Mengubah Mobil Tua Menjadi Generator Bertenaga

• Proyek ini memanfaatkan minivan Toyota Sienna yang nilai pakai jalannya rendah tetapi mesinnya masih sehat, untuk mengubah kendaraan yang akan dibuang menjadi sumber listrik off-grid
• Generator berkualitas tinggi bisa berharga dari ribuan hingga puluhan ribu dolar, sehingga mesin mobil tua yang masih berfungsi dapat menjadi alternatif murah
• Jake von Slatt mencoba menggabungkan alternator dari generator Harbor Freight yang rusak dengan mesin Sienna untuk menghasilkan keluaran AC 60Hz
• Arduino Nano Every dan H-bridge menggerakkan aktuator cruise control untuk menstabilkan mesin di sekitar 3600rpm
• Dengan menggunakan kembali kendaraan yang nyaris jadi rongsokan dan komponen generator lama, pendekatan ini menghasilkan generator praktis yang bisa dipakai di luar jangkauan jaringan listrik

---

Memanfaatkan kendaraan yang hampir jadi rongsokan sebagai mesin generator

• Generator adalah peralatan yang mahal
  • Model kecil berkualitas rendah bisa dibeli dengan harga ratusan dolar
  • Generator berkualitas tinggi bisa menelan biaya dari ribuan hingga puluhan ribu dolar
• Mobil tua bisa sangat murah, terutama jika sudah sulit dipakai berkendara di jalan
• Jake von Slatt membagikan seri video tentang proses mengubah kendaraan kelas rongsokan dengan mesin yang masih hidup menjadi generator bertenaga
• Mesin untuk proyek ini diambil dari minivan Toyota Sienna
  • Kendaraannya sendiri nilainya rendah untuk tetap dipertahankan di jalan
  • Mesinnya masih bekerja dengan baik
  • Tenaganya cukup untuk dipakai sebagai generator
• Alternator diambil dari generator Harbor Freight yang mesinnya rusak

Menjaga keluaran 60Hz dengan Arduino

• Untuk menjalankan peralatan rumah tangga dan perkakas, keluaran tegangan AC harus mempertahankan 60Hz yang stabil
• Sistem cruise control pada Sienna awalnya menggerakkan throttle agar kecepatan roda tetap konstan
• Dalam proyek ini, sistem yang sama dipakai untuk menstabilkan mesin di 3600rpm agar tetap mempertahankan 60Hz
• Rangkaian kontrol dibangun dengan Arduino Nano Every board dan H-bridge sebagai inti
  • Arduino mengendalikan motor servo aktuator cruise control melalui H-bridge
  • Tegangan keluaran alternator diturunkan ke 5V untuk pemantauan frekuensi
  • Jika frekuensi turun, Arduino memutar aktuator untuk menaikkan putaran mesin dan menyesuaikannya agar mencapai 60Hz
• Hasilnya, mobil yang tadinya akan dibuang dan generator lama bisa digunakan kembali sebagai perangkat yang menyediakan daya off-grid tanpa harus dibuang

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Untuk melakukan ini, sebaiknya pasang gearbox di antara mesin dan generator
  Mesin mobil memang bisa berputar pada 3600 rpm, tetapi biasanya pada beban tinggi efisiensi bahan bakarnya paling baik di sekitar 2000 rpm. Pada beban rendah, putaran yang lebih rendah lebih efisien, tetapi sistem pendingin mobil mungkin tidak cukup besar untuk menanggung beban tinggi dalam waktu lama. Jadi menjalankan mesin pada 1800 rpm dan memakai gearbox 1:2 untuk menghasilkan putaran yang sesuai bagi generator terlihat seperti desain yang sederhana dan “cukup mendekati”

