Можно ли производить значительное количество электроэнергии с помощью общественных генераторов с ручным управлением?

В предыдущем воплощении я разработал электронные контроллеры нагрузки для тренажеров тайваньского производства (велосипеды, эллиптические тренажеры, гребные тренажеры и т. д.).
Я заинтересован в автономном энергоснабжении развивающихся стран и изучил все мыслимые (для меня :-)) источники энергии и несколько немыслимых.

Полезные данные: при цене 25 центов за кВт/ч для электроэнергии из сети 40 ватт-часов стоят 1 цент.

Упражнения в течение 1 часа при мощности 40 ватт (стоимостью 1 цент энергии) — выполнимая, но важная задача для людей со скромной физической подготовкой.

Я буду отмечать стоимость различных действий в центах за один час ввода - например, [[3c]], принимая указанное выше значение за ватт-час. Скорректируйте предположения в соответствии с вашими потребностями.

Супермены могут работать полунепрерывно на многих сотнях ватт. Для летательных аппаратов с приводом от человека Gossamer Condor / Gossamer Albatross была указана мощность в 1 л.с. (около 750 Вт), но средний уровень мощности был намного ниже.
Мне сказали, что некоторые люди могут полунепрерывно вырабатывать около 500 Вт [[12c]] в спортзалах, но это больше, чем я ожидал. В какой-то момент я мог выдавать около 500 Вт менее чем за 10 секунд, а затем нуждался в длительном перерыве для восстановления.

Здоровый средний человек может производить 100 Вт с силой ног в течение одного часа [[2.5c]] и действительно знает, что он тренировался.
При 50 Вт в течение одного часа [[1.25c]] усилие все еще «раздражает», но более терпимо.

Пластмассовые динамо-фонари с ручным приводом плохо сделаны и неэффективны, их мощность составляет около 1 Вт, и большинство людей могут обслуживать их в лучшем случае в течение нескольких минут [[0,025]].

Генератор с ручным заводом и прямым приводом (например, который может быть изготовлен из «умного привода» двигателя стиральной машины BLDC марки F&P и других эквивалентных двигателей) может эксплуатироваться на 5 Вт в течение неопределенного времени специальным пользователем [[0,125c / час]] - больше раздражает, чем тяжело. Работа вручную при мощности 10 Вт [[0,25 цента в час]] требует гораздо больше усилий. В моем умеренно преклонном возрасте я, вероятно, мог бы обеспечить 10 Вт в течение 1 часа и был бы очень рад возможности остановиться.

Система генератора переменного тока с педальным приводом, вероятно, могла бы продаваться в значительных объемах по розничной цене менее 500 долларов. Гораздо меньше, если бы это имело значение. Если бы это работало на 50 Вт выше среднего (см. Ниже) и примерно на 1,25 цента в час, при условии, что потребуется 500 долларов / 0,0125 доллара = 40 000 часов педалирования, чтобы окупиться только за счет энергии. Если бы стоимость составляла 100 долларов, а мощность составляла 100 Вт, то потребовалось бы «всего» 100 долларов / 0,025 доллара = 4000 часов, чтобы окупиться только за счет затрат на энергию по сравнению с затратами на электроэнергию в сети. В большинстве случаев пользователь будет самонагревающимся. Расходы на жилье, техническое обслуживание, управление, охрану, эксплуатацию и т. д. превышают эти основные расходы и могут преобладать над ними.

Это говорит о том, что использование энергии, получаемой от людей, неэкономично, когда электроэнергия из сети доступна по нормальным уровням затрат, за исключением, возможно, очень особых случаев, когда группа способных пользователей готова обеспечивать значительный объем энергии в течение длительных периодов времени бесплатно. Тренажерный зал может быть примером последнего особого случая.

В развивающихся странах, где электроэнергия недоступна, вариации на эту тему потенциально жизнеспособны. Детское игровое оборудование используется для откачки воды у детей, обеспечиваемой игровой энергией. Система с высоким потреблением энергии может представлять собой, например, «поездку», когда пользователь садится в носитель и несет его вниз против силы тяжести — либо вертикально, как лифт, либо полугоризонтально, как «летающая лисица». Максимальная восстанавливаемая энергия, вероятно, составляет около 50% в хорошей системе.

Затраченная энергия составляет мгч или около 10 ватт-секунд на килограмм-метр.
Так, если, например, ребенок весом 25 кг спустился на 4 метра, то было бы затрачено 4 х 25 х 10 = около 1000 ватт-секунд энергии. Таким образом, при восстановлении 50% вы получите 500 ватт-секунд.
1000 ватт в час = 1 кВтч = 1 «единица», которая стоит, скажем, от 10 до 30 центов в типичной западной сетевой среде. 1000 Вт x 3600 с = 3,6 МВт.с.
Таким образом, 500 Вт, указанные выше, если они обеспечиваются из сетевых источников, скажем, 25 центов на единицу, будут стоить
500 Вт.с / 3,6 МВт.sx 25 центов = 0,0035 цента электроэнергии из сети!

