Při rozkladu organického materiálu vzniká teplo. Je možné tohoto efektu nějak prakticky využít? Jean Pain z Francie už od 70. let 20. století tvrdí, že ano. Několik referencí na webu také, ale z žádné není jasné, kolik energie je vlastně možné tímto způsobem vygenerovat a ani jakým postupem.


BOM na testovací kompost Pátek, 23.03.2012
Příprava materiálu a prostoru na stavbu Sobota, 24.03.2012
Stavba testovacího kompostu Neděle, 25.03.2012
Kompost topí už druhý den po stavbě Pondělí, 26.03.2012
Potřebujeme chladit! Úterý, 27.03.2012
Už zpomaluje Středa, 28.03.2012
Čidlo teče Čtvrtek, 29.03.2012
Už netopí Neděle, 01.04.2012
Čidla zase tečou Pondělí, 02.04.2012
Co může být špatně Úterý, 03.04.2012
Nová čidla Sobota, 07.04.2012
Rozborka kompostu Neděle, 08.04.2012
Restart kompostu Pondělí, 09.04.2012
Výsledky restartu kompostu Středa, 18.04.2012

Cíl

Postavíme 1m³ kompostu izolovaného 10cm polystyrenovými deskami. Uvnitř bude několik čidel na měření teploty a hadice pro jímání tepla. Budeme se snažit pomocí průtoku vody a rozdílu teplot na vstupu a výstupu kompostu odhadnout, jakým výkonem kompost vodu ohřívá. Průběžné výsledky budou zveřejňovány.

Informace obecného charakteru budou shromažďovány na stránce tomu věnované.

Shrnutí výsledků pak bude opět zde. Každý by měl být schopen pokus pomocí zde dostupných informací bez větších problémů zopakovat.


Výsledky a závěry

Měření teploty

Pro další pokusy je dobré se na měření teploty pořádně připravit a do ničeho se nepouštět, dokud to spolehlivě nefunguje.

Čidla a interface

K měření je možné použít například DS18S20. Pro komunikaci s těmito čidly bych doporučil spíše nějaký mikrokontroler než USB převodník DS2490. Papírově to vypadá hezky, ale prakticky je to spíš boj. Kromě toho, že budete zkoumat, jak funguje 1wire, tak budete bojovat ještě s USB (a libusb). Později jsme zkoušeli ještě nějakou staženou knihovnu pro 1wire na AVR a fungovalo to takříkajíc na první dobrou.

Zástavba a tepelná vazba

Ne méně pozornosti je třeba věnovat mechanické a elektrické zástavbě čidel. První nápad, který spočíval v plastové trubičce s dírkou, do které je čidlo zastrčeno a je tak přímo v kontaktu s vodou by sice asi zajišťoval nejrychlejší reakci na změny teploty ale nepodařilo se nám ho udělat dostatečně spolehlivý - stále to někde teklo. Ne hned, ale po pár dnech - o to to víc naštve.

Jako dobře funkční se ukázala varianta hliníkové trubičky, na kterou je čidlo přitaženo stahovacím páskem z venku. Trubička pak byla zastrčena do hadic a zajištěna kovovými stahovacími pásky (XXX foto). Stejně dobře by asi fungovala hliníková (předpokládám, nezkoušel jsem ji rozřezat) spojka na hadice, která by také měla zajistit dobré vedení tepla (nevyzkoušeno), ale je snazší ji na hadice spolehlivě napojit (vyzkoušeno). [XXX foto]

Dráty

Doporučovaný UTP telefonní či Ethernetový kabel pro práci s 1wire čidly bych vyhodnotil jako propadák. Daleko lépe se osvědčila obyčejná čínská prodlužovačka na 3.5mm jack. V místě, kam chcete napojit čidlo ji stačí štípnout a čidlo připájet. Kablíky jsou dostatečně silné, aby se s nimi dalo manipulovat a dají se i pájet (narozdíl od žil v UTP kabelu). Prodlužky je možné si koupit různě dlouhé a navěsit na ně různý počet čidel. Pokud zjistíte, že potřebujete další čidlo, není problém připojit další prodlužku. Spoje je vhodné chránit silikonovou hadičkou proti vodě a nečistotám [XXX foto]

Logování teplot

K logování jsme se díky jiným problémům během projektu moc nedostali. Původní plán byl využít Beaglebone a USB převodník na 1wire. Nakonec jsem teploty vyčítal na notebook ručně a řešil jiné problémy. Každopádně by asi bylo možné použít "malinu" (Raspberry Pi), která se od té doby dost rozšířila a je docela levná. Jako základ "chytrého domu" by to asi nebylo špatné.

