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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Idroelettrico Idraulica

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Pico idroelettrico, Pelton-home made
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ivaleo
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Inviato il: 13/01/2019 13:35:46

Ciao a tutti,
apro questa discussione per ricevere qualche "aiutino" riguardo la progettazione di una pelton per la produzione di energia elettrica. L'utilizzo sarebbe modesto in quanto vorrei installarla nel mio orticino ed alimentare qualche lampadina, un frigorifero, una tv e quando necessario una piccola stufetta elettrica o pompa di calore (vedremo cosa trovo e quanta energia riesco a produrre).
L'acqua a mia disposizione deriva da un fiume nelle vicinanze che tramite una tubazione mi fornisce circa:

portata = 1.2 lt/s
salto geodetico = 100 m (circa)
tubo utilizzato da 2 pollici

Leggendo un po' in giro mi sono fatto un'idea di quali passaggi seguire per un dimensionamento iniziale e i numeri che ne ho tirato fuori sono i seguenti:

diametro ugello = 10 mm
n. ugelli = 1
diametro ruota = 180 mm (inteso come diametro centro pala)
larghezza cucchiaio = 30 mm
lunghezza cucchiaio = 25 mm
profondità cucchiaio = 10 mm
n. cucchiai = 25
velocità di rotazione = 2100 rpm

potenza idraulica disponibile = 890 W

Pensavo di accoppiare la turbina con un motore asincrono trifase a 4 poli da 2.2 kW ma non mi è molto chiaro cosa mettere dopo per avere 50 Hz, cioè serve un inverter ok, ma di che tipo? So bene che a me servono 220 V a 50 Hz monofase, ma non so come ottenerli...
Chiedo a voi tutti, se avete voglia e tempo, di dirmi se ho sbagliato qualcosa non dimensionamento e di colmare le mie carenze elettriche in materia xD.
Grazie a tutti in anticipo

 

inventoreinerba
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Inviato il: 13/01/2019 14:05:51

intanto da un motore asincrono trifase non puoi ottenere nessuna produzione di energia elettrica a qualunque velocità tu lo faccia girare.
devi usare un alternatore o una dinamo.
inoltre la produzione di energia che desideri non mi sembra tanto modesta.
qualche lampadina (a led) è modesta.
ma frigorifero, pompa di calore (!) e stufetta non richiedono una produzione di energia modesta.

il tipo di generazione che tu vuoi utilizzare è il più complicato da nrealizzare.il più semplice è il fotovoltaico.

 

RAUNARDE
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Inviato il: 13/01/2019 14:47:59

leggendo in interent per quel salto consigliano la Francis invece della pelton.

ti allego il documento.
LINK

 

valteb
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Inviato il: 20/06/2019 23:11:43

CITAZIONE (RAUNARDE, 13/01/2019 14:47:59 ) Discussione.php?215497&1#MSG2

leggendo in interent per quel salto consigliano la Francis invece della pelton.

ti allego il documento.
LINK

Grazie per il link ,mi sembra di essere ringiovanito di 40 anni ...

 

Tiberio Simonetti
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Inviato il: 22/06/2019 12:39:55

CITAZIONE (ivaleo, 13/01/2019 13:35:46 ) Discussione.php?215497&1#MSG0

Ciao a tutti,
apro questa discussione per ricevere qualche "aiutino" riguardo la progettazione di una pelton per la produzione di energia elettrica. L'utilizzo sarebbe modesto in quanto vorrei installarla nel mio orticino ed alimentare qualche lampadina, un frigorifero, una tv e quando necessario una piccola stufetta elettrica o pompa di calore (vedremo cosa trovo e quanta energia riesco a produrre).
L'acqua a mia disposizione deriva da un fiume nelle vicinanze che tramite una tubazione mi fornisce circa:

portata = 1.2 lt/s
salto geodetico = 100 m (circa)
tubo utilizzato da 2 pollici

Leggendo un po' in giro mi sono fatto un'idea di quali passaggi seguire per un dimensionamento iniziale e i numeri che ne ho tirato fuori sono i seguenti:

diametro ugello = 10 mm
n. ugelli = 1
diametro ruota = 180 mm (inteso come diametro centro pala)
larghezza cucchiaio = 30 mm
lunghezza cucchiaio = 25 mm
profondità cucchiaio = 10 mm
n. cucchiai = 25
velocità di rotazione = 2100 rpm

potenza idraulica disponibile = 890 W

Pensavo di accoppiare la turbina con un motore asincrono trifase a 4 poli da 2.2 kW ma non mi è molto chiaro cosa mettere dopo per avere 50 Hz, cioè serve un inverter ok, ma di che tipo? So bene che a me servono 220 V a 50 Hz monofase, ma non so come ottenerli...
Chiedo a voi tutti, se avete voglia e tempo, di dirmi se ho sbagliato qualcosa non dimensionamento e di colmare le mie carenze elettriche in materia xD.
Grazie a tutti in anticipo



Buongiorno ivaleo
Secondo me, vista la portata esigua, l'unica scelta è una mini turbina Pelton.
Avendo solo 1,2 litri / sec puoi sfruttare la pressione ( 100 mt = circa 10 atm )per
ottenere un rendimento accettabile ( penso non inferiore a 0,6 ).

E' necessario però partire con una condotta con sezione di almeno da 120 mm e poi scendere gradualmente fino ad arrivare ad un diametro di circa 80 mm. Se diminuisci le sezioni le perdite di portata abbassano la pressione sulle pale della turbina. In sostanza la condotta deve comportarsi quasi come un accumulatore di energia in modo che si abbia tutta la pressione per intero sulle pale ( 10 atm).

Il generatore deve essere del tipo in corrente continua ( non a spazzole) a magneti permanenti
con uscita a 24 volt, 1000 watt di targa ( reali circa 600 watt) per evitare concessioni perticolari e certificazioni sulla sicurezza (necessari nel caso si superi i 25 volt) ed avere in ogni caso sempre energia a 24 volt fino a quando c'è acqua sulla condotta. La linea a 24 volt ( con sezioni dei conduttori adeguate in funzione alla lunghezza) va poi inviata all'utilizzatore. Li si collegherà l'inverter da 1,5 kw con entrata a 24 volt ed uscita a 220-230 volt ( o altro voltaggio ).

 

lupocattivo

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Inviato il: 22/06/2019 17:49:17

CITAZIONE (inventoreinerba, 13/01/2019 14:05:51 ) Discussione.php?215497&1#MSG1



intanto da un motore asincrono trifase non puoi ottenere nessuna produzione di energia elettrica...



Ho riguardato i vecchi libri di "Elettrotecnica" e confermo che la memoria mi assiste ancora... Un motore asincrono trifase o simili diventa GENERATORE quando lo "scorrimento" ( ovvero se il rotore a "gabbia di scoiattolo" ) supera la velocita' "sincrona".

Per esempio in un motore avvolto per 3000 giri (2 poli) il rotore lo facciamo girare a 3100 giri allora diventera' un GENERATORE.

Perche' funzioni senza nessun collegamento alla rete e' tuttavia NECESSARIO che possieda una qualche "magnetizzazione residua" e che sia accoppiato ad una batteria di condensatori.
Diciamo pure che la soluzione con generatore o dinamo a magneti permanenti ci facilita il compito.

Per i curiosi vi rimando a questo vecchio forum:

Asincrono come generatore in isola


http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/asincrono%20isola.jpg




Modificato da lupocattivo - 22/06/2019, 17:55:02
 

inventoreinerba
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Inviato il: 23/06/2019 22:04:30

lupocattivo,va bene che se è collegato alla rete ,e lo facciamo girare a una certa velocità ,funziona da generatore(finalmente ho capito cosa intendeva QQ), ma se lo fai girare e basta, a qualsiasi regime tu lo faccia girare , non produce una cippa.

