पुरानी कार को एक शक्तिशाली जनरेटर में बदलना

• सड़क पर चलाने लायक मूल्य भले कम हो, लेकिन इंजन सही हालत में मौजूद Toyota Sienna मिनीवैन का उपयोग करके, फेंकी जाने वाली गाड़ी को ऑफ-ग्रिड बिजली स्रोत में बदलने की यह परियोजना है
• उच्च-गुणवत्ता वाले जनरेटर की कीमत हज़ारों से लेकर दसियों हज़ार डॉलर तक हो सकती है, इसलिए सामान्य रूप से काम करने वाला पुराना कार इंजन एक सस्ता विकल्प बन सकता है
• Jake von Slatt, खराब हो चुके Harbor Freight जनरेटर के alternator और Sienna इंजन को जोड़कर 60Hz AC output बनाना चाहते हैं
• Arduino Nano Every और H-bridge, cruise control actuator को चलाकर इंजन को 3600rpm के आसपास स्थिर रखते हैं
• कबाड़ होने वाली गाड़ी और पुराने जनरेटर के पुर्ज़ों का पुन: उपयोग करके, बिजली ग्रिड से बाहर भी काम आने वाला एक व्यावहारिक जनरेटर बनाया जा सकता है

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कबाड़ होने वाली कार को जनरेटर इंजन के रूप में उपयोग करना

• जनरेटर महंगे उपकरण होते हैं
  • छोटे और कम-गुणवत्ता वाले मॉडल कुछ सौ डॉलर में खरीदे जा सकते हैं
  • उच्च-गुणवत्ता वाले जनरेटर की कीमत हज़ारों से लेकर दसियों हज़ार डॉलर तक होती है
• पुरानी कारें, खासकर जब वे सड़क पर चलाने के लिए उपयुक्त न हों, बहुत सस्ती मिल सकती हैं
• Jake von Slatt, चलने वाले इंजन वाली कबाड़-स्तर की गाड़ी को एक शक्तिशाली जनरेटर में बदलने की प्रक्रिया को वीडियो श्रृंखला के रूप में दिखाते हैं
• इस परियोजना का इंजन Toyota Sienna मिनीवैन से लिया गया है
  • गाड़ी खुद सड़क पर बनाए रखने लायक अधिक मूल्य नहीं रखती
  • इंजन अब भी अच्छी तरह काम करता है
  • जनरेटर के उपयोग के लिए पर्याप्त output देता है
• alternator, इंजन खराब हो चुके Harbor Freight जनरेटर से लिया गया है

Arduino से 60Hz output बनाए रखना

• घरेलू उपकरणों और औज़ारों को चलाने के लिए AC voltage output का स्थिर 60Hz बनाए रखना ज़रूरी है
• Sienna का cruise control system मूल रूप से पहियों की गति स्थिर रखने के लिए throttle को नियंत्रित करता है
• इस परियोजना में उसी system से इंजन को 3600rpm पर स्थिर रखा जाता है ताकि 60Hz बना रहे
• control circuit, Arduino Nano Every board और H-bridge पर आधारित है
  • Arduino, H-bridge के जरिए cruise control actuator के servo motor को नियंत्रित करता है
  • alternator का output voltage 5V तक घटाकर frequency monitoring के लिए उपयोग किया जाता है
  • अगर frequency कम हो जाए, तो Arduino actuator को घुमाकर इंजन की गति बढ़ाता है और उसे 60Hz पर समायोजित करता है
• नतीजतन, फेंकी जाने वाली कार और पुराने जनरेटर को कबाड़ में डालने के बजाय, उन्हें ऑफ-ग्रिड बिजली देने वाले उपकरण के रूप में फिर से इस्तेमाल किया जा सकता है

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Hacker News टिप्पणियाँ

• ऐसा करने के लिए इंजन और generator के बीच gearbox लगाना बेहतर होगा
  कार का इंजन 3600rpm पर चल सकता है, लेकिन आम तौर पर ज़्यादा load पर 2000rpm के आसपास fuel efficiency सबसे अच्छी होती है। कम load पर इससे भी कम RPM efficient होता है, लेकिन कार का cooling system लंबे समय तक high load झेलने जितना बड़ा न हो सकता है, इसलिए इंजन को 1800rpm पर चलाकर 1:2 gearbox से generator के लिए सही RPM बनाना एक सरल और “काफी करीब” design लगता है

