Eski bir otomobili güçlü bir jeneratöre dönüştürmek

• Yol değeri düşük olsa da motoru sağlam olan Toyota Sienna minivan kullanılarak, hurdaya ayrılacak bir aracı şebekeden bağımsız bir güç kaynağına dönüştüren bir proje
• Kaliteli jeneratörler binlerce, hatta on binlerce dolara mal olabildiğinden, düzgün çalışan eski bir otomobil motoru düşük maliyetli bir alternatif olabilir
• Jake von Slatt, arızalı bir Harbor Freight jeneratörünün alternatörünü Sienna motoruyla birleştirerek 60Hz AC çıkış üretmeye çalışıyor
• Arduino Nano Every ve H-bridge, cruise control aktüatörünü hareket ettirerek motoru 3600rpm civarında dengeliyor
• Hurda durumundaki bir araç ve eski jeneratör parçaları yeniden kullanılarak, elektrik şebekesinin dışında da kullanılabilecek pratik bir jeneratör yapma yöntemi

---

Hurdaya ayrılmak üzere olan bir aracı jeneratör motoru olarak kullanmak

• Jeneratörler pahalı ekipmanlardır
  • Küçük, düşük kaliteli modeller birkaç yüz dolara satın alınabilir
  • Kaliteli jeneratörlerin maliyeti binlerce dolardan on binlerce dolara kadar çıkabilir
• Eski otomobiller, özellikle yolda kullanılmaları zor durumdaysa, çok ucuz olabilir
• Jake von Slatt, çalışan motoru olan hurda seviyesindeki bir aracı güçlü bir jeneratöre dönüştürme sürecini bir video serisiyle paylaşıyor
• Bu projedeki motor bir Toyota Sienna minivandan alındı
  • Aracın kendisini trafikte tutmaya devam etmenin değeri düşük
  • Motor hâlâ iyi çalışıyor
  • Jeneratör kullanımı için yeterli güce sahip
• Alternatör, motoru arızalı bir Harbor Freight jeneratöründen alındı

Arduino ile 60Hz çıkışı korumak

• Ev cihazları ve aletleri kullanmak için AC gerilim çıkışının kararlı 60Hz seviyesini koruması gerekir
• Sienna'nın cruise control sistemi normalde tekerlek hızını sabit tutmak için gaz kelebeğini hareket ettirir
• Bu projede aynı sistem, 60Hz'i korumak için motoru 3600rpm değerinde dengeliyor
• Kontrol devresi Arduino Nano Every board ve H-bridge etrafında kurulmuş
  • Arduino, H-bridge üzerinden cruise control aktüatörünün servo motorunu kontrol eder
  • Alternatör çıkış gerilimi 5V'a düşürülerek frekans izleme için kullanılır
  • Frekans düşükse Arduino aktüatörü döndürerek motor hızını artırır ve 60Hz olacak şekilde ayarlar
• Sonuç olarak, hurdaya ayrılacak bir otomobil ve eski bir jeneratör atılmak yerine şebekeden bağımsız güç sağlayan bir cihaz olarak yeniden kullanılabilir

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• Bunu yapmak için motor ile jeneratör arasına bir şanzıman koymak daha iyi olur
  Araba motoru 3600 rpm’de dönebilir ama genelde yüksek yükte yakıt ekonomisinin en iyi olduğu yer 2000 rpm civarıdır. Düşük yükte daha düşük devirler daha verimlidir; ancak otomobilin soğutma sistemi yüksek yükü uzun süre kaldıracak kadar büyük olmayabilir. Bu yüzden motoru 1800 rpm’de çalıştırıp 1:2 bir şanzımanla jeneratöre uygun devri üretmek, basit ve “yeterince yakın” bir tasarım gibi görünüyor

