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GN⁺: Show HN: 자작 자동화 태양광 집중기

 (github.com/remipch)
2P by neo 3달전 | favorite | 댓글 1개

개요

  • 방향 조절 가능한 거울 패널 (현재 48개의 집중 거울, 총 1m²)
  • 고정된 목표물 (현재 검은 금속판과 강화 유리가 있는 간단한 콘크리트 오븐)
  • 감독 장치: 목표물을 측정하고 명령을 모터로 보내는 전자 제어 장치

2024년 6월 26일, 오븐 내부에 알루미늄 호일을 추가하여 단열을 개선한 후, 오븐 온도가 30분 후 210°C까지 상승함.

2024년 7월 8일의 동영상:

  • 첫 번째 절반은 조립 과정 (속도 x10)
  • 두 번째 절반은 약 7시간 동안의 자동 태양 추적 (속도 x600)

주의사항

⚠️⚠️ 이 프로젝트는 주변 사람이나 동물에게 해를 끼칠 수 있음 ⚠️⚠️

  • 영구적인 실명, 피부 화상 또는 물체 발화를 일으킬 수 있음
  • 전원이 꺼져 있어도 태양은 48배로 집중되어 작은 영역에 모임
  • 이 초점은 예측하기 어려운 경로를 따라 계속 이동함
  • 현재 상태에서는 계속 모니터링해야 하며, 이상이 발생하면 거울을 빠르게 덮어야 함

주요 포인트

  • 3.8와트의 전력을 소비하면서 최대 약 1000와트의 열을 생성할 수 있음 💰
  • 표준, 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 부품과 재료만 사용 🧱 🔩
  • 고정밀 건설이 필요하지 않으며, 일반 도구로 손쉽게 제작 가능 📏 🪚
  • 조립 및 분해가 쉬움 🪛
  • 이해하고 수정하기 쉬움 🔎
  • 오픈 소스 🔓

이 버전의 한계:

  • 안전층이 구현되지 않음 (위 경고 참조 ⚠️)
  • 패널을 자동으로 태양을 추적하기 전에 초기 수동 단계가 필요함
  • 하나의 패널만 제어 가능
  • 흐린 날에는 작동하지 않음 (사용자가 하늘에서 구름을 제거해야 함 😄)
  • 다양한 저전력 모드를 구현하여 전력 소비를 크게 줄일 수 있음

이 프로젝트를 구축하기 위해 원래 용도를 벗어난 제품들:

  • 오븐에 사용된 강화 유리는 Ikea 선반에서 가져옴
  • 거울은 욕실 장식용 거울
  • 모터는 저렴한 모델 엔진

기술적 분석

프로젝트 구조는 기술적 분석을 반영함. 자세한 정보는 해당 하위 폴더에서 찾을 수 있음:

  • 기계 ⚙️: 태양광 패널에 사용된 부품의 3D 모델
  • 전자 🔌: 맞춤형 감독 보드의 회로도 및 레이아웃
  • 소프트웨어 💾:
    • 시뮬레이터: 주어진 하드웨어 구성에 대해 목표물에 수신되는 이론적 전력을 평가
    • 감독 컨트롤러: Espressif ESP32 프레임워크 기반 ESP32-CAM 펌웨어
    • 감독 구성 요소는 고수준 논리를 정의
    • 태양 추적기는 목표 영역의 중심에 태양광을 유지하기 위해 모터 명령을 계산
    • 목표물 감지기는 이미지에서 목표물 위치를 감지
    • 웹 인터페이스는 사용자가 감독 장치와 상호작용할 수 있게 함
    • 모터 구성 요소는 ESP32 애플리케이션에서 모터를 제어
    • 이미지 구성 요소는 일반적인 이미지 처리 기능을 제공
    • 모터 컨트롤러: 모터 제어를 위한 Arduino Pro Mini 펌웨어

다음 단계

다음 단계는 여러 패널을 제어하여 몇 킬로와트의 전력 출력을 얻는 것임. 이는 다음과 같은 가능성을 열어줌:

  • 대량의 액체를 빠르게 끓임
  • 대량의 물을 담수화하거나 살균
  • 대량의 음식을 요리하거나 살균
  • 플라스틱, 금속 또는 유리를 녹임
  • 집중형 태양광 발전으로 태양광 패널의 출력을 증가

라이선스

2024년 Rémi Peuchot 저작권 소유

  • electronics 폴더는 Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 라이선스에 따라 배포
  • mechanics 폴더는 Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 라이선스에 따라 배포
  • software 폴더는 GNU GPL 3 라이선스에 따라 배포

GN⁺의 정리

이 기사는 자작 자동 태양 집중기에 대한 내용을 다루고 있음. 이 프로젝트는 저렴한 부품으로 고효율 열 에너지를 생성할 수 있는 가능성을 보여줌. 그러나 안전 문제와 초기 수동 설정의 필요성 등 몇 가지 한계가 있음. 이 프로젝트는 태양광 에너지 활용에 관심 있는 사람들에게 유용할 수 있으며, 비슷한 기능을 가진 상업용 태양광 집중기와 비교해 볼 만함.

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neo 3달전  [-]
Hacker News 의견

  • 비이미징 광학 연구자가 태양광 집중 장치에서 폐쇄 루프 제어를 구현하는 것에 대해 긍정적으로 평가함

    • 전통적인 헬리오스탯은 개방 루프 제어를 사용하여 엄격한 기계적 요구 사항을 가짐
    • 폐쇄 루프 제어는 추적 정밀도를 높여 저렴한 헬리오스탯을 가능하게 함
    • Heliogen 같은 회사는 카메라를 사용해 폐쇄 루프 제어를 개발 중임
    • 빛이 하루 중 몇 시간만 집중되는 문제는 여전히 연구 중임
    • University of Arizona와 Heliosystems는 헬리오스탯의 형태를 유지하는 방법을 연구 중임
    • 단일 헬리오스탯을 사용하는 경우 Scheffler 반사경을 고려할 수 있음
    • 집중된 태양광의 위험성을 강조하는 것이 중요함

  • 태양광 수집에 대한 흥미로운 실험을 소개함

  • 집중된 태양광의 강력함을 언급함

    • 작은 돋보기를 사용해 종이나 나무를 태운 경험을 공유함
    • Fresnel 렌즈로 아스팔트를 태운 경험을 이야기함

  • 젖은 모래로 큰 곡면을 만들어 태양광을 더 집중시킬 수 있는 방법을 제안함

  • 비이미징 태양광 수집기가 더 효율적일 수 있다는 의견을 제시함

  • 공간이 있다면 작은 열 엔진을 구동할 수 있는 태양광 집중기를 만들고 싶다는 의견을 공유함

  • 각 거울 조각과 뒷판 사이의 각도가 고정된 것인지 질문함

  • 빛을 분산시키는 층을 사용해 위험을 줄일 수 있는지 질문함

  • 저렴한 태양 전지의 등장으로 이 기술의 미래를 부정적으로 평가함

    • 고정된 경사각의 패널도 비용 문제로 의문을 제기함
    • 태양광 집중기 물 히터는 과거에 유용했지만 현재는 대체됨

  • 프로젝트의 에너지 비교가 인상적임을 언급함

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