5/7/2018 Duurzame noodstroomvoorziening voor radiocommunicatie bij rampen. - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/duurzame-noodstroomvoorziening-voor-radiocommunicatie-bij-rampen 1/3

 

19INTERCOM 2010-3

INLEIDING

Hetvoorzien vanelektrische energiemet ag-gregaten, gebaseerd op de omzetting vaneen brandstof naar elektriciteit, is met een

 wereldwijd opgesteld vermogen van 40GW genoeg bekend en valt buiten dit artikel.Toepassing van biodiesel zou een nood-stroomaggregaat nog duurzaam kunnenmaken. Het gebruik van biodiesel in nood-stroomaggregaten is gezien de maximalehoudbaarheid van biodiesel van één jaar nietgebruikelijk.Ook wordt in dit artikel niet in-gegaan op recente ontwikkelingen, die be-

 wegingsenergie omzetten naar elektriciteit.Bijmilitaireoperatiesis een decentraleduur-zame energievoorziening vooralsnog alleeninteressant bij (semi) permanente bases, enparallel aan een reguliere energievoorzie-ning.

  Voor communicatie met radiozend/ontvangers is elektrische energie no-dig, echter gelukkig minder dan voor veelandere toepassingen. Daar waar regulierecommunicatielijnenbij rampenuitvallenkanen valt ook de reguliere energie voorziening

 vaak uit. Het liefst beschikken we dan naastopgeslagen energiein eenaccu, ookover eenenergiebron die ons geheel onafhankelijk 

  van reguliere energievoorzieningen van

energie kan voorzien. Dit wordt een autar-kische energievoorziening genoemd. Op ditpunt ontstaat ook de overeenkomst met desituatie van de militair in het veld. Door on-derbroken of haperende aanvoerlijnen ver-stokenvanenergietochkunnenblijvencom-municeren, dan wel energie hebben voorandere toepassingen die elektriciteit nodighebben.Het zou mooizijn als wedat indeze tijdook nog op een duurzame wijze kunnen doen.In dit artikel ga ik nader in op de mogelijk-heden en onmogelijkheden van een derge-lijke duurzame energie voorziening.

TRIAS ENERGETICA

Elektrische energie kent een vraag- en eenaanbodkant. De vraagkant wordt geheel be-paald door de gebruiker. Net als in de maat-schappij geldt hier ook de Trias energetica.

De in de Trias energetica gevolgde metho-diek is:- zoveel mogelijk energie besparen;- als er niets meer te besparen valt zoveel

mogelijk duurzaam opwekken en- de overige benodigde energie zo schoon

mogelijk opwekken.

Het opwekken van duurzame elektriciteit

kent zijn grenzen. Het is dus belangrijk omzo veel mogelijk te besparen door zo zuinigmogelijkeapparatuurtehebben.Apparatuur

  waar bijvoorbeeld alle features van uitge-

schakeld kunnen worden (verlichting!) endie een ‘slaapstand’ kennen.

De aanbodkant kent vele variëteiten. Al de-ze duurzame variëteiten zijn afgeleid vanenergie die door de zon aan de aarde wordtafgegeven. Hierinzijn op ditmomentals be-langrijkste te onderscheiden, waar ik in het

 vervolg van dit artikel dan ook nader op inzal gaan:- zonlicht systemen;- door windkracht aangedreven systemen;

- systemen door menskracht aangedrevenen

- thermoionische energieomzetting op ba-sis van biobrandstof.

ZONLICHT SYSTEMEN

Het gaat hier om ‘zonnecellen’. Halfgelei-ders die fotonen uit het zonlicht omzettenin elektriciteit. De belangrijkste parameterhierbij is de maximale instraling van de zonop een gegeven oppervlak. Voor het gemak nemen we aan dat het om één vierkante me-ter gaat. De intensiteit van de zoninstralingop aarde is niet overal gelijk. In Nederlandmogen we uitgaan van een maximum van1000Wperm2. Rondde evenaarzijner plek-kenwaardit kan oplopen tot 6000W per m2,doch komt meestal niet boven de 3000W per m2 uit. Er bestaan verschillende typenzonnecellen. Het belangrijkste onderscheidbij de cellen zelf is dat tussen amorf en kris-tallijn. Hetis goed om te wetendat de maxi-male omzettingsrendementen nu respectie-

  velijk 8 en 16% zijn. Bij 16% omzettingkunnen we in Nederland ca. 100 kWh per

 jaar per m2 verwachten. Zomers is er 10 maalmeer zonlicht dan ’s winters. Bij volle zon

levert een zonnepaneel 10 maal zo veel alsbij een bewolkte hemel (we noemen dit dif-fuus licht). Zonlichtpanelen met amorf cel-len hebben naast het lagere rendement van

