Μετάβαση στο περιεχόμενο
DaylitedSimply Awesome

Εξηλεκτρισμός

Οτιδήποτε φέρει ρεύμα και κινείται

Ένα αυτοκίνητο, ένα μη επανδρωμένο, ένα αεροσκάφος ανύψωσης, ένα σκάφος και ένα φορτηγό μοιάζουν με πέντε διαφορετικά προβλήματα. Στο μητρώο είναι ένα: πόση ενέργεια μπορείτε να μεταφέρετε, πόσο γρήγορα μπορείτε να την ξαναγεμίσετε, και από πού φεύγει η θερμότητα.

Πείτε μας τι χτίζετε

Γιατί τα σχήματα μετρούν λιγότερο απ' όσο φαίνεται

Μια συστοιχία είναι συστοιχία είτε βρίσκεται κάτω από δάπεδο, σε πτέρυγα ή σε κύτος. Η χημεία της κυψέλης, η διαδρομή εξόδου της θερμότητας, το ρεύμα που αντέχει η διεπαφή και το πρότυπο που διέπει αυτή τη διεπαφή είναι οι ίδιες τέσσερις ερωτήσεις κάθε φορά. Αυτό που αλλάζει είναι ποια από αυτές δαγκώνει πρώτη.

Σε ένα αυτοκίνητο είναι συνήθως ο χρόνος φόρτισης. Σε ένα μη επανδρωμένο είναι η μάζα. Σε ένα αεροσκάφος είναι το απόθεμα που πρέπει να έχετε ακόμη όταν προσγειώνεστε. Σε ένα σκάφος είναι το αλάτι. Σε ένα φορτηγό είναι το αμαξοστάσιο, και σε ένα τρένο το σύρμα από πάνω.

Η σειρά με την οποία δαγκώνουν είναι και η σειρά με την οποία γίνονται ακριβά. Μια κακά επιλεγμένη κυψέλη είναι μια παραγγελία. Μια κακά σχεδιασμένη θερμική διαδρομή είναι μια ανακατασκευή. Μια κακά επιλεγμένη διεπαφή φόρτισης είναι ολόκληρο προϊόν.

An electric motor seen end on, with the inverter beside it A motor drawn as concentric circles seen from the end. Twelve stator poles stand around the rim and eight rotor magnets sit inside them in violet. A glowing line runs from the motor to a power electronics box on the right with three cooling channels. A measurement line spans the motor diameter. Along the bottom stand the words stator, rotor and inverter. STATOR . ROTOR . INVERTER
Ett elfordon
Στύλοι φόρτισης σε υπόγειο γκαράζ. Το καλώδιο είναι εκεί όπου εμφανίζεται πρώτα η θερμότητα, και είναι το μέρος που κανείς δεν προϋπολογίζει.

01. Το αυτοκίνητο

Ο κινητήρας έχει λυθεί. Η θερμότητα όχι

Οι μηχανές μόνιμου μαγνήτη και οι αντιστροφείς που τις οδηγούν είναι ώριμοι, καλά τεκμηριωμένοι και διαθέσιμοι από περισσότερους από έναν προμηθευτές. Αυτό το μέρος του σχεδιασμού δεν είναι εκεί όπου καταρρέουν τα έργα.

Αυτό που εξακολουθεί να τερματίζει έργα είναι ό,τι συμβαίνει ανάμεσα στην κυψέλη και τον αέρα: η διαδρομή που ακολουθεί η θερμότητα για να βγει από τη συστοιχία, και το αν η διεπαφή φόρτισης που επιλέξατε είναι ακόμη αυτή που περιμένει η αγορά όταν φτάσετε.

A four rotor drone seen from above with its camera line below A drone drawn from above. A body in the middle carries four arms out to four rotors, each shown as a thin violet ellipse that turns. Under the body a camera looks down and a glowing line falls to a point on a help line. A measurement line spans the rotor span. Along the bottom stand the words lift, endurance and payload. LIFT . ENDURANCE . PAYLOAD
En drönare i luften med last
Ένα τετρακόπτερο στον αέρα. Κάθε γραμμάριο που μεταφέρει πληρώνεται ξανά στον σκελετό, στον κινητήρα, στην μπαταρία και στον χρόνο πτήσης.

