي ... muhannad alsheikhly

ليست هناك تعليقات: