Proposte o invenzioni ecologiche
motore a vapore alimentato a biomassa?

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tuttoener

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Inviato il: 27/03/2022 00:30:38

Sapevate che gli ultimi treni a vapore avevano un
rendimento del 27%?
Qui il link(Sfogliare fino a Third Generation Steam: rendimento 21%, sfruttando la condensazione del vapore 27%. Pressione di vapore a circa 60 bar): LINK

Perché allora non pensare ad un trattore a vapore, o ad un camion a vapore?
Il vapore sprigiona una grande forza, che facilmente posso mostrare:
Forza = Pressione * Superfice
Se P = 60 bar(come nei TGS) ed S= 1cmq abbiamo
F = 60 * (1e5 pa) * 1e-4 mq = 600 Newton
ossia la stessa forza che è applicata ad una macchina di piccola cilindrata.

Per arrivare ad una pressione di vapore di 60 bar dal diagramma di stato dell'acqua la Temperatura deve essere di circa 250°C.
Cioè se scaldassi un serbatoio chiuso pieno d'acqua fino a 250°C avrei nel serbatoio una pressione di circa 60 bar. Se il vapore a questa pressione fuoriuscisse da un apertura di 1 cmq potrei in teoria ottenere una forza max di 600 N.

Avete visto quanto è bassa la temperatura(solo 250°C)? Penso che perfino la paglia del grano possa riuscire a creare questa pressione di vapore visto che le ceneri del pellet di paglia fondono a temperature di circa 900°C(appreso da qualche fonte online). Ha il pregio di bruciare subito, e questo significa produzione di vapore in tempi rapidi.
Immagino quindi una caldaia per pellet di paglia che produce calore per riscaldare fino a 250°C un serbatoio pieno d'acqua sotto pressione. L'accelerazione agirebbe andando ad aumentare o diminuire la superfice del foro, diciamo, praticato sul serbatoio per far uscire il vapore. Ovviamente la temperatura diminuisce man mano che il vapore esce per cui bisognerebbe aumentare o diminuire un pò la superfice del foro alla stessa ampiezza dell'accelerazione.

Per quanto riguarda il confronto sul diesel del pellet di paglia riguardo al contenuto energetico(senza prendere in considerazione il rendimento. Nelle macchine agricole comunque i rendimenti del diesel sono bassi) abbiamo
- 2.5 kg di pellet di paglia per 1 litro di diesel
- 5 dm3 di pellet di paglia(densità a circa 0.5 kg/dm3) per 1 litro di diesel


Costo del pellet di paglia di grano: circa 130 euro/tonn ossia 0.13 euro/kg

Resa della paglia di grano per ettaro: 3-5 tonnellate.


Il carbone e la lignite sarebbero meglio, ma hanno la difficoltà ad accendersi subito. Potrebbero farlo comunque con l'aiuto del pellet di paglia proprio.

Cosa ne pensate?



Modificato da tuttoener - 27/03/2022, 00:43:55


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il mio sogno? quello di volare con un dirigibile a idrogeno energeticamente autonomo.


 

dreammer
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Inviato il: 27/03/2022 01:45:32

La differenza sul costo del carburante è interessante.

Per la precisione nel diagramma di stato dell'acqua danno 40 atm a 250°C e 86 atm a 300°C (Fonte:LINK).

 

dreammer
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Inviato il: 27/03/2022 11:47:06

Tecnicamente avere sempre la stessa pressione di vapore è possibile. Si potrebbe passare il vapore in un altra camera, piccola, in modo che questa sia sempre alla stessa pressione.

 

tuttoener

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Inviato il: 27/03/2022 13:47:11

La mia idea va su un variatore di superfice davanti al foro. Di tipo meccanico lo escluderei, quindi andrei per qualche aggeggio elettronico che legga la pressione ed automaticamente vari la superfice.



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dreammer
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Inviato il: 28/03/2022 14:12:59

Il carbone per la locomozione, al posto del diesel, come lo vedi?
In Europa c'è ed in Germania e Polonia ce n'è anche molto. C'è da
dire anche che tra diesel e carbone la differenza è poca per quanto
riguarda l'inquinamento e l'immissione di CO2 in atmosfera.



