Alternative energetice - experimente: constructie

Episodul 20 al seriei alternativelor energetice inceputa aici. Explicam in episoadele trecute conceptul de EROEI, de bani ca simpla eticheta a produselor obtinute cu ajutorul energiei, ca si de relatia dintre randament si cost. Am trecut apoi la variantele oficiale incercand sa atrag atentia asupra capcanelor subventiei, plimbatul costului energetic si furatul propriei caciuli. Am continuat cu alte aspecte ale problemelor energetice ce apar dupa momentul producerii acesteia, anume transportul si stocarea. Dupa nitzica teorie, am trecut sa detaliem problema stocarii in cazul bateriilor din autoturismele electrice, vorbind despre fabricarea si despre incarcarea acestora. Am adaugat apoi cateva completari si lamuriri la cele deja discutate, pentru ca ulterior sa trecem la un studiu de caz in ce priveste eolienele. Spuneam apoi in articolul dedicat hidrogenului despre faptul ca am devenit la un moment dat pasionat de experimentari pe tema aceasta. Am pus pentru introducere un primul interviu, am adaugat un al al doilea pentru lamuriri suplimentare si am facut ulterior o scurta recapitulare. Trecem azi la partea de constructie a unui astfel de sistem pentru cei curiosi sa experimenteze cu asa ceva.

Diverse variante

La capitolul constructie e mult de povestit. Sa facem intai o scurta lista cu experimente bazate pe obtinerea hidrogenului din apa, asa-numitul HHO, gaz brown sau hydroxy :

1. Cele mai multe sisteme, borcane de vanzare si cutii de pe youtube, folosesc electroliza bruta eventual si ceva electrolit. De aici randamentul slab.
2. Metoda Stanley Meyer - tevi inox, bobine, generator de impulsuri PWM, ca varianta a ei intalnim circuitul Dave Lawton, replicat si de ravi din India
3. Metoda Bob Boyce - voltaj mic pe celula, electrolit, celule multe, placi de inox, o singura bobina si 3 frecvente diferite, cu varianta Les Banki
4. Metoda "tesla" - descarcare electrica in apa, doar 2 electrozi, voltaj foarte mare, amperaj infim
5. Metoda "alaskastar" - electrozi de nichel care se consuma, productie imensa de hidrogen
6. Spark Plug Intensifier - cresterea voltajului pe bujie care efectueaza electroliza vaporilor de apa si combustia lor direct in cilindru
7. Metoda calefactiei utilizata de romanul Rusetel
8. Metoda de electroliza chimica a lui Daniel Dingel
9. Metoda chimica a lui Steve Ryan

Diverse modele de celule: placi in serie si/sau paralel, tevi concentrice, dry cell (doar placi si garnituri), joe cell (cilindre concentrice), moe-joe cell (sfere concentrice), shell (scoica), DallasGoldBug twister (cupe de inox rotite), mrgalleria G cell (tabla inox rulata), double helix (tabla inox spirala). Asta e doar un cuprins scris asa, din cap, dar fiecare metoda are pagini intregi de documentatie si pe langa astea mai sunt N metode. Care mai de care mai reala sau falsa, mai scumpa sau mai ieftina, mai greu sau mai usor de reprodus.

Am inceput initial pe varianta cu tevi a lui Stan Mayer unde am folosit circuitul PWM Dave Lawton dar nu am atins randamentul obtinut de Ravv. Iar cum tevile nu generau suficient gaz am trecut la varianta cu 100 placi de inox in carcasa de plastic alimentate la 200V CC dupa un model al lui Bob Boyce. Am incercat chiar si bobinele recomandate de acesta, dar fara prea mult succes pana in acest moment. Ulterior am facut un design pentru o celula mai mica pe acelasi principiu, insa cu doar 2 grupuri de 8 placi alimentate la 12V sau 24V in serie sau paralel. Urmatorul design voi incerca cel mai probabil o celula de tip dry cell, in care constructia se face doar cu placi de inox si garnituri, fara carcasa.

Pentru a vedea colectia proprie cu jucarii construite de-a lungul vremii puteti intra aici: Galerie Flavian

Carcasa

La varianta de 100 de placi carcasa se recomanda sa fie construita din doua materiale. Polietilena (PET) este maleabila si se pot taia usor canalele de fixare a placilor in ea fara a fisura, dar nu se poate lipi si nu ofera rigiditate. De aceea la exterior se recomanda plexiglas care ofera rigiditate si se lipeste usor. La celulele mici, de maxim 20 de placi se pot realiza canalele direct in plexiglas daca acesta e suficient de gros. Se recomanda grosimi de aprox 1 cm la PET si cam 1,5-2 cm la plexiglas. Daca se merge pe inox de 1,5 mm grosime santurile trebuie taiate la distanta de 4.5mm intre ele pentru a obtine cei 3 mm recomandati intre placile succesive.