Jímání tepla

Teplo jsme z kompostu odebírali tenkostěnnou zavlažovací hadicí. Bylo jí cca 15m o průměru 1/2 palce. Touto hadicí protékala voda. Průtok byl nastaven kombinací akvarijní pumpy a škrtícího kohoutu na 2l/min. Nastavení probíhalo pomocí měření času, za jak dlouho se naplní 10l kyblík. Dále jsme předpokládali, že se průtok nemění, což bylo potvrzené občasným opakováním "kalibrace". Že je možné tímto způsobem odebírat z kompostu netrivální teplo, jsme i přes potíže s měřením teplot potvrdili. V počátcích dovnitř tekla opravdu studená voda a ven docela horká. Okamžitý výkon byl odhadnut na více jak 1kW.

Díky přítomnosti hadice a kabelu s čidly v kompostu nebylo snadné s kompostem jakkoli manipulovat - například vizuální kontrola složení, vlhkosti, vzdušnosti atp. Kompost rozebrat a zase složit byla akce skoro na celý den. Pro experimenty bych po zkušenostech doporučil vyzkoušet něco jiného. Z pár nápadů:

  • stěny kompostu obložit deskovými radiátory
  • doprostřed kompostu zakopat nádobu s větším množstvím vody - prodlouží se doba, po kterou bude voda ohřívána a možná bude možné na výstupu dosáhnout i vyšší teploty než 40°C
  • jímat teplo ze vzduchu - kompost potřebuje kyslík a větráním odchází i hodně vlhkosti, vzhledem k energii potřebné na změnu skupenství to může být velká část celkového tepla

Kompostování

Horký kompost je docela divoká věc. Při vyšších teplotách jsou biologické procesy velmi rychlé a původně optimální podmínky se můžou snadno a rychle kazit. Jedním z problémů je udržet v celém objemu optimální vlhkost a také dostatečný přísun kyslíku. Proto se doporučuje kompost často přehazovat/obracet. Když jsem viděl, jak jeden roh je mokrý a studený a druhý horký a suchý, už chápu proč. Po zkušenostech si nejsem jist, zda jde dosáhnout zkompostování celého množství materiálu bez jeho občasného promíchání. Bude to chtít více pokusů.

Výška kompostu 1m asi není úplně ideální. Při dosažení dostatečné vlhkosti je materiál docela těžký a má tendenci se slehávat a způsobovat tak anaerobní prostředí. Bez možnosti materiál přeházet se s tím asi nedá vypořádat.

Množství tepla

Nepodařilo se spolehlivě určit, kolik tepla kompost vlastně vygeneruje a/nebo kolik je možné užitečně odčerpat. Hlavním důvodem byly potíže spojené s měřením teploty, chybějící informace o vlhkosti materiálu a o množství respektive dostatečnosti kyslíku.


Náměty na další pokusy

  • jímat teplo jiným způsobem - snazší manipulace, možné nižší ztráty
  • nižší výška kompostu - snazší manipulace, menší riziko anaerobních podmínek
  • měření dalších veličin jako je vlhkost materiálu a množství kyslíku ve vzduchu - větší kontrola nad tím, co se vlastně děje
  • samoregulační mechanismy
    • doplňovat vodu pomocí knotového efektu - jako u zavlažování
    • využít teplotních gradientů k větrání - čím více topí, tím více potřebuje větrat
  • mít kompost doma a větrat ho ven - zmizí potřeba jímat z něj teplo, přirozené ztráty do okolí budou vlastně užitečné teplo