Para un vehículo, ¿cuál es la forma más eficiente de almacenar energía a partir de varios insumos?

Más tarde tal vez. Pensamientos rápidos:

Varias entradas eléctricas a través del convertidor MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) a la batería LiFePO4 (ferrofosfato de litio) suelen ser la forma más eficiente y rentable de almacenar energía eléctrica. Vea el final para el comentario de MPPT.

El accionamiento por motor de CC sin escobillas es uno de los principales candidatos para la eficiencia del accionamiento con regeneración de "energía de frenado" en la batería cuando corresponda.

Los motores Stirling son excelentes, pero es poco probable que sean prácticos desde el punto de vista del costo, la densidad de masa o la densidad de volumen en soluciones del mundo real.

La conversión de energía de fuentes de calor de baja calidad, como los diferenciales de temperatura, es extremadamente ineficiente debido al límite de eficiencia de Carnot de (temperatura delta)/(temperatura máxima), siendo las eficiencias reales una fracción de eso. % muy bajo :-(. Esto puede estar bien para aplicaciones estáticas donde obtener energía gratis es mucho más importante que el peso, el costo o el tamaño).

Las celdas de combustible tienen su lugar, pero es difícil manejar bien el hidrógeno y la tecnología para usarlo de manera compacta aún está evolucionando. Su densidad de masa muy baja y sus altas tasas de difusión y otros factores lo convierten en una solución poco probable en aplicaciones de alimentación y almacenamiento portátil compacto. Las celdas de metanol pueden tener densidades de energía más altas, pero aún no son buenas como soluciones de almacenamiento.

Las baterías LiFePO4 pueden almacenar energía con una eficiencia > 90 % tienen una densidad muy buena pero no excelente en comparación con las mejores tecnologías de baterías y tienen buenos costos de ciclo de vida (pero costos iniciales más altos que, por ejemplo, el ácido de plomo). El ácido de plomo puede ser extremadamente bueno en la conversión eficiencia con cuidado y tiene costos iniciales más bajos pero más altos a largo plazo que LiFePO4. Varios otros sistemas de almacenamiento de LiIon no son tan buenos como el LiFePO4 en cuanto a energía, pero tienen densidades de almacenamiento de energía más altas.

"Solo remar" tiene su lugar, pero puede estar sobrevalorado :-).

La sugerencia de @ Rocketmagnet de una vela es incluso mejor de lo que sugiere. Una vela práctica para un Kayak puede ser de tamaño modesto y puede ser muy práctica y proporcionar una muy buena fuente de motivación en lagos y en el mar. Es posible que necesite el estado Exalted-Grand-Master para usarlo por encima de un rápido de clase 2, pero eso también puede aplicarse a los motores de arrastre ;-).

La sugerencia de Rocketmagnet de usar agua que fluye como fuente de energía cuando se detiene también es buena (y está relacionada con mi comentario sobre energía de frenado y regeneración). La energía potencial total en el agua que cae es mgh = masa x constante de gravedad x cabeza ~= 10 Watts por kilogramo.metro/segundo o alrededor de 12 Watts por galón.pie/segundo. La energía extraíble es probablemente alrededor del 10% de esto en una situación de hélice portátil.
De interés más probable es la energía debida a la velocidad = 0,5 xmx V^2.
Abajo -
densidad = kg/m^3
V = metros/segundo. 1 m/s ~= 2,2 mph,
Área = área de apoyo en metros ^ 2

Masa/segundo = Área de prop x velocidad x densidad, por lo que
Potencia al 100% de conversión =~ 500 x V ^ 3 x A Watts. V en metros/segundo. 60% de este máximo sin conductos.
Cerca del 100 % de esto en un excelente diseño con conductos.
Digamos un 20% más o menos en el mundo real. Entonces
Potencia ~= 100 x A x V^3 Watts.

Solo interés: la fórmula anterior también funciona para turbinas eólicas con un factor de aproximadamente 1000 veces menos potencia por área para el aire debido a la diferencia de densidad.

Llevar una pequeña turbina eólica con palas desplegables para usar cuando está parada puede tener sentido. El uso cuando está en movimiento en un kayak nuevamente necesita el estado de Gran Maestro.

MPPT

Wikipedia sobre MPPT

Ellos dicen:

• El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es una técnica que utilizan los inversores conectados a la red, los cargadores de baterías solares y dispositivos similares para obtener la máxima potencia posible de uno o más paneles solares.[1] Las celdas solares tienen una relación compleja entre la radiación solar, la temperatura y la resistencia total que produce una eficiencia de salida no lineal conocida como curva IV. El propósito del sistema MPPT es muestrear la salida de las celdas y aplicar la resistencia (carga) adecuada para obtener la máxima potencia para cualquier condición ambiental dada.[2]

MPPT Introducción de 2 páginas útil.

