Интеграция горячей воды, горячего утюга и аккумуляторов с длительным сроком службы для автономного хранения солнечной энергии для приготовления пищи в Малави
Роберт Ван Бускирк, Kachione, LLC.
Это третья статья из серии блогов команды Kachione, занимающейся новаторскими солнечными домашними системами, включая приготовление пищи. Kachione LLC — поставщик экологически чистых продуктов питания в Малави, получивший грант от фонда MECS Challenge. В этом блоге Роберт Ван Бускирк делится уроками, извлеченными в процессе интеграции трех типов накопителей энергии в усилиях Качионе по снижению стоимости автономного приготовления пищи на солнечных батареях в сельской местности Малави.
Kachione LLC стремится обеспечить доступ к солнечной энергии для домохозяйств с самым низким доходом в сельской местности Малави, включая приготовление пищи с использованием солнечной фотоэлектрической (PV) электроэнергии. В этом блоге мы описываем, как эта цель определила наш подход к решению проблем аккумулирования энергии в солнечной домашней системе (SHS), включающей приготовление пищи на электричестве.
- Прямое использование DC Solar (DDS) Использование электроэнергии: Самая дешевая батарея — это батарея, которую вам не нужно покупать.
Используя электричество солнечной панели без промежуточной батареи, солнечная система может готовить без затрат на батарею. Готовка DDS очень недорогая, но несколько неудобная. В отличие от некоторых тепловых солнечных плит, повару не нужно стоять на солнце во время приготовления пищи, поскольку проволока может привести к тому, что кастрюля окажется в тени, но это все равно означает, что готовить нужно в определенное время дня. Плита DDS с высокой изоляцией может медленно готовить блюда для ужина, а плита DDS может готовить блюда непосредственно в середине дня. - Горячая вода для приготовления пищи и стирки: солнечная электроэнергия может частично заменить использование биотоплива в домашних условиях, когда солнечная энергия от солнечной фотоэлектрической панели нагревает горячую воду в изолированном контейнере, а затем эта горячая вода используется позже для приготовления пищи или стирки. . Горячая вода является недорогим способом хранения фотоэлектрической энергии, которую в противном случае нельзя было бы использовать в солнечной системе постоянного тока с приготовлением пищи.
- Аккумуляторы с длительным сроком службы : Мы обнаружили, что в настоящее время литий-титанатные аккумуляторные элементы с очень длительным сроком службы со сроком службы более 10 000 циклов имеют заводскую стоимость (в масштабе контейнера) около 0,20 долл. США / Втч. . Стоимость батареи, собранной на заводе, составляет около 0,50 долл. США/Втч.
Используя электричество солнечной панели без промежуточной батареи, солнечная система может готовить без затрат на батарею. Готовка DDS очень недорогая, но несколько неудобная. В отличие от некоторых тепловых солнечных плит, повару не нужно стоять на солнце во время приготовления пищи, поскольку проволока может привести к тому, что кастрюля окажется в тени, но это все равно означает, что готовить нужно в определенное время дня. Плита DDS с высокой изоляцией может медленно готовить блюда для ужина, а плита DDS может готовить блюда непосредственно в середине дня.
Естественно, самая удобная, гибкая и надежная форма хранения энергии является и самой дорогой. Чтобы решить эту проблему, Kachione LLC сначала представляет клиентам (предоставив им возможность обеспечить освещение для своего дома) недорогую SHS с плитами, которые изначально используют самые дешевые формы хранения энергии для приготовления пищи (т.
е. DDS и горячую воду). Затем предполагается, что этот процесс позволит клиентам постепенно модернизировать свои SHS, включив в них все более и более крупные батареи с длительным сроком службы и чугунные плиты, чтобы расширить свои возможности для приготовления пищи в эко-режиме.