Modificato da dreammer - 28/03/2022, 14:19:39
 

tuttoener

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Inviato il: 28/03/2022 16:34:44

In Italia la quantità di paglia di grano prodotta non è poca. Considerando che ci sono circa 2 milioni di ettari coltivati
a grano le potenzialità produttive sono più di 5 milioni di tonnellate di paglia, trasformabili interamente in pellet visto che si tratta di sostanza secca. 5 milioni di tonnellate di pellet di paglia sono equivalenti energeticamente a circa 2 milioni di litri di diesel, all'incirca la stessa quantità consumata in Italia di gasolio agricolo...
Per l'agricoltura a quantità ci siamo, considerando anche gli altri scarti agricoli, ma per i camion ad es. bisognerebbe andare sul carbone o la lignite in alternativa al diesel. Se ci fosse l'alternativa, il diesel non avrebbe costi elevati come quelli odierni. Infatti il prezzo del carbone negli Usa nel 2022 è a 50 euro la tonnellata vale a dire a 0.05 euro il kg. Come alternativa al diesel per camion, navi e treni sarebbe ok direi. Se fosse possibile non vedrei male un misto di pellet paglia+carbone(esiste anche il pellet di carbone).



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lupocattivo

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Inviato il: 28/03/2022 17:08:24

Ciao, purtroppo nella "Terra dei Kaki" le scelte intelligenti sono materia oscura...

Pensa che senza tanto lambiccarci il cervello, Nel 1900, durante la rivoluzionaria Esposizione Universale di Parigi, Rudolf Diesel presenta la sua creazione, alimentata con OLIO DI ARACHIDI.

Quì da noi persino il "BioDiesel" è merce rara, mentre altrove ci si può fare il pieno all'auto...
Di seguito metto uno studio dell'ENEA...
Energia rinnovabile da biomasse e manutenzione del territorio...

Per i rendimenti, un ciclo a vapore trasforma l'energia chimica del combustibile in energia meccanica con una trasformazione intermedia
che sta all'esterno, da cui motori a "Combustione esterna". Considerando un contenuto energetico 4,00 kWh per biomasse legnose, rispetto ai 9,00 kWh degli idrocarburi (indicativamente Benzina 9 - Gasolio 10) avremo che un "Pieno" con biomasse solo pensando al "peso" dell'energia stoccata potrebbe essere il quasi triplo del peso degli idrocarburi.

Per quanto riguarda poi le elettriche, la nuova batteria 30kwh di leaf se non ricordo male è 297kg quindi una densità di energia di circa 100wh per kg.

Portare a spasso un peso maggiore non é proprio la migliore delle idee...
Riguardo alle emissioni, occorre considerare come pensiamo di liberare l'energia racchiusa nei nostri "serbatoi"...
I due atomi "energetici" sono Carbonio e Idrogeno. L'idrogeno viene Ossidato ad H2O (Acqua) mentre il Carbonio a CO2 (Anidride Carbonica) quindi in base alle sostanze di partenza si può prevedere che tipo di emissione si avrà,
Come nota finale, sono sempre scettico sulle misurazioni scientifiche del tipo TOT Kg.di CO2 per Chilometro... Io resto fedele al "Conto della serva" se un'auto fa 15 Chilometri con un litro per mè inquina molto di più di una che di Chilometri ne fa 20 con un litro...
Non ho capito tutte le super-carrette di questi tempi... Io con la vecchia R4 (Renault 850 cc) di chilometri ne facevo anche 22.



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dreammer
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Inviato il: 28/03/2022 18:42:03

Le alternative alla locomozione sono poche
rispetto a quelle sulla produzione di energia elettrica.
Se fosse possibile meglio usarla per la locomozione.