Однако, если 500 Вт энергии использовать для освещения (с осторожностью) 150 люмен/Ватт, вы получите 75 000 люмен-секунд или около 20 люмен-часов за поездку. 20 люмен достаточно света, чтобы человек мог учиться или освещать небольшую рыночную палатку, или готовить еду, или ... .

• 20 люменов, освещающих один квадратный метр (около 10 квадратных футов), дают 20 люмен/метр^2
  = 20 л/м^2 = 20 люкс, ЕСЛИ вы можете распределить свет равномерно.
  Вы не можете, но вы подходите достаточно близко, чтобы с пользой осветить небольшой стол, на котором один человек может разложить бумаги или за которым могут сидеть 4 человека и читать или заниматься (!!!).

• 20 люкс - это от 10 до 20 до ... ниже того уровня, который, согласно учебникам, необходим для комфортного чтения или учебы.
  Учебники ошибаются, к счастью.

Используя свои откалиброванные глаза — несколько старые и определенно менее хорошие, чем глаза большинства «молодых» людей — в сочетании с «настоящими» инструментами, я исследовал, какие уровни освещенности и другие атрибуты являются терпимыми/приемлемыми/приятными/чудесными…
Большинству людей достаточно 20 люкс для просмотра цветных изображений и чтения газетного шрифта на приемлемом расстоянии. Ярче было бы лучше. Даже 30 люкс с пользой лучше, 40 люкс значительно лучше, а 50/100/200… приятно иметь, но обычно не нужно. (Поверхностная яркость типичного современного ЖК-экрана, отображающего чисто белое изображение при полной яркости, обычно составляет около 300 люкс.)

Таким образом, ОДНА детская поездка, как указано выше, обеспечивает достаточно энергии для часа полезного, хотя и ограниченного освещения. Чем больше люменов, тем лучше.
Хотите бесплатно прокатиться, дети...?

Таким образом , в западных приложениях, где энергия, полученная из сети, легко доступна, предоставление энергии, полученной пользователем, не может конкурировать с энергией, полученной из сети, на основе энергетической ценности. С точки зрения здоровья, социального воздействия, удовольствия и интереса — может.
В местах, где нет легкого доступа к электросети, например, в туалете кемпинга, использование источника энергии с высокой эффективностью, питаемого от пользователя (например, генератора переменного тока с ножным приводом для освещения), может иметь реальное значение .

Важное автономное приложение:

Гбарри отмечает: «потерпевший кораблекрушение в спасательной шлюпке» — идеальное место вне сети, где можно использовать ручную рукоятку.

Спасательная шлюпочная радиостанция Gibson Girl времен Второй мировой войны с ручным приводом

Здесь много изображений

Отличный репортаж , как оказалось, связанный с образцом в моем родном городе.

GG & friends - Информация о немецких предшественниках и GG.

Одноименное вдохновение для имени здесь - действительно!

Девочки Гибсона:

Действительно хороший велосипедист выдает около 500 Вт на максимальной мощности. Нормальным людям повезет получить 100 Вт в устойчивом режиме. Ручная динамо-машина даст еще меньше. Вы можете купить лампочку накаливания мощностью 100 Вт. Если бы у вас действительно было много скучающих людей, которым нужно было привести себя в лучшую форму, это был бы отличный способ добавить немного электричества в сеть.

Однако в целом они будут есть больше еды, для производства которой потребуется больше электроэнергии. Если мы стремимся к более здоровому обществу с дополнительным преимуществом в виде небольшого количества электричества, то да, это хорошая идея. Если вы хотите компенсировать огромное количество возобновляемой энергии, то нет, она никак не может производить больше энергии, чем люди потребляют за счет производства большего количества еды. Животные — очень неэффективные машины. Растения так же неэффективны. Чрезвычайно грубые цифры примера: 5% эффективных животных * 5% эффективных растений (преобразующих солнечный свет в пищу) дают общую эффективность 0,25%. Вам гораздо лучше иметь солнечную батарею с КПД 5-20%, чем пытаться использовать людей для компенсации возобновляемых источников энергии.

Еще одна вещь, о которой следует помнить, это стоимость разработки, производства и обслуживания этих ручных динамо-машин. Это, вероятно, даже не было бы экономически эффективным.

В западном мире в сельском хозяйстве используется примерно в десять раз больше энергии ископаемого топлива, чем энергии пищи, которую оно производит, в значительной степени в зависимости от того, ест человек мясо или нет. Любая попытка использовать человеческую энергию там, где человек не является вегетарианцем, ведущим натуральное хозяйство, может увеличить зависимость от ископаемого топлива, а не уменьшить ее.

Езда на велосипеде — это выигрыш, потому что в целом она потребляет гораздо меньше энергии, а не потому, что энергия не получена в основном из ископаемого топлива.