  • यह सही है कि brake specific fuel consumption (BSFC) high load पर सबसे अच्छा होता है। map देखना हो तो “brake specific fuel consumption map” search कर सकते हैं
    ज़्यादा modern engine में तकनीकी सुधारों की वजह से peak efficiency 3000rpm के आसपास हो सकती है। हालांकि यहाँ engine output और generator maximum output का अंतर इतना बड़ा है कि शायद इसका बहुत मतलब नहीं होगा। यह generator 5500W, यानी करीब 7.4 horsepower का है, और generator efficiency को ध्यान में रखें तो maximum load करीब 8 horsepower होगा। Toyota Sienna engine की peak output लगभग 200 horsepower है, और कार AC करीब 4 horsepower खाता है—इससे तुलना करें तो generator, AC के दोगुने load से भी कम है। आखिरकार engine internal losses घटाने के लिए इसे लगभग idle के स्तर पर चलाने वाली pulley configuration ज़्यादा सही लगती है
  • अगर “gearbox” से मतलब pulley है, तो crankshaft के सामने वाले accessory belt पर बड़ी चौड़ाई की pulley लगाकर, generator की तरफ target RPM के अनुसार diameter वाली pulley लगाना शायद सबसे efficient तरीका होगा
    सब कुछ reinforced pallet पर रख दें और काम खत्म। इस setup से North America के सामान्य घर की power demand महीनों तक reliably पूरी करना मुश्किल होगा, लेकिन सस्ते generator के संदिग्ध 150cc engine के खराब होने से पहले जो काम वह कर रहा था, वह शायद आसानी से कर लेगा
  • normal driving में कार highway पर चलती है और airflow से cooling मिलती है, लेकिन इस मामले में वह नहीं है। cooling system समस्या बन सकता है
  • कार transmission power loss का काफी बड़ा कारण होती है; याद है कि यह लगभग 20% के स्तर पर हो सकता है। simple reduction gear या belt-drive pulley बेहतर हो सकती है

• शानदार setup है। मैं कुछ समय तक yacht पर रहा था, और कई दिनों तक बादल हों तो solar से batteries भरना मुश्किल हो जाता है
  मेरा छोटा M35 Universal diesel engine बहुत torque देता था, और उसी torque से 110V 120A generator चलाता था। कार alternator की तरह यह batteries charge करता है, लेकिन मेरे case में यह 12V 200Ah lithium iron phosphate batteries के 6 pack charge करता था। इन batteries से 120V 3000W inverter, AC, fridge, coffee maker, watermaker, electric stove, lights, navigation equipment, radio, Starlink, Xbox जैसे “home” equipment कई-कई दिनों तक चलते थे। अगर vehicle देखने में खराब लगे तो सिर्फ engine को stand पर रखकर video की तरह wiring कर सकते हैं; engine चलाने के लिए fuel line, ignition और compression ही चाहिए

  • लगभग हर engine चलाने के लिए cooling system भी चाहिए। आम तौर पर कार engine cooling system maximum output पर लंबे समय तक चलाने के लिए पर्याप्त नहीं होता
    क्योंकि signal green होने के बाद speed तक पहुँचने में सिर्फ कुछ seconds लगते हैं, और उसके बाद बहुत कम output की जरूरत होती है। yacht को असल में लगभग अनंत seawater से cool किया जा सकता है। और engine को शायद computer भी चाहिए होगा, तो electrical system भी चाहिए हो जाएगा
  • boat में 230V install करना शायद बेहतर नहीं होगा? modern electronics आम तौर पर 100~240V संभाल लेते हैं, और cable भी बच सकती है
  • diesel पर जाने से ignition की जरूरत नहीं रहती, लेकिन इसके बदले starting ज्यादा मुश्किल हो सकती है