 

dreammer
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Inviato il: 28/03/2022 19:06:59

CITAZIONE (tuttoener, 28/03/2022 18:42:03 ) Discussione.php?216814&1#MSG5

In Italia la quantità di paglia di grano prodotta non è poca. Considerando che ci sono circa 2 milioni di ettari coltivati
a grano le potenzialità produttive sono più di 5 milioni di tonnellate di paglia, trasformabili interamente in pellet visto che si tratta di sostanza secca. 5 milioni di tonnellate di pellet di paglia sono equivalenti energeticamente a circa 2 milioni di litri di diesel, all'incirca la stessa quantità consumata in Italia di gasolio agricolo...
Per l'agricoltura a quantità ci siamo



Se la biomassa venisse usata per la locomozione
si coltiverebbero prodotti che facciano molta biomassa come il sorgo.

 

tuttoener

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Inviato il: 28/03/2022 22:29:12

CITAZIONE (lupocattivo, 28/03/2022 17:08:24 ) Discussione.php?216814&1#MSG6

Ciao, purtroppo nella "Terra dei Kaki" le scelte intelligenti sono materia oscura...

Pensa che senza tanto lambiccarci il cervello, Nel 1900, durante la rivoluzionaria Esposizione Universale di Parigi, Rudolf Diesel presenta la sua creazione, alimentata con OLIO DI ARACHIDI.

Quì da noi persino il "BioDiesel" è merce rara, mentre altrove ci si può fare il pieno all'auto...



Questa sua idea mandò in cantina le auto a vapore, le prima ad essere inventate. Però, con il vapore si poteva usare la paglia, mentre Diesel propose l'olio di arachidi. Non è la stessa cosa... Più che alle arachidi comunque oggi penserei alla canna da zucchero, non solo per il bioetanolo ma anche per il pellet proveniente dai residui agricoli(bagasse). Non sono molto preparato nel settore agricolo ma sembra che da un ettaro a canna da zucchero si possano liberare decine di tonnellate di biomassa secca da inviare alle pellettatrici, più ovviamente 8 tonnellate di bioetanolo. Chissà quanto olio darà un ettaro di arachidi, o di girasole!

CITAZIONE (lupocattivo, 28/03/2022 17:08:24 ) Discussione.php?216814&1#MSG6

Per i rendimenti, un ciclo a vapore trasforma l'energia chimica del combustibile in energia meccanica con una trasformazione intermedia
che sta all'esterno, da cui motori a "Combustione esterna". Considerando un contenuto energetico 4,00 kWh per biomasse legnose, rispetto ai 9,00 kWh degli idrocarburi (indicativamente Benzina 9 - Gasolio 10) avremo che un "Pieno" con biomasse solo pensando al "peso" dell'energia stoccata potrebbe essere il quasi triplo del peso degli idrocarburi.

Per quanto riguarda poi le elettriche, la nuova batteria 30kwh di leaf se non ricordo male è 297kg quindi una densità di energia di circa 100wh per kg.

Portare a spasso un peso maggiore non é proprio la migliore delle idee...
Riguardo alle emissioni, occorre considerare come pensiamo di liberare l'energia racchiusa nei nostri "serbatoi"...
I due atomi "energetici" sono Carbonio e Idrogeno. L'idrogeno viene Ossidato ad H2O (Acqua) mentre il Carbonio a CO2 (Anidride Carbonica) quindi in base alle sostanze di partenza si può prevedere che tipo di emissione si avrà,
Come nota finale, sono sempre scettico sulle misurazioni scientifiche del tipo TOT Kg.di CO2 per Chilometro... Io resto fedele al "Conto della serva" se un'auto fa 15 Chilometri con un litro per mè inquina molto di più di una che di Chilometri ne fa 20 con un litro...
Non ho capito tutte le super-carrette di questi tempi... Io con la vecchia R4 (Renault 850 cc) di chilometri ne facevo anche 22.



Ci sarò più attrito ma è trascurabile. Per dire, se un auto ha un serbatoio di 40 kg di diesel ci vorranno 120 kg di paglia per ottenere lo stesso contenuto energetico. Una differenza di 80 kg, ossia quanto il peso di una persona a bordo dell'auto...
Per quanto riguarda le emissioni credo che sia un problema per la città, anche parlando solo di biomassa. Se fossero solo camion e mezzi agricoli comunque non sarebbe un grosso problema. Per le auto direi auto elettriche su binari come i tram(a guida autonoma e programmata), oppure ibrida plug-in: elettrica in città e benzina/a vapore(carbone)/elettrica fuori città, oppure auto a idrogeno/bioetanolo.



