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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Eolico

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Calcolo energia prodotta
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huracan
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Inviato il: 21/11/2016 14:55:59

Salve, ho chiesto in diversi siti come calcolare l'energia prodotta da questo tipo di generatore ma non riesco a trovare risposte, spero che qualcuno di voi mi possa aiutare.
Ho allegato un disegno per farvi capire

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/N/esempio_3.jpg


Ho trovato un'azienda che produce una Darrieus da 10 kw con una pala alta 3,5 mt spessa 10 cm e con un diametro del rotore di 3,5 mt. Se inserisco un rotore dentro un condotto che sfrutti tutta la superficie d'ingombro del rotore Darrieus e con una paratia che copre tutta la parte passiva e incanali tutta l'aria verso le pale, secondo voi quanta energia si può produrre piu o meno?
Grazie mille



Modificato da huracan - 21/11/2016, 14:59:04
 

BellaEli

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Inviato il: 21/11/2016 18:06:07

Non mi è chiaro, tu vuoi calcolare l'energia prodotta dalla Darrieus da 10 kw prodotta dall'azienda X o vuoi capire quanto migliora con la paratia ?

Ma poi dove lo trovi un condotto alto 3,5 metri, largo 1,5 metri e con flusso di aria costante ? (sempre se ho ben capito cosa voglia fare...)

In ogni caso, se hai un flusso costante, la Darrieus, a mio avviso, non è certo la scelta migliore, ma dipende dalla quantità di aria e dalla velocità del vento.

Insomma, per fare qualsiasi calcolo c'è bisogno di dati di base che tu non hai assolutamente fornito...

Benvenuto, Elix



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C'è un limite al fai da te ???
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huracan
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Inviato il: 21/11/2016 18:37:58

ciao Elix, grazie per la rispista.
Effettivamente non ho spiegato bene cosa volevo fare. Ero partito da un Darrieus solo come punto di riferimento visto che non so come fare il calcolo, il rotore di destra non è un darrieus ma un semplice rotore cilindrico con alette poste nella circonferenza. Il condotto è 3.5x3.5 mt ovvero lo stesso ingombro del darrieus che produce 10kw, ma è solo per avere un riferimento. La paratia copre la parte passiva.
Grazie e spero di essere stato piu chiaro

 

inventoreinerba
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Inviato il: 21/11/2016 19:52:41

Il discorso mi sembra interessante.
effettivamente coprendo con una paratia la parte passiva,che si muove controvento,il generatore dovrebbe produrre di più.
sarebbe ancora meglio,forse, se la paratia convogliasse l'aria sulla parte attiva.
la paratia deve ruotare intorno alla girante in modo da cambiare posizione con il vento.si può fare con un ala che orienta la paratia
attorno alla girante a seconda della direzione del vento.

 

BellaEli

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Inviato il: 21/11/2016 21:37:52

Mi spiace Huracan ma ancora non ho capito cosa vuoi sapere...

Io ho l'impressione che tu voglia conoscere quando può produrre un generatore solo in base alle sue dimensioni senza considerare gli altri fattori... e ce ne sono tanti !

Partiamo dal presupposto che un generatore eolico è una macchina che converte l'energia del vento in energia elettrica.

Tale conversione non è diretta ma viene fatta in 2 passaggi, il primo è quello che converte l'energia contenuta nel vento in un movimento meccanico, il secondo è quello che converte l'energia meccanica in energia elettrica.

Ogni conversione ha delle perdite che dipendono dalla bontà del sistema utilizzato.

Ora il primo dato che occorre conoscere è: quanta energia è contenuta nel vento ??? Tale valore è legato, in forma quadratica, alla velocità del vento (metri al secondo) e alla superfice (metri quadrati) con cui è possibile catturare il vento.

Una volta conosciuta questa informazione, che generalmente è tutto tranne che costante, esattamente come il vento, occorre scegliere il sistema per generare una forza motrice. Qui ci sono varie forme di turbine (Darrieus, etc.) e ognuna ha i suoi pro e i suoi contro, in ogni caso ci sono delle perdite, ovvero se il vento ha un'energia pari a 100 la conversione produrrà un'energia sicuramente inferiore.

Successivamente ci sarà la seconda conversione, quella da meccanica ad elettrica e, anche qui, ci saranno delle perdite.

Ho fatto un discorso molto generale solo per cercare di capire cosa di preciso vuoi sapere, non ha senso scrivere formule se ti mancano alcuni concetti di base.