02. Το μη επανδρωμένο

Κάθε γραμμάριο πληρώνεται τέσσερις φορές

Ένα γραμμάριο που προστίθεται σε ένα περιστροφικό αεροσκάφος πληρώνεται σε δομή, στον κινητήρα που πρέπει να το σηκώσει, στην κυψέλη που πρέπει να τροφοδοτήσει τον κινητήρα, και στη δομή που πρέπει να κρατήσει την κυψέλη. Ο βρόχος κλείνει, και κλείνει πιο γρήγορα απ' όσο νομίζει ο κόσμος.

Διαβάζουμε τον βρόχο μάζας πριν κοπεί ο πρώτος σκελετός, και διαβάζουμε τι θα απαιτήσουν οι κανόνες εναέριου χώρου από το φορτίο που σχεδιάζετε. Μια κάμερα που ενεργοποιεί βαρύτερη κατηγορία κανόνων κοστίζει περισσότερο από την κάμερα.

Ο βρόχος κλείνει πιο γρήγορα απ' όσο περιμένουν οι περισσότερες ομάδες. Σε μικρό σκελετό, εκατό γραμμάρια επιπλέον φορτίου μπορεί να κοστίσουν τριακόσια γραμμάρια μάζας απογείωσης όταν μετρηθούν δομή, κινητήρας και κυψέλη, και ο χρόνος πτήσης πέφτει περισσότερο απ' όσο υποδηλώνει ο αριθμός.

A lift and cruise aircraft with six rotors seen from the front An aircraft body with a wing to each side, drawn in thin outline. Six lift rotors stand above the wing as violet ellipses on short masts. One glowing arrow points up for lift and one points right for cruise. A measurement line spans the wing. Along the bottom stand the words lift, cruise and transition. LIFT . CRUISE . TRANSITION
En helikopter i luften
Ένα ελικόπτερο με τον κινητήρα σβηστό. Το να κρατάς μια μηχανή ακίνητη στον αέρα κοστίζει ισχύ κάθε δευτερόλεπτο που διαρκεί, από όπου κι αν προέρχεται η ενέργεια.

03. Αεροσκάφη ανύψωσης και ελικόπτερα

Η αιώρηση είναι ακριβή και η πλεύση φθηνή

Ένα περιστροφικό αεροσκάφος ξοδεύει την περισσότερη ενέργειά του για να στέκεται ακίνητο στον αέρα. Μια πτέρυγα ξοδεύει την περισσότερη δική της για να πάει κάπου. Κάθε σχεδιασμός με ανύψωση και πλεύση είναι μια προσπάθεια να πληρώνεται το πρώτο μόνο όταν χρειάζεται.

Η μετάβαση ανάμεσά τους είναι εκεί όπου οι ευρεσιτεχνίες είναι πυκνές και όπου η διαδρομή πιστοποίησης είναι λιγότερο ξεκάθαρη. Χαρτογραφούμε και τα δύο πριν επιλεγεί διάταξη, γιατί η επιλογή δύσκολα αναιρείται.

An electric aircraft seen from the front with battery bays in the wings An aircraft drawn from the front in thin outline. A propeller turns above the nose and a glowing line runs up into it. Each wing carries eight battery bays marked in violet. A measurement line spans the wingspan. Along the bottom stand the words energy, mass and reserve. ENERGY . MASS . RESERVE
Ett eldrivet flygplan
Το πρωτότυπο Helios σε ξεραμένη λίμνη. Μια πτέρυγα αυτού του μεγέθους υπάρχει επειδή ο ενεργειακός προϋπολογισμός ξεκαθαρίστηκε πριν σχεδιαστεί το σκάφος.

04. Ηλεκτρικά αεροσκάφη

Το απόθεμα είναι ο σχεδιασμός

Ένα αεροσκάφος μπαταρίας πρέπει να προσγειωθεί με ενέργεια που ποτέ δεν του επιτράπηκε να χρησιμοποιήσει. Αυτό το απόθεμα είναι γραμμένο στους κανόνες, δεν μικραίνει επειδή η πτήση ήταν σύντομη, και είναι ο λόγος που το ωφέλιμο φορτίο φαίνεται μικρότερο από τον αριθμό στο φύλλο δεδομένων.