• semi-DIY generation वाले क्षेत्र में Lister engine और उसकी copies Listeroid भी देखने लायक हैं
  diesel पर चलाने पर यह मनचाहा belt system drive करने वाला काफी efficient engine बन जाता है, और generator से mill या water pump पर भी बदला जा सकता है। biodiesel या waste oil जैसे alternative fuels भी ज्यादातर इस्तेमाल किए जा सकते हैं, और simple low-RPM design की वजह से durability अच्छी है और maintenance भी आसान है
  http://www.justliveoffgrid.com/InstallationGuide.html
  https://diesel-bike.com/Lister_Gen/Lister1.html

  • मुझे लगता है Lister engine की आवाज़ भी वाकई अच्छी होती है। जहाँ मैं रहता हूँ वहाँ ये अक्सर गुजरते हुए सुनाई देते हैं, और धीरे-धीरे गुजरते समय throttle बढ़ने की आवाज़ शानदार लगती है

• समझ नहीं आता कि यह modification कितना practical है। वह generator था जिसका original engine खराब होकर scrap हो गया था, और उसमें ready-made 4-stroke engine 1000 डॉलर से कम में लगाया जा सकता था
  इसके बजाय एक ऐसी car लाई गई जो scrap हालत में भी नए engine की कीमत की लगभग आधी हो सकती थी, फिर car की जगह, electronics और fabrication cost भी लगी, और नतीजा यह है कि maximum करीब 10 horsepower इस्तेमाल कर पाने वाले generator को लगभग 200 horsepower के scrap-car engine से चलाया जा रहा है। improvisation अपने आप में शानदार है, लेकिन दूसरी बार वैसा ही बनाने की वजह कल्पना करना मुश्किल है

  • अब इसे उसके अलावा कोई repair नहीं कर पाएगा। यह बहुत बढ़िया learning experience है, और उसकी अपनी value है
  • बाहर से देखें तो यह मुफ्त में चलने वाला driveable generator है। इसमें नापसंद करने जैसा क्या है?
    cruise control clutch release कर दें तो car अभी भी चल सकती है, और वे कहते हैं कि सामान ढोने या welding में भी इसका इस्तेमाल करते हैं

• शायद मूर्खतापूर्ण सवाल हो, लेकिन Prius जैसे hybrids तो एक तरह के generator की तरह इस्तेमाल होने के लिए ही design की गई कारें हैं, इसलिए मुझे लगता है कि कोई पुरानी Prius stationary generator के लिए बेहतर विकल्प नहीं होगी?
  अब उनकी supply भी काफी है और वे काफी सस्ती हो गई हैं। अगस्त 2020 में Iowa derecho के बाद 5 दिन तक बिजली कटौती में रहने के बाद मुझे पूरी तरह समझ आ गया कि emergency power source कितना ज़रूरी होता है। Generators मिल नहीं रहे थे, और animal shelter तक से यार्ड में रखा generator चोरी हो गया था। Petrol और ice मिलना भी मुश्किल था, और electric range होने की वजह से cooking भी कठिन थी। Pellet grill भी electric था, इसलिए उसे इस्तेमाल नहीं कर सका, और 3 दिन बाद fridge और freezer का सारा खाना फेंकना पड़ा