Allora, in che direzione dobbiamo proseguire ?

Elix



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righetz

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Inviato il: 21/11/2016 22:26:55

Oltre alle precisazioni di BellaEli nessuno si è mai chiesto come mai i grandi produttori di turbine eoliche verticali non hanno mai utilizzato le paratie per coprire la pala che si trova nel lato "passivo".

Il motivo è semplice, se da un lato potrebbe produrre un minimo di guadagno per esempio anche di un solo 0,8% in più di contro in caso di forte vento ci si trova a gestire delle complicazioni di sicurezza e stabilità di tutta la struttura in quanto la paratia sotto vento si comporta come una vela con il vento in poppa.
Corri il rischio che se lo porti via.

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/N/andatura-bolina.gif



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Chi non si indebita fa la rabbia degli usurai

 

inventoreinerba
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Inviato il: 22/11/2016 10:25:12

Cerco di farmi interprete e di spiegare cosa vuole sapere huracan.
poichè una turbina darrieus alta 3,5m e del diametro di 3,5 metri
viene data per una potenza di 10kw ,lui vuole sapere quale potenza produrrebbe una girante con la forma da lui disegnata nel caso non si copra la parte passiva,nel caso che si copra la parte passiva,e nel caso che il vento venga deviato dalla parte passiva su quella attiva.
non sappiamo la velocità del vento per la quale la darrieus dà 10kw,ma vedo che alcuni generatori dichiarano la potenza massima per una velocità del vento di 15 m/sec.

 

inventoreinerba
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Inviato il: 22/11/2016 10:52:23

nello schizzo disegno come si può coprire la parte non attiva del rotore:
con un timone che segue la direzione del vento e copre la parte non attiva.
faccio la domanda a chi si intende di fluidodinamica:
potremmo produrre più energia se con la paratia deviassimo il vento sulla parte attiva del rotore?
(qualcuno dice di no)



Immagine Allegata: eolico 70.jpg
 
ForumEA/N/eolico 70.jpg

 

BellaEli

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Inviato il: 22/11/2016 13:31:40

Vediamo se riusciamo a fornire qualche dato più preciso...

Prima di andare avanti devo effettuare un errata corrige, ovvero la mia frase:

CITAZIONE

Tale valore è legato, in forma quadratica, alla velocità del vento (metri al secondo)

Ecco, dovevo scrivere: in forma cubica !

Infatti, la formla per il calcolo della potenza prodotta dell'energia dall'aria in movimento è:

P = 1/2 A * ρ * v^3 dove:

A = Area delle pale;
ρ = Densità dell'aria;
V = Velocità dell'aria in m/s.

L'Area è quel cerchio o rettangolo immaginario creato dalle pale quando sono in movimento, nel caso di huracan 3,5 m x 3,5 m = 12,25 m2. Se l'area raddoppia, l'energia prodotta raddoppia.

La densità dell'aria è il rapporto tra massa d'aria e volume occupato e varia in funzione della temperatura, dell'altitudine e dell'umidità relativa.
Giusto per avere un ordine di grandezza, la densità dell'aria misurata per l'aria secca, alla temperatura di 15 gradi Celsius e al livello del mare è pari a circa 1,225 kg/m³.

La velocità del vento è l'incognita più grande ma occorre considerare che, se la velocità raddoppia, la potenza prodotta diventa 8 volte più grande !!!
Questo dato è fondamentale, una turbina di 1 m2 installata in una zona con vento medio di 10 m/s produrrà la stessa energia di una turbina da 8 m2 installata in un posto con vento medio a 5 m/s !!!

Ora che sappiamo la formula facciamo un esempio: ipotizziamo di avere una superfice di 12,25 m2, con una densità di 1,2 kg/m3 e un vento di 10 m/s, quanta energia cinetica ha il vento ?

P = 1/2 A * ρ * v^3 = 1/2 * 12,25 m2 * 1,2 kg/m3 * 10^3 m/s = 7.350 Watt.

Questo è un valore teorico, ovvero se riuscissimo a convertire tutta l'energia cinetica del vento in energia elettrica, ma se ciò avvenisse il vento dovrebbe fermarsi perchè avrebbe trasferito tutta la sua energia alla turbina ma già sappiamo che ciò non può accadere e allora, qual'è il valore massimo teorico che potremmo ottenere ?
Per fortuna ci viene incontro la legge di Betz che ci dice che l'energia massima che teoricamente può convertire una turbina è del 59,3 %, quindi:

7.350 * 59,3 % = 4.359 Watt.