An electric boat with the pod drive lit under the waterline A boat drawn in thin outline from the side, sitting on a moving blue water line. Under the hull a battery pack with six cells is marked in violet, and a glowing line runs from it back to a pod drive with a propeller. A measurement line spans the hull. Along the bottom stand the words displacement, range and wake. DISPLACEMENT . RANGE . WAKE
En eldriven båt
Ένα ηλιακό ηλεκτρικό επιβατικό σκάφος στη La Rochelle. Το νερό ψύχει το κύτος δωρεάν και παίρνει το αλάτι ως πληρωμή.

05. Ηλεκτρικά σκάφη

Το νερό είναι δώρο και πρόβλημα

Ένα κύτος βρίσκεται μέσα στο καλύτερο ψυκτικό που θα μπορούσε να ζητήσει ένα όχημα, και στο πιο διαβρωτικό περιβάλλον στο οποίο θα μπορούσε να μπει μια συστοιχία. Το πρώτο κάνει τη θερμική διαχείριση εύκολη. Το δεύτερο κάνει το περίβλημα, τις τσιμούχες και την επιλογή υλικών την πραγματική δουλειά.

Τα κύτη εκτοπίσματος ανταμείβουν την απόδοση με τρόπο που τα οδικά οχήματα δεν το κάνουν, γιατί η απαιτούμενη ισχύς ανεβαίνει απότομα με την ταχύτητα. Ένα σκάφος σχεδιασμένο γύρω από την ταχύτητα με την οποία πραγματικά πλέει είναι άλλο σκάφος από ένα σχεδιασμένο γύρω από τη μέγιστη ταχύτητα.

An electric truck charging, with the power curve drawn above A truck with cab and trailer drawn in thin outline from the side. A battery pack with eight cells sits between the axles in violet. A glowing cable runs from a charging post on the right to the truck, and a blue curve above shows power falling as the pack fills. A measurement line spans the vehicle. Along the bottom stand the words megawatt, duty cycle and depot. POWER MEGAWATT . DUTY CYCLE . DEPOT
Eldriven tung transport
Ένα τρόλεϊ κάτω από εναέρια γραμμή. Η μία απάντηση είναι να κουβαλάς την ενέργεια μαζί σου, η άλλη να την τροφοδοτείς όλη τη διαδρομή, και οι δύο λειτουργούν ακόμη.

06. Φορτηγά και τρένα

Δύο απαντήσεις στην ίδια ερώτηση

Ένα τρένο έλυσε το ενεργειακό πρόβλημα μη μεταφέροντάς το ποτέ: το σύρμα είναι από πάνω και ο παντογράφος φτάνει ψηλά. Ένα φορτηγό μεταφέρει ό,τι χρειάζεται και πληρώνει γι' αυτό κάθε χιλιόμετρο.

Και οι δύο δρόμοι είναι ανοιχτοί για βαρέα μεταφορικά και και οι δύο έχουν μητρώο που αξίζει να διαβαστεί. Ποιος ταιριάζει εξαρτάται από τον κύκλο λειτουργίας, και ο κύκλος λειτουργίας μετριέται και δεν υποτίθεται.

Τα σχέδια

Τι σχεδιάζουμε ενώ διαβάζουμε

Κάθε έργο αφήνει πίσω του ένα σύνολο σχεδίων σαν αυτά. Έτσι μια αξίωση, ένα πρότυπο ή μια μέτρηση γίνεται κάτι για το οποίο μια ομάδα μπορεί να συζητήσει σε μια αίθουσα.