Se gasesc blaturi de PET (talere) si plexiglas de pana in 5 mm necesar la booblere la metro sau bricostore. Pentru plexiglas mai gros de 1 cm sunt firme specializate care ofera asa ceva direct la dimensiunile necesare. Tot la o firma specializata e nevoie sa mergeti si pentru taierea canalelor cu o masina CNC. Cel mai simplu e sa cautati o firma de panouri publicitare la care sa mergeti cu un desen in corel in urma caruia vor executa ei taierea sloturilor. Placile trebuie sa intre in sloturi cat mai fix, atat cat nivelul apei sa se poata echilibra dar sa nu existe scurgeri prea mari de curent. Preturile sunt destul de ieftine la PET, de ordinul sutelor de mii. Plexiglasul si canalele sunt ceva mai scumpe, de ordinul milioanelor.

Elementi

Placile sunt realizate din inox de o grosime suficient de mare cat sa nu se deformeze si sa ramana o distanta uniforma intre suprafata a doua placi succesive. Doua placi succesive formeaza un element, iar voltajul recomandat este un pic sub 2V per element. De exemplu o celula cu 8 placi are 7 elementi si se alimenteaza la aprox 13V cat are o baterie auto. Alimentarea se cupleaza doar la prima si ultima placa, folosindu-se doar elemente din inox aflate sub nivelul lichidului.

Spuneam in articolul precedent ca se recomanda folosirea electrozilor din inox de calitate superioara 316L care contine si molybden, in locul clasicului 304L din care se fac chiuvetele de bucatarie si care contine doar un amestec de Nichel-Crom. Cu aceeasi cantitate de energie se produce mai mult gaz si totodata gazul produs este de calitate superioara. Ce-i drept, inoxul 304L este mai ieftin si mai usor de gasit pentru primele experimente. Ca sa va faceti o idee de cost, am luat 100 placi gata debitate 1.5x140x140mm calitate W1.4301 la un pret de 7.5 RON/buc + TVA. E bine sa nu se utilizeze placi mai inalte de 25 cm pentru ca ar obstructiona astfel iesirea bulelor de aer si rigiditatea celulei ar avea de suferit.

Elementii trebuie bine curatati de grasime si se recomanda un smirghel cat mai abraziv pentru crearea de zgarieturi pe verticala si orizontala. Acestea ajuta la desprinderea mai buna a bulelor de gaz ce se formeaza la suprafata placilor. Unii prefera chiar taierea de sloturi in placi dar este discutabil daca pierderile datorate scurgerilor de curent prin sloturi sunt acoperite de productia crescuta de gaz. Ulterior are loc rodajul, adica celula se lasa la functionat timp de cateva ore pentru ca elementii sa se curete si sa se depuna pe una din suprafete un strat protector. Apa se schimba la cateva ore deoarece aceasta se inroseste datorita ruginei sau murdariei care iese din placi.

Asa cum spuneam, la celulele dry cell este eliminata necesitatea carcasei de plastic. Aveti tot in galerie un link in care se prezinta realizarea unui dry cell. Limitarea acestora e data de numarul de placi, fiind cam greu sa construiesti celule dry cell cu mai mult de 20 de elementi. Astfel, e necesar un amperaj mare, pentru ca nu se poate folosi un voltaj ridicat. Apa circula altfel si se poate folosi o distanta si mai mica de 1 mm deoarece bulele sunt antrenate de circulatia electrolitului.

Masuri de precautie

Ca elemente de siguranta se recomanda booblere si arestoare de flacara. Booblerele pot fi niste cutiute de cativa cm construite din plexiglas subtire de 5 mm sau niste filtre in genul celor de la centralele de apartament. Arestoarele nu sunt precum cele folosite la sudura cu acetilena, ci se confectioneaza simplu dintr-un tub umplut cu calti metalici de cupru. Se folosesc cam 2 booblere si un arestor pe traseul de la celula la flacara de sudura sau motorul auto.

Soda caustica folosita ca electrolit trebuie manevrata cu atentie deoarece aceasta poate arde usor pielea sau ochii mai ales atunci cand e concentrata. Se recomanda utilizarea de manusi si dizolvarea unei cantitati de soda in prelabil intr-un borcan de apa rece. Soda se gaseste la orice metchim si se adauga in functie de necesitati la amestec, odata cu concentratia acesteia creste curentul si poate fi scazut voltajul care supraincalzeste celulele daca trece de 2V.

