Show HN: Concentrador solar automatizado feito em casa
(github.com/remipch)Visão geral
- Painel de espelhos com ajuste de direção (atualmente 48 espelhos concentradores, total de 1m²)
- Alvo fixo (atualmente um forno simples de concreto com uma placa de metal preta e vidro temperado)
- Dispositivo supervisor: equipamento de controle eletrônico que mede o alvo e envia comandos aos motores
Em 26 de junho de 2024, depois de adicionar papel-alumínio dentro do forno para melhorar o isolamento, a temperatura do forno subiu para 210°C após 30 minutos.
Vídeo de 8 de julho de 2024:
- A primeira metade mostra o processo de montagem (velocidade x10)
- A segunda metade mostra o rastreamento solar automático por cerca de 7 horas (velocidade x600)
Avisos
⚠️⚠️ Este projeto pode causar danos a pessoas ou animais ao redor ⚠️⚠️
- Pode causar cegueira permanente, queimaduras na pele ou ignição de objetos
- Mesmo com a energia desligada, o sol continua concentrado 48 vezes em uma pequena área
- Esse foco continua se movendo por uma trajetória difícil de prever
- No estado atual, é necessário monitoramento contínuo e, se ocorrer alguma anomalia, os espelhos devem ser cobertos rapidamente
Pontos principais
- Consome 3,8 watts de energia enquanto pode gerar até cerca de 1000 watts de calor 💰
- Usa apenas peças e materiais padrão, baratos e fáceis de encontrar 🧱 🔩
- Não requer construção de alta precisão e pode ser feito facilmente com ferramentas comuns 📏 🪚
- Fácil de montar e desmontar 🪛
- Fácil de entender e modificar 🔎
- Open source 🔓
Limitações desta versão:
- A camada de segurança não foi implementada (veja os avisos acima ⚠️)
- É necessária uma etapa manual inicial antes que o painel comece a seguir o sol automaticamente
- Só é possível controlar um único painel
- Não funciona em dias nublados (o usuário precisa remover as nuvens do céu 😄)
- É possível reduzir bastante o consumo de energia implementando vários modos de baixo consumo
Produtos usados fora do seu propósito original para construir este projeto:
- O vidro temperado usado no forno foi tirado de uma prateleira da Ikea
- Os espelhos são espelhos decorativos de banheiro
- Os motores são motores baratos de modelismo
Análise técnica
A estrutura do projeto reflete a análise técnica. Informações detalhadas podem ser encontradas nas respectivas subpastas:
- Mecânica ⚙️: modelos 3D das peças usadas no painel solar
- Eletrônica 🔌: esquemáticos e layout da placa supervisora personalizada
- Software 💾:
- Simulador: avalia a potência teórica recebida pelo alvo para uma determinada configuração de hardware
- Controlador supervisor: firmware do ESP32-CAM baseado no framework ESP32 da Espressif
- O componente supervisor define a lógica de alto nível
- O rastreador solar calcula os comandos dos motores para manter a luz solar no centro da área-alvo
- O detector de alvo detecta a posição do alvo na imagem
- A interface web permite que o usuário interaja com o dispositivo supervisor
- O componente de motores controla os motores no aplicativo ESP32
- O componente de imagem fornece funções gerais de processamento de imagem
- Controlador de motores: firmware do Arduino Pro Mini para controle dos motores
Próximos passos
O próximo passo é controlar vários painéis para obter alguns quilowatts de potência de saída. Isso abre possibilidades como:
- Ferver grandes quantidades de líquido rapidamente
- Dessalinizar ou esterilizar grandes volumes de água
- Cozinhar ou esterilizar grandes quantidades de alimentos
- Derreter plástico, metal ou vidro
- Aumentar a saída de painéis solares com energia solar concentrada
Licença
Copyright 2024 Rémi Peuchot
- A pasta
electronicsé distribuída sob a licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 - A pasta
mechanicsé distribuída sob a licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 - A pasta
softwareé distribuída sob a licença GNU GPL 3
Resumo do GN⁺
Este artigo trata de um concentrador solar automático feito em casa. O projeto mostra a possibilidade de gerar energia térmica de alta eficiência com peças baratas. No entanto, há algumas limitações, como questões de segurança e a necessidade de configuração manual inicial. O projeto pode ser útil para pessoas interessadas no uso de energia solar e vale comparação com concentradores solares comerciais de função semelhante.
1 comentários
Comentários do Hacker News
Um pesquisador de óptica não imageante avalia positivamente a implementação de controle em malha fechada em um dispositivo concentrador de energia solar
Apresenta um experimento interessante sobre captação de energia solar
Menciona a potência da luz solar concentrada
Sugere um método para concentrar ainda mais a luz solar criando uma grande superfície curva com areia molhada
Opina que coletores solares não imageantes podem ser mais eficientes
Compartilha a opinião de que, se tivesse espaço, gostaria de construir um concentrador solar capaz de acionar um pequeno motor térmico
Pergunta se o ângulo entre cada pedaço de espelho e a placa traseira é fixo
Pergunta se seria possível reduzir o risco usando uma camada que disperse a luz
Avalia negativamente o futuro dessa tecnologia com o surgimento de células solares baratas
Comenta que a comparação energética do projeto é impressionante