  • An electric motor seen end on, with the inverter beside it A motor drawn as concentric circles seen from the end. Twelve stator poles stand around the rim and eight rotor magnets sit inside them in violet. A glowing line runs from the motor to a power electronics box on the right with three cooling channels. A measurement line spans the motor diameter. Along the bottom stand the words stator, rotor and inverter. STATOR . ROTOR . INVERTER
  • One cell becoming a module and then a pack Three drawings side by side joined by arrows. On the left a single cell with two terminals. In the middle a module holding five cells in violet. On the right a pack holding twelve modules in a grid, with a glowing line rising from it. The words cell, module and pack stand under each. Along the bottom stand the words chemistry, thermal path and serviceability. CELL MODULE PACK CHEMISTRY . THERMAL PATH . SERVICEABILITY
  • A charging curve where power falls as the cell fills A chart with two axes. A blue line holds high and then falls away in steps as it moves right, and a violet line rises to meet it. A charging connector stands to the left of the chart with a glowing lead into it. Along the bottom stand the words taper, temperature and time at plug. POWER STATE OF CHARGE TAPER . TEMPERATURE . TIME AT PLUG
  • A train collecting current from an overhead line A carriage drawn in thin outline on a track. On its roof a pantograph reaches up in a V to a blue overhead wire, and a glowing line runs between them. Seven windows are marked along the side and four wheels below. Along the bottom stand the words catenary, pantograph and regeneration. CATENARY . PANTOGRAPH . REGENERATION
  • A helicopter drawn from the side with the rotor head lit A helicopter in thin outline seen from the side. Five blades run out from a rotor head at the top, drawn as violet strips. The body curves back into a tail boom and ends in a tail rotor shown as a circle with a cross. A glowing line runs up into the rotor head. A measurement line spans the rotor diameter. Along the bottom stand the words rotor head, tail authority and torque. ROTOR HEAD . TAIL AUTHORITY . TORQUE
  • A printer building an object layer by layer, with the layers enlarged beside it A gantry frame with a nozzle in the middle. A glowing line falls from the nozzle onto a stack of thin layers that grows narrower towards the top, the highest ones marked in violet. To the right a circle enlarges six layers so the bonding between them can be seen. A measurement line spans the base. Along the bottom stand the words layer, adhesion and tolerance. LAYER . ADHESION . TOLERANCE
  • Five composite plies stacked, each with its own fibre direction Five thin sheets drawn in perspective and stacked on top of each other. In each sheet short violet strokes show the fibre direction, and the angle is written to the right of each layer. A glowing line falls onto the top sheet. A measurement line spans the stack. Along the bottom stand the words stiffness, mass and lay up. 0 DEG 45 DEG 90 DEG -45 DEG 0 DEG STIFFNESS . MASS . LAY UP
  • The life of a battery drawn as a ring with five stops Five circles stand around a faint ring, marked build, use, measure, reuse and recover. A glowing arc runs from the first towards the second. Below the ring a branch leads down to a smaller pack with three cells marked in violet. Along the bottom stand the words second life and material recovery. BUILD USE MEASURE REUSE RECOVER SECOND LIFE . MATERIAL RECOVERY
  • Wind and solar feeding a store at the edge of the grid A wind turbine stands on the left with three violet blades, a solar array lies in the middle drawn in perspective, and a store stands on the right holding four cells. Glowing lines run from both sources into the store. The words wind, solar and storage stand under each. Along the bottom stand the words intermittency, firming and grid edge. WIND SOLAR STORAGE INTERMITTENCY . FIRMING . GRID EDGE
  • Two emission lines crossing at the point where the electric vehicle pays back A chart with distance along the bottom and emissions up the side. A cool line starts at zero and rises steeply. A violet line starts higher, because building the battery costs something, and rises much more slowly. They cross at a marked point labelled break even, with a help line dropping to the axis. Along the bottom stand the words cradle, use and gate. BREAK EVEN MANUFACTURE 0 FOSSIL ELECTRIC DISTANCE DRIVEN EMISSIONS CRADLE . USE . GATE
  • A test piece in a rig with four sensors and the reading written above A rectangular test piece stands in the middle with six violet lines across it. Four sensors sit at its corners, each joined by a cool line to a small circle further out. Above the piece a panel shows a blue trace being recorded, and a glowing line joins the panel to the piece. A measurement line spans the piece. Along the bottom stand the words repeatable, written down and dated. REPEATABLE . WRITTEN DOWN . DATED
  • An electric aircraft seen from the front with battery bays in the wings An aircraft drawn from the front in thin outline. A propeller turns above the nose and a glowing line runs up into it. Each wing carries eight battery bays marked in violet. A measurement line spans the wingspan. Along the bottom stand the words energy, mass and reserve. ENERGY . MASS . RESERVE
A printer building an object layer by layer, with the layers enlarged beside it A gantry frame with a nozzle in the middle. A glowing line falls from the nozzle onto a stack of thin layers that grows narrower towards the top, the highest ones marked in violet. To the right a circle enlarges six layers so the bonding between them can be seen. A measurement line spans the base. Along the bottom stand the words layer, adhesion and tolerance. LAYER . ADHESION . TOLERANCE
Additiv tillverkning på nära håll
Προσθετική κατασκευή σε κλίμακα. Το εξάρτημα χτίζεται στρώση προς στρώση, οπότε το κόστος του ακολουθεί τον όγκο και όχι το σχήμα.