NOODENERGIEVOORZIENING RADIOCOMMUNICATIE

De heer Frits Ogg is adviseur op het gebied van energiebesparing en duurzame

energie, en mede-oprichter van de Organisatie voor Duurzame Energie (ODE).Hij heeft in de afgelopen decennia vele publicaties op zijn naam staan. In ditartikel gaat hij nader in op duurzame energievoorziening voor radiocommunica-tie bij rampenbestrijding en sluit hij aan op de activiteiten van de Dutch AmateurRadio Emergency Service (zie Intercom 2010-2, blz. 41 e.v.).

De heer Frits Ogg, adviseur duurzame energie en innovatie

Trias energetica 

CV FRITS OGG

Frits Ogg is zendamateur (PA2LIA) en almeerdan 40 jaarpionier ophet gebied vaneen zelfvoorzienende duurzame energie-

  voorziening voor radiocommunicatie bijzendamateurs. Frits Ogg is opgeleid alsdocentelektrotechniekenisindustrieelin-genieur. Hij was van lichting 75/5 en wasdienstplichtig bij de Garde Fuseliers Prin-ses Irene in Schalkhaar. Uitzonderlijk tij-dens zijn diensttijd was de goedkeuringom tijdensde parateperiode eenopleidingtot telegrafist te krijgen op de Elias Beeck-mankazerne. Zijn experimenten metduurzame energievoorzieningvoor radio-communicatie zijn eind jaren tachtig geï-nitieerd door vragen vanuit de rampenbe-strijding van het Rode Kruis enzendamateurs.

5/7/2018 Duurzame noodstroomvoorziening voor radiocommunicatie bij rampen. - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/duurzame-noodstroomvoorziening-voor-radiocommunicatie-bij-rampen 2/3

 

20 INTERCOM 2010-3

8 % weer een iets hoger rendement bij dif-fuus licht, zijn veel goedkoper, maar kennen

 wel‘veroudering’. Amorf panelen leveren inde tijd steeds minder vermogen. Leveran-ciers garanderen nu 80% na 10 jaar.

 Veel zonnepanelen kennen een spiegelendeafwerking. Voor militaire toepassingen is ditniet wenselijk. Zonnecellen kunnen we –naast het reguliere blauw - tegenwoordig in

alle kleuren van de regenboog maken, zelfsin legergroen. Dat gaat alleen ten koste vanhetrendement,datdaneenfactor10ofmeerdaalt. Het is maar waar je voor kiest.

Hoe kan een dergelijksysteem er nu uitzien?Mijn eigen systeem ( kristallijn) draait nu almeer dan twintig jaar.

Ik ben destijds uitgegaan van een ramp inde kerstweek, de week van het jaar met deminste lichtopbrengst, en mogelijk metsneeuw bedekte collectoren. In de winter-periode met tien maal minder zon. Kortomhet worst case scenario. In een dergelijk si-tuatie is de bijdrage van de zonnecellen inhet geval van een calamiteit – door de don-kere dagen en mogelijk sneeuw - nihil. Ver-

 volgens heb ik gekozen voor een buffer. Pa-rameters voor dezebufferzijn; de tijdspanne

  van een week en een verhouding zen-den/ontvangen van 1 op 20. Bij mijn toen-malige transceiver kwam ik op een beno-digde buffer van 525 Ah bij 12 volt. In depraktijk levert mijn installatie (336Wp) in dehele maand december voldoende elektrici-teit om de accubank op te laden. De instal-

latie is verder technisch inhoudelijk be-schreven in Electron oktober 1997 pag.422-424.