  • Fren beygir gücü başına yakıt tüketiminin (BSFC) yüksek yükte en iyi noktaya geldiği doğru. Haritaya bakmak isterseniz “brake specific fuel consumption map” diye aratabilirsiniz
    Daha modern motorlarda teknolojik gelişmeler sayesinde en yüksek verim 3000 rpm civarında olabilir. Ancak burada motor gücü ile jeneratörün azami gücü arasındaki fark o kadar büyük ki bunun pek anlamı olmayabilir. Bu jeneratör 5500 W, yani yaklaşık 7,4 beygir gücü; jeneratör verimi hesaba katılsa bile azami yük yaklaşık 8 beygir gücü. Toyota Sienna motoru yaklaşık 200 beygir güç üretiyor; otomobil klimasının yaklaşık 4 beygir yediğiyle karşılaştırınca jeneratör, klimanın iki katı bile olmayan bir yük. Sonuçta motor içi kayıpları azaltacak şekilde neredeyse rölanti seviyesinde döndüren bir kasnak düzeni daha doğru görünüyor
  • “Şanzıman” ile kasnak kastediliyorsa, krank milinin ön tarafındaki yardımcı kayışa geniş bir kasnak takıp jeneratör tarafına da hedef devre uygun çapta bir kasnak koymak muhtemelen en verimli yöntem olur
    Hepsini güçlendirilmiş bir paletin üzerine koyunca iş biter. Bu düzenekle Kuzey Amerika’daki sıradan bir evin elektrik ihtiyacını aylarca kararlı biçimde karşılamak zor olur; ama ucuz jeneratörün şüpheli 150 cc motoru bozulmadan önce yaptığı işi rahatlıkla yapma ihtimali yüksek
  • Normal sürüşte otomobil otoyolda giderken hava akışıyla soğutma etkisi elde eder; bu durumda ise o yok. Soğutma sistemi sorun olabilir
  • Otomobil şanzımanı güç kaybının epey büyük bir nedeni; hatırladığım kadarıyla yaklaşık %20 seviyesinde olabilir. Basit bir redüksiyon dişlisi ya da kayış tahrikli kasnak muhtemelen daha iyi olur

• Harika bir kurulum. Bir süre yatta yaşadım; hava birkaç gün kapalı olunca güneş enerjisiyle bataryaları doldurmak zorlaşıyor
  Kullandığım küçük M35 Universal dizel motor bol torkluydu ve o torkla 110 V 120 A bir alternatörü döndürüyordum. Otomobil alternatörü gibi bataryaları şarj ediyor; benim durumumda ise 12 V 200 Ah’lik 6 lityum demir fosfat bataryayı dolduruyordu. Bu bataryalarla 120 V 3000 W inverter, klima, buzdolabı, kahve makinesi, su arıtıcı, elektrikli ocak, aydınlatma, navigasyon ekipmanı, telsiz, Starlink, Xbox gibi “ev” ekipmanlarını günlerce çalıştırdım. Aracın görüntüsünden hoşlanmıyorsanız sadece motoru bir standa koyup videodaki gibi kablolayabilirsiniz; motoru çalıştırmak için gerekenler yakıt hattı, ateşleme ve kompresyondan ibaret

  • Neredeyse her motoru çalıştırmak için soğutma sistemi de gerekir. Genellikle otomobil motorlarının soğutma sistemi, azami güçte uzun süre çalışmaya yetecek düzeyde değildir
    Çünkü ışık yeşile döndükten sonra istenen hıza ulaşmak sadece birkaç saniye sürer; sonrasında çok daha az güç gerekir. Yatlar ise fiilen sınırsız deniz suyuyla soğutulabilir. Ayrıca motorun büyük olasılıkla bir bilgisayara da ihtiyacı olur; o zaman elektrik sistemi de gerekir
  • Teknede 230 V kurmak daha iyi değil mi diye düşünüyorum. Modern elektronikler genellikle 100–240 V aralığını destekliyor, kablodan da tasarruf edilir
  • Dizele geçerseniz ateşlemeye gerek kalmaz ama bu kez çalıştırması daha zor olabilir