Motoare si electronica

Pentru folosirea celulelor pe autoturisme, se utilizeaza in general electronica PWM care genereaza impulsuri de curent continuu la anumite frecvente. Astfel se poate controla debitul gazului produs fara modificarea voltajului sau concentratiei in timpul mersului. Legenda zice chiar ca in unele cazuri cu ajutorul unui PWM se poate atinge o frecventa de rezonanta la care moleculele de apa se sparg cu un consum mult mai redus de energie. Este motivul pentru care am incercat achizitionarea unui generator de semnale pentru a experimenta si pe partea aceasta.

Precautiile necesare instalarii unui sistem HHO pe auto sunt si mai importante decat in cazul experimentelor casnice, iar sistemul trebuie sa fie unul fiabil. Desi motoarele cu scanteie pot functiona cu pana la 100% HHO fara modificari, se recomanda totusi unele ajustari. In primul rand, autoturismele mai noi au senzorul de oxigen care este zapacit in momentul in care HHO este introdus impreuna cu aerul. Se folosesc astfel niste montaje EFIE pentru a elimina aceste probleme.

In cazul motoarelor pe carburatie e mai simplu, iar aici se poate merge pe 100% HHO dupa cum ati vazut in filmuletele respective. Avand in vedere insa ca explozia hidrogenului e mult mai rapida decat a benzinei, se recomanda intarzierea aprinderii pentru o mai buna functionare. De asemenea ar fi mai util obtinerea unei presiuni mai mari, deoarece hidrogenul suporta compresii puternice fara sa se auto-aprinda. Din acest motiv, aditivarea de hidrogen la motoarele diesel a dat in general rezultate mai bune. Au fost chiar experimentatori care au incercat utilizarea 100% HHO pe motoare diesel, inlocuind bujiile incandescente cu niste bujii pe scanteie. Experimentul a reusit, dar trepidatiile motorului erau foarte puternice, iar masina tremura mult mai tare decat in cazul unui diesel normal.

In acest moment eu incerc modificarea aprinderii la motorasul generatorului electric pe benzina. Pentru aceast tip de experimente se recomanda motorase pe benzina in 4 timpi la care sa se faca eliminarea scanteii suplimentare si posibilitatea reglarii avansului. Ma distrez acum cu montarea unor roti demultiplicatoare cu care sa elimin "waste spark" si a unui delcou cu care sa reglez avansul. La un moment dat ma gandeam si la un motor de Tico sau Matiz pe care s-ar putea reusi un 100% HHO la relanti cu cei 14LPM produsi de celula mare. Pe un motor 1.4 de solenza si un 1.6 cu carburator gazul s-a dovedit insuficient, ducand doar la o scadere a noxelor si o crestere a turatiei motorului care murea atunci cand se taia alimentarea cu benzina.

Minunea

Ce inseamna o minune ? Inainte de a va ura spor la treaba, as vrea sa va puneti intai aceasta intrebare. HHO nu are nevoie de aer pentru a arde. In momentul in care gazul incepe sa fie produs, bulele se aduna la suprafata apei. Va puteti distra dand foc la aceste bule pentru a vedea cum fac poc. Daca diametrul bulelor trece de doi centimetri, explozia e asa puternica incat simti cum iti bubuie timpanele. In momentul in care pui capacul celulei, sub acesta se aduna o cantitate de gaz aflata sub presiune care poate exploda la orice scanteie. Pentru a evita aceasta trebuie ca inauntrul celulei sa nu existe nici un contact imperfect iar la alimentarea elementilor sa fie folosite suruburi din inox. Acestea se prind de niste urechi tot din inox sudate de placi sub nivelul lichidului.

Ce se intampla in momentul in care pentru alimentare folosesti niste fire din cupru lipite improvizat de elementii din inox ? Care in momentul in care celula se misca sau apa se consuma, raman deasupra nivelului acesteia. In acest caz datorita curentului mare pot aparea la contacte mici flame suficient cat sa aprinda gazul puternic exploziv. Cantitatea acumulata doar in celula face ca bubuitura sa vibreze geamurile caselor pe o raza de vreo 100 metri in jur si vecinii sa iasa mirati in curte. Peretii din plexiglas de doi centimetri grosime ai celulei se sparg de parca ar fi simple coli de hartie. Jumatate din curte se umple cu bucati de plastic si solutie de apa cu soda caustica.

Ce se intampla cu persoana care era cu mana pe celula cupland alimentarea in momentul respectiv ? Vede in continuare. Aude in continuare. Nu are nici cea mai mica zgarietura. Se sterge de cei doi stropi de apa cu soda caustica de pe frunte si incepe sa zambeasca. Iar dupa vreun an si alte doua celule construite mai tarziu va scrie voua aici sa nu faceti la fel. Pentru ca minunile nu se intampla in fiecare zi... :)

P.S. Rog luati in considerare ceea ce spuneam AICI inainte de adaugarea unor eventuale comentarii. Va multumesc.