 

lupocattivo

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Inviato il: 24/06/2019 11:34:37

CITAZIONE (inventoreinerba, 23/06/2019 22:04:30 ) Discussione.php?215497&1#MSG6

... ma se lo fai girare e basta, a qualsiasi regime tu lo faccia girare , non produce una cippa.


Scusa se insisto. Il cosiddetto "funzionamento in isola" in elettrotecnica e' previsto. Ti allego un link ad un pdf:

Il-generatore-asincrono-nelle-centrali-idroelettriche



Se avrai la pazienza di leggere a pagina 16 vedrai che invece funziona.

Per chiarire il concetto: un motore a "gabbia di scoiattolo" quando funziona come motore si ritrova in pratica come se avesse un "virtuale rotore a poli magnetici". Questa magnetizzazione temporanea per effetto della "isteresi magnetica" quando viene interrotta l'alimentazione lascera' una cosiddetta "magnetizzazione residua". Effetto tipo quello della punta del cacciaviti quando viene avvicinato ad un magnete e poi allontanato che mantiene un piccolo magnetismo. La "magnetizzazione residua" e' abbastanza difficile da eliminare: o utilizzi un apposito "smagnetizzatore" oppure riscaldi il materiale sino alla

TEMPERATURA DI CURIE.



Qundi in virtu' dell'"isteresi magnetica" inevitabilmente il rotore conservera' una "magnetizzazione residua" comportandosi di fatto come un "rotore a magneti".

Ricorda che non ho mai detto che sia facile, ho solo detto che e' possibile.

 

inventoreinerba
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Inviato il: 24/06/2019 15:02:21

ho letto. sembra che sia possibile collegando opportuni condensatori.

 

lupocattivo

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Inviato il: 24/06/2019 19:37:50

Bravo!

E se vuoi ridere guarda questo link Come si immetteva energia in rete. Le tre lampade L1 L2 L3 ovviamente dovevano funzionare a tensione doppia; mano a mano che ci si avvicinava al sincronismo le lampade che si accendevano in sequenza (Sequenzioscopio a luci rotanti Faccine/juggle.gif) rallentavano progressivamente e a quel punto ci si inseriva in rete... Certo che quando vedo gli inverter che si attaccano o si staccano dalla rete a piacimento, penso a quanti anni son passati dalle lezioni di "Laboratorio Elettromeccanica"...Faccine/insane.gif



Modificato da lupocattivo - 24/06/2019, 20:35:38
 

qqcreafis

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Inviato il: 30/06/2019 00:24:48

ok diciamo qualcosa


potenza massima teorica a disposizione P= 1,2 kg/s*9,8m/s^2*100m=1200 W


Trascuriamo l'attrito


la v massima = radq(2*g*h)= 44m/s

la portata in volume è Q=44m/s*sezione

Q è nota Q=1,2*10^-3 m^3/s

sezione =(1,2*10^-3 m^3/s)/44m/s=2,7*10^-5m^2=0,27cm^2

diametro ugello circa 6mm

comunque

il vero problema è il tubo , Deve essere il più grande in diametro possibile!!!!!!!!!!!!!!!!!



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ODE AD UNO STUDENTE MERITEVOLE (Sermone)
Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere che è stato molto bravo, bisogna dirlo !
In un mondo dove tutto SEMBRA uguale a tutto.
In un mondo dove chi abbruttisce la dignità dell’intelligenza umana si arroga meriti.
In un mondo in cui si dice che i giovani non hanno speranza perché “tanto non troveranno lavoro” perché tanto non “non avranno la pensione”.
Xyz è stato bravo! ha capito tutto, ha fatto un compito perfetto.
Xyz ci da una SPERANZA.
Xyz non ha seguito le falsità che ci circondano.
Xyz si è impegnato ed è riuscito nel suo intento.

 

lupocattivo

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Inviato il: 30/06/2019 08:50:51

CITAZIONE (qqcreafis, 30/06/2019 00:24:48 ) Discussione.php?215497&1#MSG10

...il tubo , Deve essere il più grande in diametro possibile!!!!!!!!!!!!!!!!!