Обратите внимание, что, поскольку клиенты могут модернизировать свои накопители энергии для приготовления пищи в течение многих лет, важно, чтобы емкость любого накопителя энергии для приготовления пищи в наших системах SHS могла прослужить от 5 до 10 лет и более. Если компонентов СВС, аккумулирующих энергию, хватит всего на несколько лет, то в течение этих нескольких лет потребители не смогут позволить себе увеличить производительность своей СВС. Вместо этого они будут тратить те небольшие деньги, которые у них есть, на поддержание емкости накопления энергии их существующей SHS, а не на модернизацию мощности своей системы, чтобы в конечном итоге они могли готовить всю свою пищу на солнечной энергии, а не на дровах.
DDS и солнечные фотоэлектрические системы горячего водоснабжения
Простую плиту DDS, которая также может нагревать воду, можно довольно просто изготовить, прикрепив резистивные нагреватели к металлической кастрюле, а затем поместив кастрюлю в большую кастрюлю и изолировав пространство между кастрюлями.
Мы наблюдаем, что клиенты используют плиты DDS в первую очередь для нагрева воды, которая затем используется для приготовления пищи или для стирки и купания.
В одной из версий скороварки DDS в качестве внутренней емкости используется алюминиевая ручная скороварка. С помощью скороварки DDS клиенты, как правило, используют скороварку как для нагрева воды, так и для приготовления бобов.
Сборка 10-элементной батареи LTO
Чтобы повысить удобство приготовления пищи по сравнению с плитами DDS, можно рассмотреть возможность накопления энергии в аккумуляторе. Чтобы снизить затраты, помимо более распространенных литий-железо-фосфатных батарей Kachione LLC разработала прототип батарей для кухонных плит с использованием химического состава батарей из титаната лития (LTO).
Батареи LTO имеют срок службы, превышающий 10 000 циклов, что теоретически должно позволить таким батареям работать более 10 лет, даже при нескольких циклах в день. Батареи LTO также могут быстро заряжаться и разряжаться без существенного ухудшения характеристик и имеют отличные показатели безопасности.
Изображение первоначального прототипа 10-элементной батареи LTO показано на рис. 3. Среднее напряжение ячейки батареи LTO составляет около 2,4 вольта, что соответствует 24-вольтовой батарее. Заводская цена элемента LTO емкостью 10 Ач может составлять всего 4 доллара за элемент, поэтому стоимость Втч аккумуляторных элементов LTO составляет около 0,17 доллара за Втч. (Для сравнения, стоимость свинцово-кислотного аккумулятора при 500 циклах 50% глубины разряда может составлять около 0,4 долл. США/Вт-ч (из-за низкой полезной степени разряда и срока службы), а литий-железо-фосфата — около 3000 циклов и 85% DoD составляет около 0,15 долл.
Напротив, кажущаяся заводская стоимость собранных аккумуляторов LTO с электроникой управления батареями составляет 0,5 долл. США за Втч или выше. Это означает, что стоимость розничной реализации составляет около 1 доллара за Втч.
Как сделать батареи с длительным сроком службы доступными для сельских жителей Малави? Мы в Kachione LLC развиваем возможности сборки батарей LTO из отдельных ячеек в Малави. Такие собранные батареи также будут иметь сопутствующую электронику контроля и управления аккумуляторными батареями, адаптированную для приготовления пищи в Малави.
Резюме и заключение
Благодаря сборке аккумуляторов LTO на месте в стране компания Kachione LLC в настоящее время находится в процессе снижения розничной стоимости аккумуляторов LTO с длительным сроком службы до уровня, который значительно ниже 1 доллара США за Втч. Если половина потребностей в хранении для приготовления пищи может быть обеспечена горячей водой и горячим утюгом, а не батареей LTO, то средняя стоимость общей хранимой энергии для приготовления пищи в системе SHS может упасть до менее чем 0,5 доллара США / Втч в Малави с возможность аналогичного снижения затрат в других африканских странах.
Амортизация средней стоимости хранения энергии в размере 0,5 долл. США/Втч для более чем 5000 приготовлений пищи в течение 10-летнего срока службы системы означает, что стоимость хранения энергии на единицу электроэнергии для приготовления пищи может быть менее 0,10 долл. США/кВтч.