• Yarı DIY jeneratör alanında Lister motorları ve bunların kopyaları olan Listeroid’ler de bakmaya değer
  Dizelle çalıştırıldığında istediğiniz kayış sistemini sürebilen oldukça verimli bir motor olur; jeneratörden değirmene veya su pompasına da aktarılabilir. Biyodizel ya da atık yağ gibi alternatif yakıtların çoğunu da kullanabilir; basit, düşük devirli yapısı sayesinde dayanıklıdır ve bakımı kolaydır
  http://www.justliveoffgrid.com/InstallationGuide.html
  https://diesel-bike.com/Lister_Gen/Lister1.html

  • Lister motorların sesinin de gerçekten güzel olduğunu düşünüyorum. Yaşadığım yer nedeniyle sık sık yanımdan geçtiklerini duyuyorum; yavaşça geçerken gazın açılma sesi harika

• Bu dönüşümün ne kadar mantıklı olduğundan emin değilim. Aslında motoru bozulduğu için hurdaya ayrılmış bir jeneratördü ve hazır bir 4 zamanlı motor 1000 doların altında takılabilirdi
  Bunun yerine hurda halinde bile yeni motor fiyatının yaklaşık yarısı edecek bir otomobil alınmış; otomobilin kapladığı alan, elektronikler ve yapım maliyeti de eklenmiş. Sonuçta azami 10 beygir civarı kullanabilen bir jeneratörü neredeyse 200 beygirlik hurda araç motoruyla döndüren bir düzenek ortaya çıkmış. Doğaçlama üretim olarak harika, ama ikinci kez aynısını yapmak için bir neden hayal etmek zor

  • Artık sahibinden başka kimse tamir edemez. Çok güzel bir öğrenme deneyimi ve bunun değeri var
  • Dışarıdan bakınca bedavaya çalışan, sürülebilir bir jeneratör gibi görünüyor. Neden sevilmesin ki
    Cruise control kavramasını ayırınca araba hâlâ sürülebiliyor; eşya taşırken ya da kaynak yaparken de kullandığını söylüyor

• Aptalca bir soru olabilir ama Prius gibi hibritler bir tür jeneratör olarak kullanılacak şekilde tasarlanmış araçlar olduğuna göre, eski bir Prius sabit jeneratör olarak daha iyi bir seçenek olmaz mı diye düşünüyorum.
  Artık piyasada çok var ve epey ucuzladılar. Ağustos 2020'de Iowa derecho'sundan sonra 5 gün elektriksiz yaşayınca acil durum güç kaynağının ne kadar önemli olduğunu tamamen anladım. Jeneratör bulunamıyordu; hayvan barınağının bahçesindeki jeneratör bile çalınmıştı. Benzin ve buz bulmak da zordu, elektrikli ocak yüzünden yemek yapmak da güçtü. Pelet ızgara da elektrikli olduğundan kullanamadık; 3 gün sonra buzdolabı ve derin dondurucudaki tüm yiyecekleri atmak zorunda kaldık.