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MPPT es útil con muchas fuentes de energía.
Una excelente manera de pensarlo es como una caja de cambios electrónica que toma corriente y voltaje en la entrada y salida y emite un voltaje diferente y la corriente correspondiente de tal manera que

• Vsal x Isal = Vin x Ientrada x K

donde K es la eficiencia de concesión.
Para un conjunto determinado de condiciones de funcionamiento, MPPT ajusta la resistencia de carga efectiva y, por lo tanto, el voltaje y la corriente de modo que se obtenga la potencia máxima y ajusta el voltaje o la corriente de salida para adaptarse al dispositivo de salida objetivo.
Un ejemplo sería un panel fotovoltaico de silicio cristalino nominalmente de 12 V estándar de la industria (= fotovoltaico = panel solar) que carga una batería de plomo ácido de 12 V. Un panel stanradd tiene 36 celdas y un voltaje de salida a pleno sol de 18V o más. En el punto de máxima potencia (el MPP que rastrea el MPPT), el voltaje será de APROXIMADAMENTE 15 V, pero esto varía según la eficiencia de la celda, la insolación (nivel de luz solar), la edad del panel fotovoltaico, la limpieza del vidrio, las condiciones atmosféricas y más. La batería se puede cargar de manera óptima a un voltaje de alrededor de 10 V (más bien una batería de papá) hasta 14 V+ (ciertos modos especiales). El controlador MPPT combina estos diferentes niveles de voltaje y corriente. Si la batería se cargó mejor a 12 V y el MPP del panel fotovoltaico estaba a 15 V, entonces si los dos se juntan, la eficiencia del uso de energía fotovoltaica es 12 V/15 V = 80 %. El 20% extra se pierde.

LiFePO4:

Larga vida útil, buen rango de temperatura, excelente eficiencia de carga actual, muy buena a excelente eficiencia de carga de energía, relativamente robusto. rango de voltaje relativamente plano, excelente rendimiento a alta temperatura aceptable para un buen rendimiento a baja temperatura, el costo total más bajo del ciclo de vida de cualquier batería.

Esto se aplica

Hubiera pensado que sus mejores fuentes de energía serían 1. agua corriente, 2. viento, 3. el sol. Cualquier otra cosa, como las diferencias de temperatura, encenderá un LED y eso es todo.

El agua que fluye contiene una gran cantidad de energía que está a tu disposición cada vez que se detiene el kayak. Por ejemplo, si está agarrado a una roca en algunos rápidos, o si ha amarrado el bote para pasar la noche.

Mi sugerencia sería un motor sin escobillas alimentado por LiFePO4 conectado a una hélice que se puede sacar del agua para reducir la resistencia al remar. Cada vez que te detengas, sumérgelo en el agua y deja que cargue la batería. Siempre que esté cansado, navegue en el motor.

Usa todo el kayak como hélice. No sé mucho de hidrodinámica, pero estoy seguro de que he oído hablar de kayaks que se arrastran bajo el agua y dan vueltas. No sé si podrías orquestar un evento así fácilmente, ¡pero imagina cuánta energía hay disponible allí!

Coloque un panel solar flexible en el kayak también para una recarga adicional.

Conecte una cometa controlada por computadora al bote para obtener una gran velocidad, pero solo si está haciendo esto en una gran extensión de agua abierta.

Bueno, la recolección del movimiento del agua lo ralentizará: perderá energía en el peso de las baterías, el generador, perderá algo de energía en el proceso de almacenamiento y luego también perderá más energía en el proceso de uso del calor. .

En lugar de pedalear con todo ese plomo y hierro... solo rema. menos trabajo.

El almacenamiento de la energía del sol lo está ralentizando debido al peso del panel solar y la batería y también está perdiendo energía en el proceso de almacenamiento y uso. Mejor sin eso también.

Creo que cualquier cosa que hagas desperdiciará más energía humana en lugar de hacértelo más fácil. A menos que uses algún tipo de combustible como la gasolina (que no es nada nuevo).

Una cosa que sé que sería buena para este tipo de cosas que pensé (si estamos hablando de cualquier vehículo / no de barcos) sería usar generadores para frenos en su automóvil para cargar un condensador que ayudaría a acelerar de nuevo a velocidad de crucero.

Entonces, normalmente reduce la velocidad y todo su impulso se disipa como calor en las pastillas de freno ... esto usaría el proceso de generación para reducir la velocidad mientras almacena la energía que acumula en un capacitor, de modo que cuando golpea el gas, el capacitor se descarga en un motor eléctrico para ayudar en la aceleración, ahorrando una tonelada de gasolina.

Puede ser un desperdicio de energía encontrar una forma de almacenar energía para un kayak. Hay muchos más factores a considerar además de la eficiencia que las soluciones sugeridas anteriormente fallan en al menos 1 sentido práctico.

1) costo

2) tamaño

3) peso

4) seguridad

5) mantenimiento

6) conocimientos técnicos para gestionar

7) costo de desarrollo

8) daños por agua

9) daños por sal

10) problemas térmicos

11) robo o responsabilidad del seguro

12) otros riesgos

Podría considerar un motor de arrastre eléctrico, pero creo que es mejor gastar dinero en hacerlo más largo para aumentar la eficiencia de remo.

Adiós, los generadores de hidrógeno usan más energía de la que generan si usan métodos convencionales.