  • Benar bahwa konsumsi bahan bakar spesifik per brake horsepower (BSFC) paling baik pada beban tinggi. Kalau ingin melihat petanya, cari “brake specific fuel consumption map”
    Mesin yang lebih modern bisa saja mencapai efisiensi puncak di sekitar 3000 rpm berkat peningkatan teknologi. Namun dalam kasus ini, perbedaan antara keluaran mesin dan keluaran maksimum generator terlalu besar sehingga kemungkinan tidak terlalu berarti. Generator ini 5500 W, sekitar 7,4 tenaga kuda, dan bahkan dengan memperhitungkan efisiensi generator, beban maksimumnya kira-kira 8 tenaga kuda. Mesin Toyota Sienna memiliki keluaran puncak sekitar 200 tenaga kuda, jadi dibandingkan AC mobil yang memakai sekitar 4 tenaga kuda, generator ini bebannya bahkan belum sampai dua kali AC. Pada akhirnya, konfigurasi pulley yang menjalankan mesin hampir pada level idle untuk mengurangi kerugian internal mesin tampaknya lebih tepat
  • Jika yang dimaksud “gearbox” adalah pulley, maka cara yang mungkin paling efisien adalah memasang pulley lebar besar pada sabuk aksesori di depan poros engkol, lalu memasang pulley berdiameter sesuai putaran target di sisi generator
    Tinggal letakkan semuanya di atas palet yang diperkuat. Konfigurasi ini mungkin sulit memasok kebutuhan listrik rumah tangga umum di Amerika Utara secara stabil selama berbulan-bulan, tetapi kemungkinan besar cukup mampu melakukan pekerjaan yang sebelumnya dilakukan mesin 150 cc mencurigakan pada generator murah itu sebelum rusak
  • Saat berkendara normal, mobil melaju di jalan tol dan mendapat efek pendinginan dari aliran udara; dalam kasus ini tidak ada. Sistem pendingin bisa menjadi masalah
  • Transmisi mobil merupakan sumber kehilangan daya yang cukup besar; seingat saya bisa sekitar 20%. Gear reduksi sederhana atau pulley penggerak sabuk kemungkinan lebih baik

• Konfigurasi yang keren. Saya pernah tinggal di yacht untuk beberapa waktu, dan kalau mendung berhari-hari, sulit mengisi baterai dengan tenaga surya
  Mesin diesel kecil M35 Universal yang saya pakai punya torsi besar, dan dengan torsi itu saya memutar generator 110 V 120 A. Seperti alternator mobil, ia mengisi baterai, tetapi dalam kasus saya mengisi enam baterai lithium iron phosphate 12 V 200 Ah. Dengan baterai ini saya menjalankan peralatan “rumah” selama berhari-hari seperti inverter 120 V 3000 W, AC, kulkas, mesin kopi, watermaker, kompor listrik, lampu, perangkat navigasi, radio, Starlink, dan Xbox. Jika tidak suka tampilan kendaraannya, cukup pasang mesinnya saja di dudukan dan hubungkan kabel seperti di video; yang dibutuhkan untuk menjalankan mesin hanyalah saluran bahan bakar, pengapian, dan kompresi

  • Untuk menjalankan hampir semua mesin, sistem pendingin juga diperlukan. Biasanya sistem pendingin mesin mobil tidak cukup untuk berjalan lama pada daya maksimum
    Karena setelah lampu berubah hijau, hanya butuh beberapa detik untuk mencapai kecepatan, dan setelah itu daya yang dibutuhkan jauh lebih kecil. Yacht pada dasarnya bisa didinginkan dengan air laut yang tak terbatas. Selain itu, mesin kemungkinan besar juga membutuhkan komputer, dan itu berarti sistem kelistrikan juga diperlukan
  • Rasanya lebih baik memasang 230 V di kapal. Perangkat elektronik modern umumnya bisa menangani 100–240 V, dan kabel juga bisa dihemat
  • Kalau memakai diesel, pengapian tidak diperlukan, tetapi sebagai gantinya proses start bisa lebih sulit