WINDENERGIE

 Wind is een afgeleide van zonne-energie. Dezon verwarmt de aarde op de ene plek meerdan op de andere. Het ontstane tempera-

tuurverschil zorgt voor een luchtverplaat-sing. Hetgaat indit gevalbijde noodstroomom super kleine windmolens. Windmolensdie30jaargeledenalsgrootbestempeldwer-den (80kW generatorvermogen) zijn nukleine windmolens. De kleine windmolens

  van toen zijn nu superklein geworden. Er worden twee basis typen onderscheiden methorizontale as, en met verticale as. Verder

onderscheid men naar principe; gebaseerdop lift of weerstand. Gekeken naar rende-ment hebben kleinemolensgebaseerd op lifteen maximaal rendement van ongeveer 32%en de molens gebaseerd op weerstand eenmaximaal rendement van ongeveer 9% tenopzichte van de hoeveelheid wind die doorhet rotoroppervlak opgevangen wordt.

 Wat zijn nu de mogelijkheden? Net als bijzonlicht is er een wisselend aanbod. ’s Win-ters is er meer wind dan ’s zomers. Een mo-len kent een ‘aanloopsnelheid’, de snelheid

 waarbij hij begint te draaien, en een ‘maxi-male snelheid’, de snelheid bij veel wind, dieniet overschreden mag worden om de mo-len niet kapot te laten gaan. Kleine wind-molens worden voor één specifieke gemid-delde windsnelheid ontworpen, waardoorhet rendement bij een andere gemiddelde

 windsnelheid snel terugloopt. Bij wind is de  windsnelheid de belangrijkste factor, een verdubbeling van de windsnelheid betekentacht maal meer energie, de tweede belang-rijke factor is het windvangend oppervlak;

 verdubbeling van het oppervlak levert een verviervoudiging van het vermogen op. Het

roteren van een windmolenrotor is geba-seerd op lift. Net als bij een vliegtuig, dat

 voor het vliegen ook gebaseerd is op lift, ishet belangrijk dat de molen opgesteld staatin een laminaire luchtstroom. Een onder-schat element bij kleine windmolens is tur-bulentie. Net als bij vliegtuigen hebben klei-ne windmolens daar veel last van. Wind in

en om gebouwen en bomen gaat wervelen.De vuistregel is dat een kleine windmolenminimaal 15 meter boven het hoogste ob-

 ject in de directeomgeving en minimaal150meter van het eerstvolgende hoogste objectmoet staan. Verder is al aangeven dat er (ge-durende het jaar) voldoende wind moet zijn(min. 5m/s gem.). Windmolens veroorza-ken zelf ook turbulentie, en kunnen daaromniet te dicht op elkaar staan. In de gebouw-de omgeving komt de gemiddelde wind-snelheid bijna niet boven de aanloopsnel-heid van een kleine windmolen uit. Alsenergievoorziening is er voor kleine wind-

molens meestal dus slechts een rol wegge-legd bij opstelling in het vrije veld, en netals bij zonnecellen – gezien het grillige ka-rakter van wind – in combinatie met buffe-ring.

Zelf heb ik – in de bebouwde kom - al jareneen pico turbine in gebruik; rotor Ø 30 cm,generator vermogen 3 W bij 6 V. Erg klein,maar de tijd doet de rest. Met dit windmo-lentje wordt een 50Ah accu (bij 12V) gela-den en op spanning gehouden. Bij calami-teiten is alleen de altijd volle bufferinteressant. Dit molentje is beschreven inElectron mei 1983 pag. 243-246.

 Vodafone heeft onlangs als publiciteitsstunteen kleine molen voor kampeerders latenontwerpen.

Op een goede locatie kan een kleine wind-molen 1 – 3000 kWh op jaarbasis opwek-ken.