Modificato da tuttoener - 28/03/2022, 22:36:33


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dreammer
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Inviato il: 29/03/2022 10:15:26

La canna da zucchero si coltivava anche nel Sud Italia, quando il clima era più freddo. Ci sono dei manoscritti che parlano di signorotti locali che nei secoli scorsi coltivavano la canna da zucchero in provincia di Salerno, Calabria e Sicilia.
Visto che non c'era l'irrigazione la stagione piovosa doveva essere l'inverno e quella asciutta l'estate.
Per lo zucchero però non vengono coltivati molti ettari, altrimenti bisognerà fare una coltivazione specifica per il bioetanolo e il pellet. Non di rado la canna da zucchero è sotto la neve in Louisiana, dove si estende per centinaia di migliaia di ettari...

 

tuttoener

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Inviato il: 31/03/2022 11:20:38

CITAZIONE (dreammer, 29/03/2022 10:15:26 ) Discussione.php?216814&1#MSG10

La canna da zucchero si coltivava anche nel Sud Italia, quando il clima era più freddo. Ci sono dei manoscritti che parlano di signorotti locali che nei secoli scorsi coltivavano la canna da zucchero in provincia di Salerno, Calabria e Sicilia.
Visto che non c'era l'irrigazione la stagione piovosa doveva essere l'inverno e quella asciutta l'estate.
Per lo zucchero però non vengono coltivati molti ettari, altrimenti bisognerà fare una coltivazione specifica per il bioetanolo e il pellet. Non di rado la canna da zucchero è sotto la neve in Louisiana, dove si estende per centinaia di migliaia di ettari...


In provincia di Siracusa, ad Avola per la precisione, la stanno ripiantando in nome delle antiche tradizioni per ora... Nel contesto storico però non esiste la canna nel Salento, dove è addirittura possibile trovare dei nevai abbandonati nell'interno(fanno perfino ridere). Oggi però le condizioni climatiche sono cambiate e ben si addicono alla canna, che resiste fino a temperature di qualche grado sotto lo zero. Non ci posso credere, 10 tonnellate di pellet a ettaro!!! Faccine/Smileys_0006.gif



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dreammer
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Inviato il: 31/03/2022 11:43:55

A questo punto zucchero di canna a tavola e zucchero di barbabietola da avviare alla conversione in bioetanolo.

 

dreammer
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Inviato il: 01/04/2022 01:59:19

E' un sogno...

 

tuttoener

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Inviato il: 01/04/2022 11:43:36

In Louisiana(Usa) il rendimento è sulle 10 tonnellate a ettaro di bagassa secca.
Ho alcuni dati sulla produzione negli anni.
Ho posto 1 ha = 2.5 acri per semplificare.

-2010/2011
area della coltura: 825.3e3 acri = circa 330e3 ettari
produzione media canna per ettaro: 31.1 t/acre = 77.75 t/ha
produzione media zucchero per ha: 3.83 t/acre = 9.575 t/ha
Il peso delle bagasse secche prodotte ha all'incirca lo stesso tonnellaggio dello zucchero quindi circa 10 tonnellate.
In pratica si calcola che per ogni tonnellata di canna raccolta si producono 130 kg di bagasse secche(quelle da cui derivano il potere calorifico...) e 250 kg di foglie secche a quanto pare(La canna è formata dalla canna principale da dove viene estratto lo zucchero, che dopo la spremitura diventa bagassa, e dalle foglie, che vengono lasciate sul campo). Se si sfruttano anche le foglie per la biomassa c'è anche molto altro da mettere a fuoco per la produzione di pellet.

-annata 2015/2016
area: 337.48e3 ettari
rendimento medio della canna: 91.25 t/ha
rendimemto medio dello zucchero: 11.5 t/ha
rendimento medio bagasse secche: 91.25 * 130 kg = 11.86 t/ha
poi ci sono le foglie...



Modificato da tuttoener - 01/04/2022, 11:50:32


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