07. Η κατασκευή του εξαρτήματος

Τυπωμένο και στρωμένο, όχι φρεζαρισμένο από όγκο

Η προσθετική κατασκευή άλλαξε ποια σχήματα είναι προσιτά, και η επίστρωση σύνθετων υλικών άλλαξε ποια σχήματα είναι ελαφριά. Μαζί μετακίνησαν τον περιορισμό από αυτό που μπορεί να φτιάξει το εργαλείο σε αυτό που τολμά να σχεδιάσει ο μηχανικός.

Και τα δύο φέρνουν τους δικούς τους τρόπους αστοχίας, και και τα δύο καλύπτονται καλά στο μητρώο: πρόσφυση στρώσεων στο ένα, κατεύθυνση ινών και σύστημα ρητίνης στο άλλο.

Κανένα δεν αντικαθιστά τη μηχανουργική κατεργασία. Αυτό που κάνουν είναι να μετακινούν την απόφαση νωρίτερα: επιλέγετε τώρα τη διεργασία ενώ το εξάρτημα είναι ακόμη σκίτσο, και αυτή η επιλογή κρίνει περισσότερα από το σχήμα.

Two emission lines crossing at the point where the electric vehicle pays back A chart with distance along the bottom and emissions up the side. A cool line starts at zero and rises steeply. A violet line starts higher, because building the battery costs something, and rises much more slowly. They cross at a marked point labelled break even, with a help line dropping to the axis. Along the bottom stand the words cradle, use and gate. BREAK EVEN MANUFACTURE 0 FOSSIL ELECTRIC DISTANCE DRIVEN EMISSIONS CRADLE . USE . GATE
Förnybar kraft i landskapet
Ανεμογεννήτριες κόντρα στον ήλιο. Το τι καίει το δίκτυο κρίνει πόσο μακριά πρέπει να ταξιδέψει μια μπαταρία πριν καλύψει τη διαφορά.

08. Τι χρωστά το όχημα

Μια μπαταρία ξεκινά τον αγώνα πίσω

Η κατασκευή μιας συστοιχίας κοστίζει κάτι πριν το όχημα κινηθεί ένα μέτρο. Ένα ηλεκτρικό όχημα ξεκινά επομένως με χρέος, και το ξεπληρώνει με την απόσταση, με ρυθμό που εξαρτάται από το τι καίει το δίκτυο από το οποίο φορτίζει.

Αυτό είναι επιχείρημα που πρέπει να στηριχθεί σε μέτρηση και όχι σε αίσθηση. Το τι αξίζει η συστοιχία αφού το όχημα τελειώσει μαζί της ανήκει στον ίδιο λογαριασμό, και σπάνια βρίσκεται μέσα του.

Οι τέσσερις ερωτήσεις

Τίθενται σε καθένα από αυτά

Όποιο κι αν είναι το σχήμα, ο πρώτος μήνας θέτει αυτές. Οι απαντήσεις διαφέρουν. Οι ερωτήσεις όχι.