• Di ranah generator semi-DIY, mesin Lister dan klon-nya, Listeroid, juga layak dilihat
  Jika dijalankan dengan diesel, ia menjadi mesin yang cukup efisien untuk menggerakkan sistem sabuk apa pun yang diinginkan, dan dari generator bisa diganti untuk memutar penggilingan atau pompa air. Sebagian besar bahan bakar alternatif seperti biodiesel atau oli bekas juga bisa digunakan, dan karena strukturnya sederhana dengan putaran rendah, daya tahannya bagus dan perawatannya mudah
  http://www.justliveoffgrid.com/InstallationGuide.html
  https://diesel-bike.com/Lister_Gen/Lister1.html

  • Menurut saya mesin Lister juga suaranya benar-benar bagus. Karena karakter tempat tinggal saya, saya sering mendengarnya lewat; suaranya saat melaju pelan lalu throttle dinaikkan terdengar luar biasa

• Saya tidak begitu yakin seberapa masuk akal modifikasi ini. Awalnya itu generator yang dibuang karena mesinnya rusak, dan mesin 4-tak siap pakai bisa dipasang dengan harga di bawah 1000 dolar
  Sebagai gantinya, mereka mengambil mobil yang bahkan dalam kondisi rongsokan mungkin masih bernilai sekitar separuh harga mesin baru, ditambah ruang yang ditempati mobil, perangkat elektronik, dan biaya fabrikasi. Hasilnya adalah generator yang hanya bisa memakai maksimum sekitar 10 tenaga kuda, tetapi diputar oleh mesin rongsokan hampir 200 tenaga kuda. Pembuatan spontan ini sendiri hebat, tetapi sulit membayangkan alasan untuk membuat yang sama untuk kedua kalinya

  • Sekarang tidak ada yang bisa memperbaikinya selain dirinya sendiri. Ini pengalaman belajar yang sangat keren, dan di situlah nilainya
  • Dari luar terlihat seperti generator yang bisa dikendarai dan berjalan gratis. Rasanya sulit untuk tidak menyukainya
    Katanya, kalau kopling cruise control dilepas, mobilnya masih bisa dikendarai, dan juga dipakai untuk memindahkan barang atau mengelas

• Mungkin ini pertanyaan bodoh, tetapi hibrida seperti Prius pada dasarnya mobil yang dirancang untuk dipakai semacam generator, jadi saya pikir Prius lama mungkin pilihan yang lebih baik sebagai generator stasioner
  Sekarang unitnya juga banyak dan sudah cukup murah. Setelah hidup tanpa listrik selama 5 hari setelah derecho Iowa pada Agustus 2020, saya benar-benar paham betapa pentingnya sumber listrik darurat. Generator tidak bisa didapat, bahkan generator di halaman penampungan hewan pun dicuri. Bensin dan es juga sulit didapat, dan karena kompor saya listrik, memasak pun susah. Pellet grill juga bertenaga listrik, jadi tidak bisa dipakai, dan setelah 3 hari saya harus membuang semua makanan di kulkas dan freezer