Мы в Kachione LLC считаем, что со временем клиенты будут все больше ценить и признавать преимущества, которые возникают, когда СВС с приготовлением пищи достигает стоимости хранения электроэнергии менее 0,10 долл. США/кВтч. Мы считаем, что достижение такого целевого показателя затрат в конечном итоге сделает автономные электрические системы приготовления пищи на солнечной энергии удобными, доступными и доступными практически для всех домохозяйств в сельской местности Малави, включая семьи с самыми низкими доходами.
И для нас ЭТО является основной целью и задачей.
Пожелайте нам удачи!
………………………………….
Рекомендуемое изображение вверху: простая плита DDS производства Малави, которая состоит из присоединения резистивных нагревателей к внутренней емкости и помещения ее внутрь большей емкости с изоляцией.
[фотографии предоставлены Гилбертом Робертом и Робертом Ван Бускирком, Kachione LLC].
Литий-ионные аккумуляторы | WAXIE Sanitary Supply
Литий-ионные батареи — в вашем телефоне, в вашем ноутбуке — и на Марсе?Кажется, что литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду — это аккумуляторы, которые питают наши мобильные телефоны, планшеты, игровые приставки, портативные компьютеры и беспроводные электроинструменты, и они даже используются для питания многих гибридных и полностью электромобили, которые все чаще пробиваются на наши дороги.
Эта технология даже используется в космическом пространстве для питания марсоходов НАСА (как Spirit, так и Opportunity, а также Curiosity), когда они исследуют местность и делают снимки Марса в наших постоянных усилиях по поиску ответов на извечные вопросы о том, как планеты образуются и если действительно есть жизнь за пределами Земли!
Почему во всех этих приложениях используются литий-ионные батареи?
Широкое использование этого типа батарей связано с тем, что литий-ионные батареи обладают «непревзойденным сочетанием высокой энергии и плотности мощности, что делает их предпочтительной технологией для портативной электроники, гибридных инструментов и гибридных/полностью электрических транспортных средств.
Согласно статье, опубликованной на сайте ScienceDirect, а также из-за его «легкого веса, высокой плотности энергии и способности к перезарядке», согласно веб-странице на веб-сайте Министерства энергетики США.
Индустрия уборки привыкла использовать другие аккумуляторные технологии для уборочного оборудования, такие как свинцово-кислотные или «мокрые» аккумуляторы, а также AGM/гелевые или «герметичные» аккумуляторы, и эти аккумуляторы хорошо приняты и широко распространены. Есть некоторые неоспоримые преимущества в использовании того, что проверено, верно и знакомо.
Но что, если бы литий-ионный аккумулятор и все преимущества этой технологии можно было бы использовать для питания автомойки или даже ранцевого пылесоса?
Hello Lithium-Ion BatteriesСейчас на рынке существует оборудование для уборки, использующее технологию литий-ионных аккумуляторов, и следующие преимущества доступны для более крупного оборудования, такого как автополомоечные машины и полировальные машины:
- Срок службы до 8 раз дольше, чем традиционные батареи
- Обеспечивает более длительное время работы в течение всего срока службы батареи
- Практически не требует технического обслуживания, что устраняет необходимость в обучении персонала надлежащему текущему обслуживанию аккумуляторов (а также последующую необходимость замены аккумуляторов, если они не обслуживаются должным образом)
- Позволяет заряжать аккумуляторы в удобное для пользователя время, не беспокоясь о ненужных циклах зарядки
Кроме того, технология литий-ионных аккумуляторов также используется в беспроводных ранцевых пылесосах, и в этом приложении доступны следующие преимущества: повышение производительности по сравнению с вертикальными пылесосами
Обратитесь к местному консультанту по работе с клиентами WAXIE, чтобы определить, может ли эта инновационная новая аккумуляторная технология помочь вам в уборке.