Deopbrengstissterkafhankelijkvan,involg-orde van belangrijkheid:- de gemiddelde windsnelheid ter plekke;

- het rotoroppervlak;- de turbulentie;- de ashoogte en- de turbine zelf.Backpacksystemen (Foto’s: Earthtech)

Zonlichtsysteem van de auteur (Foto: Josée Wuyts)

5/7/2018 Duurzame noodstroomvoorziening voor radiocommunicatie bij rampen. - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/duurzame-noodstroomvoorziening-voor-radiocommunicatie-bij-rampen 3/3

 

INTERCOM 2010-3 21INTERCOM 2010-3

Bij wind geldt: meten is weten. Weten of jeop de beoogde locatie voor de molen vol-doendewindsnelheidhebt.Metenopdeplek 

 waar de molen komt te staan, dus ook me-ten op de goede ashoogte. Voor beoogdelocaties zijn er nu goedkope loggende me-ters in de handel zoals de power predictor.

 Voor defensie is het van belang bij vredes-missies en hulp bij de elektrificatie van deplaatselijke bevolking, zo snel mogelijk metde metingen te beginnen. In principe wordter eenjaarlanggemeten. Ookin dit verbandishetinteressanttewetendat–bijvoldoende

 windaanbod - kleine windmolens gemakke-lijk door de plaatselijke bevolking met terplekke verkrijgbare middelen zelf gebouwd(en later onderhouden) kunnen worden.

DOOR MENSKRACHT

AANGEDREVEN SYSTEMEN

Door het eten van door zonne-energie ge-leverde biomassa wordt energie opgewektdoor menskracht (en dieren!), ook als eenafgeleide van zonne-energie bestempelt.Toepassingvan een energiefiets isbeslist nietnieuw. Veel transceivers, gebruikt in deTweede Wereldoorlog en die nadien veeldoor radioamateurs zijn gebruikt, waren almet een trapgenerator (of handgenerator)uitgerust.Eenmensleverteenvermogenvan100W. Daar kun je aan rekenen. Van allesystemen is dit nog steeds de meest be-trouwbare vorm van duurzame elektrici-

teitsopwekking bijcalamiteiten. Er zijn in dehandelverschillende civiele toepassingenbe-schikbaar.

 Andere systemen, waar op dit moment aanontwikkeld wordt, zijn gebaseerd op druk,draai of trekkrachten. Meestal gebaseerd ophet principe van piëzo elektriciteit. Elektri-citeit die opgewekt wordt door een halfge-leider met druk te belasten. Hiermee wor-

denslechtszeerkleinevermogensopgewekt. Als voorbeeld hier de piëzo-elektrische gas-aansteker. Meerdere van deze elementen pa-rallel/serie geschakeld, in bijvoorbeeld dezool van een schoen, leveren voldoendeenergie voor het opladen van een MP3 spe-ler, waarmee de capaciteit weer gelijk dui-delijk is.

THERMOIONISCHE OMZETTING

Thermoionischeomzettingisdedirecteom-zetting vanwarmtein elektriciteit. Zoalsmetzonlicht in een halfgeleider elektriciteit op-gewekt kan worden kan dat ook door hetcreëren van een temperatuurverschil in eenhalfgeleider. Het principe begint al te wer-ken bij een verschil van 30 °C. Dit wordttoegepast in bijvoorbeeld een horloge datop lichaamswarmte werkt. Bij 200 °C tem-peratuur verschil werkt het element opti-maal. Het maximale omzettingsrendement– tot op dit moment - is echter 4%. Zelf hebik een pico omzetter in gebruik met een ver-mogen van 2,5W. Deze is opgesteld boveneen reguliere stormlamp, die brandt op bio-lampolie. Ik kan hier mijn mobiele telefoonmee opladen (zie SPRAT #2 2001 en Elec-

tron juli 2005 pag. 297 ‘de Liberty PowerGenerator’).

 Acculader voor windmolen 

Kleine windmolens in camouflagekleuren 

(Foto’s: Itieolis )

Trapgenerator Cougar (Foto: Powerplus.nl )

Kleine windmolen op een tent (Foto: Vodafone)

Kleine windmolen als lader voor GSM 

(Foto: Vodafone)

Pedalpower generator (Foto: Freeplay )

Het opladen van een mobiele telefoon 

BRONNEN

Dit artikel wordt ondersteund door een

aantal internetverwijzingen en bronver-meldingen. Zie hiervoor de website vande VOV.