  • Di https://www.plugoutpower.com/ mereka membuat kit semacam itu untuk Prius dan model mobil lain
  • Betul. Prius memakai mesin siklus Atkinson, jadi efisiensi mesinnya jauh lebih baik, sementara alternator mobil biasa efisiensinya sangat rendah, kira-kira sekitar 50%
    Motor-generator Prius mendekati lebih dari 90%. Meski motor-generatornya mungkin tidak bisa terus berputar pada duty cycle 100%, output maksimumnya puluhan kW, jadi perlu beban yang cukup besar. Banyak alternator mobil tidak tahan beban maksimum dalam waktu lama dan hanya bisa menghasilkan sekitar 2 kW, jadi ada risikonya. Gulungan atau regulator tegangannya bisa overheat, dan kadang ada proteksi termal, tetapi tidak selalu. Menambahkan pendinginan paksa untuk membantu kipas sentrifugal bisa menjadi solusi sementara
  • Sistem kulkas tenaga surya Joey Hess itu rapi. Ia tidak hanya menyimpan energi di baterai, tetapi juga memanfaatkan kapasitas termal tambahan
    https://fridge0.branchable.com/
    https://fridge0.branchable.com/thermal_mass/
  • Di bagasi Prius saya ada inverter 12V 1800W, dan saya sudah memasang kabel AMP ke sisi baterai agar anggota keluarga yang tidak terlalu paham teknologi pun bisa menyambungkannya dengan mudah
    Outputnya terbatas, tetapi saat listrik padam karena badai musim dingin, itu bisa menjalankan pemanas berbahan bakar minyak dan internet selama beberapa hari. Mesin hanya menyala saat perlu mengisi baterai hibrida, jadi jauh lebih efisien daripada generator biasa. Kalau memasang inverter yang disesuaikan dengan baterai hibrida 140V, daya yang bisa diambil tentu lebih besar, tetapi cara ini cepat dan mudah. Saya sempat mencoba menyambungkan kulkas alih-alih pemanas, tetapi inverter terputus karena masalah grounding. Untungnya di luar dingin, jadi kami bisa bertahan. Rencana pemulihan bencana belum selesai sampai benar-benar diuji sampai tuntas
  • Kalau output baterai penggerak disambungkan ke inverter, Prius mungkin tidak punya cara untuk menyadari bahwa ia keluar dari strategi operasi normal yang menjaga tegangan pack pada status pengisian sekitar 30–80%
    Karena baterai penggeraknya tidak terlalu besar, saya rasa mesin akan sering menyala kecuali diikatkan ke pack yang lebih besar. Ada juga orang yang memodifikasi sistem hibrida NiMH agar “tertipu” memakai sel LiFePO4, dengan memasang kontroler pengisian terpisah pada tiap sel. Pada akhirnya, yang dilihat sistem kontrol mobil hanyalah tegangan sel

• Algoritme kontrol dasarnya tampak masih punya banyak ruang untuk diperbaiki. Dengan kontroler PID sederhana saja, sistem bisa merespons perubahan beban jauh lebih cepat dan konvergen ke posisi throttle yang tepat
  Agak membuat frustrasi melihat kontrolernya merayap pelan

  • Di komentar video juga ada pertanyaan yang sama, dan jawabannya begini
    “Saya sempat memikirkan itu dan menurut saya itu ide bagus. Kalau kemampuan coding saya meningkat, sepertinya saya akan kembali ke proyek ini. Saya membiarkan kabel USB terhubung ke Arduino, jadi pembaruan kode akan sangat mudah!”
  • Sepanjang menonton, saya merasa di sini yang tepat memang kontroler PID. Saya penasaran kenapa dia tidak memilih itu
    Bahkan mungkin saja cruise control-nya sendiri diretas supaya “kecepatan”-nya disetel ke 60 Hz
  • Betul. Dan main loop seharusnya berjalan secepat mungkin, sementara control loop hanya dijalankan saat diperlukan. Sebenarnya yang tepat adalah memakai timer interrupt

• 3600 rpm itu cukup tinggi. Perangkat ini sepertinya akan boros bahan bakar
  Perlu dihitung apakah benar-benar menghemat uang dibanding generator konsumen yang layak. Selain mesinnya sendiri, saya juga khawatir dengan keandalan kombinasi komponen yang diintegrasikan pengguna