  • https://www.plugoutpower.com/ पर Prius और दूसरी car models के लिए ऐसे kits बनते हैं
  • सही। Prius में Atkinson cycle engine होता है, इसलिए engine efficiency काफी बेहतर होती है, और आम car alternator की efficiency बेहिसाब कम होती है—शायद लगभग 50% के आसपास
    Prius का motor-generator 90% से ऊपर के करीब होता है। हो सकता है motor-generator 100% duty cycle पर लगातार न चल सके, लेकिन उसकी peak output कई दसियों kW होती है, इसलिए उसके लिए काफी बड़ा load चाहिए। कई car alternators लंबे समय तक maximum load नहीं झेल पाते और सिर्फ करीब 2kW ही दे पाते हैं, इसलिए जोखिम होता है। Windings या voltage regulator overheat हो सकते हैं, और कुछ में thermal protection होता है, लेकिन हमेशा नहीं। Centrifugal fan की मदद के लिए forced cooling लगा दें तो अस्थायी उपाय हो सकता है
  • Joey Hess का solar fridge system साफ-सुथरा है। वह energy को सिर्फ battery में store नहीं करता, बल्कि thermal mass का भी अतिरिक्त इस्तेमाल करता है
    https://fridge0.branchable.com/
    https://fridge0.branchable.com/thermal_mass/
  • मेरी Prius के trunk में 1800W 12V inverter है, और battery की तरफ AMP cable पहले से wire कर रखी है ताकि tech से परिचित न होने वाले family members भी आसानी से connect कर सकें
    Output सीमित है, लेकिन winter storm में power outage के दौरान इससे कई दिनों तक oil heating और internet चला पाया। Engine सिर्फ तब चलता है जब hybrid battery charge करनी होती है, इसलिए यह सामान्य generator से कहीं ज्यादा efficient है। 140V hybrid battery के हिसाब से inverter जोड़ें तो ज्यादा power निकाली जा सकती है, लेकिन यह तरीका तेज़ और आसान था। मैंने heating की जगह fridge जोड़कर देखने की कोशिश की, लेकिन grounding issue के कारण inverter shut off हो गया। सौभाग्य से बाहर ठंड थी, इसलिए काम चल गया। Disaster recovery plan तब तक पूरा नहीं होता जब तक उसे end-to-end test न कर लिया जाए
  • अगर traction battery output को inverter से जोड़ें, तो Prius को यह पता लगाने का कोई तरीका नहीं होगा कि वह pack voltage को करीब 30–80% state of charge पर रखने वाली normal operating strategy से बाहर चला गया है
    Traction battery खास बड़ी नहीं होती, इसलिए अगर उसे किसी बड़े pack से न जोड़ा जाए तो लगता है engine बार-बार चलेगा। कुछ लोग NiMH hybrid system को trick करके LiFePO4 cells इस्तेमाल करने के लिए modify भी करते हैं; इसमें हर cell पर अलग charge controller लगाया जाता है। Car control system आखिरकार सिर्फ cell voltage ही देखता है

• उसका basic control algorithm काफी सुधार योग्य लगता है। सिर्फ एक simple PID controller लगाने से भी load changes पर बहुत तेजी से react किया जा सकता है और सही throttle position पर converge किया जा सकता है
  Controller को धीरे-धीरे रेंगते हुए देखना थोड़ा frustrating था

  • Video comments में भी यही सवाल था, और जवाब यह था
    “मैंने इस बारे में सोचा था और यह अच्छा idea लगता है। Coding skills बढ़ने पर शायद मैं इस project पर फिर लौटूंगा। Arduino में USB cable लगी रखी है, इसलिए code update करना बहुत आसान होगा!”
  • देखते हुए मुझे पूरे समय लगा कि यहां ठीक-ठीक PID controller की ही जरूरत है। समझ नहीं आया कि उसने उसे क्यों नहीं चुना
    बल्कि शायद cruise control को ही hack करके “speed” को 60Hz पर set करवाया जा सकता था
  • सही। और main loop को जितनी जल्दी हो सके चलना चाहिए, और control loop को सिर्फ जरूरत पड़ने पर execute करना चाहिए। असल में timer interrupt इस्तेमाल करना सही रहेगा

• 3600rpm काफी ज्यादा है। यह device शायद बहुत fuel खाएगा
  किसी सही consumer generator के मुकाबले यह सच में पैसे बचाता है या नहीं, इसकी calculation करनी होगी। Engine से ज्यादा user द्वारा integrate किए गए parts के combination की reliability को लेकर भी चिंता है