Mi permetto di aggiungere che la "saracinesca" o meglio il "rubinetto" che andrebbe interposto tra condotta e turbina dovrebbe essere a chiusura lenta o magari dovrebbe essere accoppiato ad un deviatore di flusso. Tipo chiudo l'alimentazione turbina e scarico l'acqua altrove... Giusto per evitare colpi di ariete che danneggiano la condotta. Ripescando poi a memoria quello che ai miei tempi ci insegnavano sulle turbine (pelton) ad alta prevalenza e bassa portata ci vorrebbe un dispositivo dopo l'ugello che si chiamava "tegolo deviatore". Questo dispositivo interveniva in caso di perdita improvvisa di carico elettrico . Ovvero se la turbina e' regolata per fornire circa un Hp (736W) sotto carico, credo dovrebbe funzionare a 3000 giri quindi in caso di improvvisa apertura degli interruttori di carico potrebbe accelerare fino alla velocita' tangenziale del getto che potrebbe essere meccanicamente dannosa.



Modificato da lupocattivo - 01/07/2019, 13:34:15
 

qqcreafis

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Inviato il: 30/06/2019 09:33:09

alcuni mettono un rubinetto prima dell'ugello, cosa poco corretta introduce attrito e diminuisce la velocita del getto mentre sarebbe meglio cambiare il diametro dell'ugello ma forse lo mettono solo per chiudere e non regolare .

ci sono cose apposite o semplicemente si svita il vecchio e ce se ne mette uno nuovo

poi faccio il calcolo delle perdite con 150m di tubo



Modificato da qqcreafis - 30/06/2019, 12:55:24


---------------
ODE AD UNO STUDENTE MERITEVOLE (Sermone)
Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere che è stato molto bravo, bisogna dirlo !
In un mondo dove tutto SEMBRA uguale a tutto.
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In un mondo in cui si dice che i giovani non hanno speranza perché “tanto non troveranno lavoro” perché tanto non “non avranno la pensione”.
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lupocattivo

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Inviato il: 30/06/2019 13:32:26

Ho dato un'occhiata in giro, visto che anch'io sono un cultore del microidroelettrico, soprattutto per ambienti montani o comunque in presenza di fonti idrauliche disponibili.

FGS MICRO IDROELETTRICO



Qui ci sono anche spiegazioni per la realizzazione.

Come immaginavo per una prevalenza di 100 - 150 metri credo sia indispensabile una ruota Pelton. Come ricordavo dai tempi del diploma, il loro utilizzo, data l'elevata prevalenza, e' un tantino piu' complicato rispetto a prevalenze miniori con maggiori portate.

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/regolazione.jpg



La "spina" in pratica regola la "potenza" anche se lo spettro di variabilita' ,se non ricordo male, e' abbastanza limitato.

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/tegolo.jpg



Qui e' rappresentato il sistema di regolazione a retroazione con il TEGOLO che funziona piu' o meno come un interruttore di sicurezza.

A questo punto vista la particolarita' di una Pelton, forse meriterebbe attenzione uno studio per aumentare la portata riducendo la prevalenza in modo da permettere l'utilizzo di una TURGO. Si perdera' in rendimento, ma forse una minore complessita' potrebbe tornare utile.

PS:
Non ho ancora trovato i prezzi di questi sistemi, ma qui ho trovato il video di una persona che ha realizzato un impianto da 600W con 15 metri di salto e portata di 3 litri al secondo... Non so quanto ha speso, ma la cosa mi intriga molto...

VIDEO MICROIDROELETTRICO



Modificato da lupocattivo - 01/07/2019, 13:36:08
 

qqcreafis

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Inviato il: 01/07/2019 09:39:14

comunque tornando all'impianto i 60 cm /s di velocità sono troppi

il Numero di Reynolds vale 30000 siamo in regime turbolento ed il misero 1W di perdita calcolato come flusso laminare non può essere corretto , lo sarebbe con circa 3cm/s

bisogna cambiare teoria...



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