  • https://www.plugoutpower.com/ Prius ve başka modeller için böyle kitler üretiyor.
  • Doğru. Prius'ta Atkinson çevrimli motor var; motor verimi çok daha iyi. Sıradan otomobil alternatörlerinin verimi ise gülünç derecede düşük, muhtemelen yaklaşık %50 civarındadır.
    Prius'un motor-jeneratörü %90'ın da üzerine yakın. Motor-jeneratör %100 görev döngüsünde sürekli çalışamayabilir ama azami çıkışı onlarca kW olduğundan epey büyük bir yük gerekir. Pek çok otomobil alternatörü uzun süre azami yüke dayanamaz ve sadece yaklaşık 2 kW verebilir; bu yüzden risklidir. Sargılar veya voltaj regülatörü aşırı ısınabilir; bazılarında termal koruma vardır ama her zaman değil. Santrifüj fana yardımcı olacak zorlamalı soğutma eklenirse geçici bir çözüm mümkün olabilir.
  • Joey Hess'in güneş enerjili buzdolabı sistemi derli toplu. Enerjiyi yalnızca bataryada depolamakla kalmayıp ek olarak ısı kapasitesinden yararlanıyor.
    https://fridge0.branchable.com/
    https://fridge0.branchable.com/thermal_mass/
  • Prius'umun bagajında 1800W 12V inverter var; teknolojiye aşina olmayan aile üyeleri de kolayca bağlayabilsin diye batarya tarafına AMP kablosunu önceden döşedim.
    Çıkış sınırlı ama kış fırtınasında elektrik kesildiğinde birkaç gün boyunca fuel-oil ısıtmayı ve interneti çalıştırabildim. Motor yalnızca hibrit bataryayı şarj etmesi gerektiğinde çalıştığı için sıradan bir jeneratörden çok daha verimli. 140V hibrit bataryaya uygun bir inverter bağlarsanız daha fazla güç çekebilirsiniz ama bu yöntem hızlı ve kolaydı. Buzdolabını ısıtma yerine bağlamayı denedim fakat topraklama sorunu yüzünden inverter kendini kapattı. Neyse ki dışarısı soğuktu da idare edebildik. Felaket kurtarma planı, sonuna kadar test edilmeden tamamlanmış sayılmaz.
  • Çekiş bataryasının çıkışını invertere bağlarsanız Prius'un, paket voltajını yaklaşık %30-80 şarj durumu arasında tutan normal çalışma stratejisinden çıktığını fark etmesinin bir yolu olmayacaktır.
    Çekiş bataryası özellikle büyük olmadığı için daha büyük bir pakete bağlamazsanız motorun sık sık çalışacağını düşünüyorum. NiMH hibrit sistemini LiFePO4 hücreler kullanacak şekilde kandırarak dönüştürenler de var; yöntem, her hücreye ayrı bir şarj kontrolcüsü bağlamak. Otomobilin kontrol sisteminin gördüğü şey en nihayetinde sadece hücre voltajı.

• Onun temel kontrol algoritmasında iyileştirme payı çok büyük görünüyor. Basit bir PID denetleyici bile yük değişimlerine çok daha hızlı tepki verip uygun gaz kelebeği konumuna yakınsayabilir.
  Denetleyicinin yavaş yavaş sürünmesini izlemek biraz sinir bozucuydu.

  • Video yorumlarında da aynı soru vardı; yanıt şöyleydi:
    “Bunu düşündüm ve iyi bir fikir olduğunu düşünüyorum. Kodlama becerilerim gelişince muhtemelen bu projeye geri döneceğim. Arduino'ya USB kablosunu takılı bıraktım, bu yüzden kodu güncellemek çok kolay olacak!”
  • İzlerken bunun için tam olarak bir PID denetleyici gerektiğini düşündüm. Neden onu seçmediğini merak ediyorum.
    Hatta hız sabitleyicinin kendisini hack'leyip “hızı” 60Hz'e ayarlatabilirdi.
  • Evet. Ayrıca ana döngü mümkün olduğunca hızlı dönmeli, kontrol döngüsü ise yalnızca gerektiğinde çalışmalı. Aslında doğrusu zamanlayıcı kesmesi kullanmak.

• 3600rpm oldukça yüksek. Bu cihaz muhtemelen çok yakıt tüketir.
  Düzgün bir tüketici tipi jeneratöre kıyasla gerçekten para tasarrufu sağlayıp sağlamadığını hesaplamak gerekir. Motorun kendisinden çok, kullanıcının bir araya getirdiği parça kombinasyonunun güvenilirliği de endişe verici.