One cell becoming a module and then a pack Three drawings side by side joined by arrows. On the left a single cell with two terminals. In the middle a module holding five cells in violet. On the right a pack holding twelve modules in a grid, with a glowing line rising from it. The words cell, module and pack stand under each. Along the bottom stand the words chemistry, thermal path and serviceability. CELL MODULE PACK CHEMISTRY . THERMAL PATH . SERVICEABILITY

Πόσο μπορεί να μεταφέρει

Ενέργεια επί του οχήματος, και τι κοστίζει η μεταφορά της σε μάζα και όγκο που μετά πρέπει να μετακινήσετε.

A charging curve where power falls as the cell fills A chart with two axes. A blue line holds high and then falls away in steps as it moves right, and a violet line rises to meet it. A charging connector stands to the left of the chart with a glowing lead into it. Along the bottom stand the words taper, temperature and time at plug. POWER STATE OF CHARGE TAPER . TEMPERATURE . TIME AT PLUG

Πόσο γρήγορα μπορεί να γεμίσει

Η διεπαφή, το πρότυπο που τη διέπει, και η καμπύλη που κρίνει τι σημαίνει πραγματικά ο αριθμός στην αφίσα.

An electric motor seen end on, with the inverter beside it A motor drawn as concentric circles seen from the end. Twelve stator poles stand around the rim and eight rotor magnets sit inside them in violet. A glowing line runs from the motor to a power electronics box on the right with three cooling channels. A measurement line spans the motor diameter. Along the bottom stand the words stator, rotor and inverter. STATOR . ROTOR . INVERTER

Πού πάει η θερμότητα

Έξω από την κυψέλη, μέσα από τη δομή, στον αέρα ή στο νερό. Η διαδρομή είναι ο σχεδιασμός, και κρίνεται νωρίς είτε την κρίνετε εσείς είτε όχι.

The life of a battery drawn as a ring with five stops Five circles stand around a faint ring, marked build, use, measure, reuse and recover. A glowing arc runs from the first towards the second. Below the ring a branch leads down to a smaller pack with three cells marked in violet. Along the bottom stand the words second life and material recovery. BUILD USE MEASURE REUSE RECOVER SECOND LIFE . MATERIAL RECOVERY

Τι γίνεται μετά

Δεύτερη ζωή, ανάκτηση, και τι αξίζει ακόμη η συστοιχία όταν το όχημα τελειώσει μαζί της.

Το πεδίο

Έξι σημεία όπου το ρεύμα ήδη τρέχει

Κανένα από αυτά δεν είναι πρωτότυπο. Όλα είναι σε λειτουργία κάπου σήμερα.

  • En laddstation för fordon
    Θέσεις σημασμένες για ηλεκτρικά οχήματα, όπου η ουρά είναι για τη σύνδεση και όχι για τον χώρο.
  • Eldriven tung transport
    Ένα τρόλεϊ, που λύνει το πρόβλημα της μπαταρίας μη έχοντας μπαταρία.
  • Ett eldrivet tåg
    Εναέρια γραμμή πάνω από διάβαση. Η παλαιότερη ηλεκτρική μεταφορά μεταφέρει ακόμη τα περισσότερα.
  • En eldriven båt
    Ένα ηλιακό ηλεκτρικό επιβατικό σκάφος, όπου το νερό και ψύχει και διαβρώνει.
  • Ett eldrivet flygplan
    Ένα ηλιακό αεροσκάφος σε λιμνοπυθμένα, χτισμένο γύρω από έναν ενεργειακό προϋπολογισμό αντί γύρω από μια καμπίνα.
  • Förnybar kraft i landskapet
    Ανεμογεννήτριες, που κρίνουν πόσο γρήγορα μια μπαταρία ξεπληρώνει ό,τι κόστισε να κατασκευαστεί.
An opened envelope under an arc of light An envelope stands open in the middle with two lines of text visible, one of them violet. An arc of light curves over it from left to right and ends in a point. Above stands two paragraphs is enough, below stands it reaches the person who would build it. TWO PARAGRAPHS IS ENOUGH IT REACHES THE PERSON WHO WOULD BUILD IT

Κάτι σε αυτή τη λίστα είναι δικό σας

Πείτε μας ποιο και τι σας ανησυχεί σε αυτό. Αν το μητρώο λέει ότι είναι πιασμένο, θα το ακούσετε στην κλήση.

Γράψτε μας