  • Video देखकर लगता है यह व्यक्ति machine recycling का लगभग दीवाना है, और शायद अपनी जमीन पर इस्तेमाल करने के लिए mobile welder जैसी कोई चीज बनाना चाहता था
    उसे खुद भी साफ पता है कि यह पहले से solve हो चुकी problem के लिए Mad Max-style “इधर-उधर पड़े कबाड़ से बनी चीज” है। Conceptually cool है, लेकिन use case बहुत narrow है, और objectively अच्छा idea नहीं है। बड़े clutch fan और अच्छी तरह shrouded radiator वाले engine का इस्तेमाल करें तो cooling कुछ हद तक solve हो सकती है, और fuel बचाना हो तो lower RPM पर engine के idle control system का इस्तेमाल करना बेहतर होगा। फिर भी यह सूअर पर lipstick लगाने जैसा है, और Harbour Freight जाकर आप ज्यादा अच्छी दिखने वाली सूअर खरीद सकते हैं
  • ज्यादा RPM का मतलब जरूरी नहीं कि ज्यादा fuel consumption हो। छोटी VW Polo 1.0L को highway पर 70mph चलने के लिए 4000rpm पर रहना पड़ता था, लेकिन फिर भी 50 UK mpg, यानी करीब 6L/100km मिल जाता था
  • परिस्थिति पर निर्भर करता है। अगर बहुत कभी-कभार इस्तेमाल करना है और engine पहले से है, तो संभवतः ठीक है। अगर engine खरीदना पड़े या अक्सर इस्तेमाल करना हो, तो calculation ज्यादा महत्वपूर्ण हो जाती है

• इस तरह का काम अक्सर average HN reader के experience या अच्छी समझ वाले क्षेत्र से बाहर होता है, फिर भी यहां इसे खास तौर पर ज्यादा critical तरीके से देखा जा रहा है—यह दिलचस्प है
  यह बिल्कुल ideal setup नहीं है, लेकिन machine से खेलने वाले लोगों को ऐसी चीजों से छेड़छाड़ करना पसंद होता है। मैं भी उनमें शामिल हूं

• DIY अपने-आप में मज़ेदार है, लेकिन अगर बड़े पैमाने पर सोचना हो तो यह सामग्री देखने लायक है
  https://academiccommons.columbia.edu/doi/10.7916/D81N8CPF
  सार में, छोटी, बड़े पैमाने पर उत्पादित internal combustion piston engines को गैर-ऑटोमोबाइल system design में अनुकूलित करके लगाने के मूल्य पर ज़ोर दिया गया है। यह इस observation से शुरू होता है कि output के आधार पर normalize करने पर internal combustion engines मौजूदा बड़े power plants की तुलना में 100 गुना सस्ते हैं। साथ ही, paper का सबसे बड़ा हिस्सा reciprocating piston engine को compressor के रूप में model करने, design करने, modify करने और test करने के बारे में है। यह इस बात का लाभ उठाता है कि पारंपरिक रूप का engine मूलतः एक reciprocating compressor है, और देखता है कि क्या उसे छोटे पैमाने के gas compressor में cost-effectively बदला जा सकता है

  • “output के आधार पर normalize करने पर internal combustion engine मौजूदा बड़े power plants से 100 गुना सस्ता है” — इस बात के साथ काफ़ी बड़ा caveat जुड़ा है। वजह यह है कि ज़्यादा output के साथ efficiency बहुत कम हो जाती है
    emergency backup या paper में बताई गई reserve capacity के उपयोग के लिए यह ठीक है, लेकिन सामान्य power generation के लिए operating cost बहुत महंगी है। modularization का idea अच्छा है, लेकिन यह concept पहले से बन रहे virtual power plants (VPP) में भी शामिल है
  • लगता है कि उस market को portable generators पहले से cover कर रहे हैं। Honda जैसे engine manufacturers लंबे समय से gasoline generators बेचते आ रहे हैं

• वह 2-pole generator single-cylinder gasoline engine के 3600rpm पर चीखते हुए घूमने वाले उपयोग के लिए है
  बड़े generators 4-pole होते हैं, इसलिए 60Hz पर 1800rpm और 50Hz पर 1500rpm पर चल सकते हैं। 5500W भी बहुत powerful नहीं है; यह standard portable gasoline generator head के स्तर का है। car engine की output ज़रूरत से ज़्यादा है, और संभावना है कि वह अच्छे efficiency point के आसपास operate नहीं करेगा। AC motor या generator की speed RPM = 120f/p होती है, जहां f Hz है और p poles की संख्या है

  • यह perfection को लक्ष्य मानकर विचार करने वाला समाधान नहीं है, इसलिए ऐसे project की बहुत कड़ी आलोचना करने की ज़रूरत नहीं लगती