  • Dari videonya, orang ini tampaknya hampir seperti maniak daur ulang mesin, dan sepertinya ingin membuat semacam welder portabel untuk dipakai di lahannya sendiri
    Dia sendiri jelas tahu bahwa ini adalah solusi ala Mad Max “dibuat dari barang rongsokan yang kebetulan ada” untuk masalah yang sudah terselesaikan. Secara konsep keren, tetapi kegunaannya sangat sempit, dan secara objektif bukan ide yang bagus. Kalau memakai mesin dengan clutch fan besar dan radiator yang tertutup baik, pendinginan bisa cukup teratasi, dan untuk menghemat bahan bakar, mungkin lebih baik memakai sistem kontrol idle mesin pada putaran yang lebih rendah. Tetap saja itu seperti memoles babi dengan lipstik, dan di Harbour Freight Anda bisa membeli babi yang lebih bagus rupanya
  • Putaran tinggi tidak selalu berarti boros bahan bakar. VW Polo 1.0L kecil harus bertahan di 4000 rpm untuk melaju 70 mph di jalan tol, tetapi tetap bisa mencapai 50 mpg Inggris, atau sekitar 6 L/100 km
  • Tergantung situasinya. Kalau dipakai sangat jarang dan mesinnya sudah ada, kemungkinan besar baik-baik saja. Kalau harus membeli mesin atau sering dipakai, perhitungannya jadi lebih penting

• Pekerjaan semacam ini sering kali berada di luar pengalaman atau pengetahuan pembaca HN rata-rata, tetapi menarik bahwa di sini orang-orang tampak jauh lebih kritis
  Ini sama sekali bukan konfigurasi ideal, tetapi orang yang suka mengutak-atik mesin memang suka bermain-main dengan hal seperti ini. Termasuk saya

• DIY itu sendiri memang menyenangkan, tetapi jika ingin memikirkannya dalam skala yang lebih besar, materi ini layak dilihat
  https://academiccommons.columbia.edu/doi/10.7916/D81N8CPF
  Abstraknya menekankan nilai dari mengadaptasi mesin piston pembakaran internal kecil yang diproduksi massal ke dalam desain sistem non-otomotif. Titik berangkatnya adalah pengamatan bahwa, jika dinormalisasi berdasarkan output, mesin pembakaran internal 100 kali lebih murah daripada pembangkit listrik besar konvensional. Selain itu, bagian terbesar makalah tersebut membahas pemodelan, perancangan, modifikasi, dan pengujian mesin piston bolak-balik sebagai kompresor. Dengan memanfaatkan fakta bahwa mesin dalam bentuk yang ada pada dasarnya adalah kompresor bolak-balik, makalah itu melihat apakah mesin tersebut dapat dimodifikasi secara hemat biaya menjadi kompresor gas skala kecil

  • Pernyataan bahwa “jika dinormalisasi berdasarkan output, mesin pembakaran internal 100 kali lebih murah daripada pembangkit listrik besar konvensional” punya catatan yang cukup besar. Sebab output yang lebih tinggi disertai efisiensi yang jauh lebih rendah
    Untuk cadangan darurat atau penggunaan daya cadangan seperti yang disebutkan dalam makalah, itu tidak masalah, tetapi untuk pembangkitan listrik umum biaya operasinya sangat mahal. Ide modularisasinya bagus, tetapi itu juga sudah termasuk dalam konsep pembangkit listrik virtual (VPP) yang sekarang sedang dibuat
  • Saya rasa pasar itu sudah ditangani oleh generator portabel. Produsen mesin seperti Honda sudah sejak lama menjual generator bensin

• Generator 2 kutub itu ditujukan untuk mesin bensin satu silinder yang meraung berputar pada 3600 rpm
  Generator yang lebih besar biasanya 4 kutub, sehingga dapat berputar pada 1800 rpm untuk 60 Hz dan 1500 rpm untuk 50 Hz. 5500 W juga bukan tergolong kuat; itu setara kepala generator bensin portabel standar. Mesin mobil dayanya berlebihan, dan kemungkinan besar tidak akan beroperasi di dekat titik efisiensi terbaiknya. Kecepatan motor AC atau generator adalah RPM = 120f/p, dengan f adalah Hz dan p adalah jumlah kutub

  • Ini bukan solusi yang perlu dipertimbangkan dengan tujuan mencapai kesempurnaan, jadi rasanya tidak perlu mengkritik proyek seperti ini terlalu keras