  • Videoya bakılırsa bu kişi makine geri dönüşümüne takıntılı denecek türden biri ve kendi arazisinde kullanmak üzere taşınabilir kaynak makinesi gibi bir şey yapmak istemiş gibi görünüyor.
    Kendisi de bunun, zaten çözülmüş bir sorun için Mad Max tarzı “ortalıkta duran hurda parçalarla yapılmış” bir çözüm olduğunun gayet farkında. Kavramsal olarak havalı ama kullanım alanı çok dar ve nesnel olarak iyi bir fikir değil. Büyük bir kavrama fanı ve iyi örtülmüş radyatörü olan bir motor kullanırsanız soğutmayı bir ölçüde çözebilirsiniz; yakıt tasarrufu için de daha düşük devirlerde motorun rölanti kontrol sistemini kullanmak daha iyi olurdu. Yine de domuza ruj sürmek gibi; Harbour Freight'e giderseniz daha güzel görünen bir domuz satın alabilirsiniz.
  • Yüksek devir mutlaka çok yakıt tüketimi anlamına gelmez. Küçük bir VW Polo 1.0L otoyolda 70mph ile gitmek için 4000rpm'de kalıyordu ama yine de 50 İngiliz mpg'si, yani yaklaşık 6L/100km civarı tüketiyordu.
  • Duruma göre değişir. Çok nadiren kullanıyorsanız ve elinizde zaten motor varsa muhtemelen sorun yoktur. Motor satın almanız gerekiyorsa ya da sık kullanacaksanız hesap yapmak daha önemli hale gelir.

• Bu tür işler çoğu zaman ortalama HN okurunun deneyimlediği veya iyi bildiği alanın dışında kalıyor; buna rağmen burada özellikle daha eleştirel bakılması ilginç.
  İdeal bir kurulum kesinlikle değil ama mekanikle uğraşanlar böyle şeylerle kurcalamayı sever. Ben de dahil.

• DIY’nin kendisi eğlenceli, ama daha büyük ölçekte düşünmek için bu kaynağa bakmaya değer
  https://academiccommons.columbia.edu/doi/10.7916/D81N8CPF
  Özette, küçük ölçekli seri üretim içten yanmalı pistonlu motorları otomobil dışı sistem tasarımlarına uyarlamanın değeri vurgulanıyor. Çıkış gücüne göre normalize edildiğinde içten yanmalı motorların mevcut büyük enerji santrallerinden 100 kat daha ucuz olduğu gözleminden yola çıkıyor. Ayrıca makalenin en büyük bölümü, ileri geri hareketli pistonlu motoru kompresör olarak modelleme, tasarlama, dönüştürme ve test etmeye ayrılmış. Mevcut biçimiyle motorun özünde ileri geri hareketli bir kompresör olmasından yararlanarak, küçük ölçekli bir gaz kompresörüne maliyet etkin biçimde dönüştürülüp dönüştürülemeyeceğine bakıyor

  • “Çıkış gücüne göre normalize edildiğinde içten yanmalı motorlar mevcut büyük enerji santrallerinden 100 kat daha ucuzdur” ifadesinin epey büyük bir dipnotu var. Çünkü daha yüksek çıkış gücü çok daha düşük verimlilikle birlikte geliyor
    Acil yedekleme ya da makalede sözü edilen yedek kapasite kullanımı için sorun olmayabilir, ama genel elektrik üretimi için işletme maliyeti çok pahalı. Modülerlik fikri güzel, ancak bugün zaten kurulmakta olan sanal enerji santrallerinde (VPP) de yer alan bir kavram
  • O pazarı zaten taşınabilir jeneratörler karşılamıyor mu diye düşünüyorum. Honda gibi motor üreticileri uzun zamandır benzinli jeneratör satıyor

• O 2 kutuplu jeneratör, tek silindirli benzinli motorun 3600 rpm’de çığlık atarak dönmesi için tasarlanmış
  Daha büyük jeneratörler 4 kutuplu olduğundan 60 Hz’de 1800 rpm, 50 Hz’de 1500 rpm’de dönebilir. 5500 W da pek güçlü sayılmaz; standart taşınabilir benzinli jeneratör kafası seviyesinde. Otomobil motorunun gücü gereğinden fazla ve verimli olduğu noktaya yakın çalışmama ihtimali yüksek. AC motor ya da jeneratör hızı RPM = 120f/p’dir; burada f Hz, p ise kutup sayısıdır

  • Mükemmelliği hedefleyen bir çözüm olarak düşünülmediği için, böyle bir projeyi fazla sert eleştirmeye gerek yok gibi görünüyor