Questa è la potenza meccanica istantanea che abbiamo sull'asse del generatore a cui dovremmo sottrarre le relative perdite di conversione in energia elettrica.

C'è da considerare che, un generatore che riesce a convertire l'energia cinetica del vento con una efficienza del 50 % è considerato un generatore veramente ottimo... quindi non bisogna lasciarsi ingannare da un semplice datasheet...

Ma allora come fa la Darrieus di huracan a produrre 10 kW ??? Applichiamo la forumla inversa e deduciamo il vento necessario per ottenere quella potenza.
Ipotizziamo una efficienza complessiva del generatore del 40 % (lo so, sono stato troppo buono...):

10.000 Watt : 40 % = x Watt : 100 %, quindi

x = 10.000 * 100 / 40 = 25.000 Watt

Ok, abbiamo bisogno di 25 kw di energia cinetica del vento per produrre i nostri 10 kW, che velocità del vento occorre ???

25.000 = 1/2 * 12,25 m2 * 1,2 * x^3

x = 3√ (25.000 / 0,5 * 12,25 * 1,2) = 15.04 ms = 54 km/h !

Ora non so dalle vostre parti ma io un vento che tira a 54 km/h non so se e quante volte l'ho visto...

Tutto quello descritto riguarda il puro calcolo teorico, la questione del rendimento della pala, ovvero avvicinarsi quanto più possibile a quel famoso 59,3 % è qualcosa che va oltre le mie competenze, occorre essere esperti di fluidodinamica ed avere attrezzature adeguate per sperimentare (galleria del vento). Forse Righetz potrà aggiungere qualche dettaglio.

P.S. Sono un normale utente, posso sbagliare come tutti, se o scritto qualche cavolata coregetemi pure, non mi offendo !!!

Elix



Modificato da BellaEli - 22/11/2016, 13:42:24


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huracan
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Inviato il: 22/11/2016 13:33:08

Buongiorno, grazie a tutti per le risposte.
Allego un file per capire meglio

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/N/aa.jpg

Perché sono partito dal Darrieus?...ho pensato che se la pala è di 3.5 mt per 10 cm ovvero 0.35 mq e produce 10 kw a 12 m/s un rotore dentro un condotto con una bocca d'ingresso di 3.5x3.5mt ovvero 12.25 mq esattamente 35 volte la superficie d'impatto del Darrieus in questione e sopratutto senza la parte passiva l'energia prodotta dovrebbe essere molto superiore. Quello che non so è quanto.
Grazie

 

inventoreinerba
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Inviato il: 22/11/2016 13:45:41

nel forum ci sono degli intenditori di generatori eolici che potrebbero tentare di dare una risposta a livello teorico.
In alternativa si potrebbe costruire dei modelli per fare una sperimentazione pratica con un vento di media intensità.
occorrerebbe un bel ventilatore (grande)
e misurare quanta energia si riesce a produrre incanalando l'aria sulle
palette attive o no.
a me un intenditore di eolico aveva detto che non si può ottenere più energia incanalando il vento sulle pale (mi ha detto"bernoulli docet")
ma a me sembra strano.
mi piacerebbe verificare.

 

BellaEli

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Inviato il: 22/11/2016 13:46:21

Guarda che quando si parla di superfice non ci si riferisce a quella della singola pala, ovvero 10 cm * 350 cm, ma a quella occupata da tutto il rotore, ovvero 3,5 m * 3,5 m = 12,25 m2.

Più andiamo avanti e più mi sembra che ti mancano parecchie nozioni di base, sbaglio ? Forse ti conviene dare una letta a qualche discussione della sezione Eolico in modo da avere un minimo di infarinatura generale sull'argomento...

Se ti leggi con attenzione il posto sopra ci sono tante info utili...

Elix



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huracan
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Inviato il: 22/11/2016 13:49:12

ciao Felix, certamente mi mancano le basi ma il vento che passa di fianco alla pala come puo essere calcolata come vento di spinta se la pala non la tocca nemmeno?

 

inventoreinerba
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Inviato il: 22/11/2016 13:49:55

Lo scatolato del disegno di sopra andrebbe incernierato su un fulcro e dotato di un timone in modo da mantenere l'apertura anteriore nella direzione dalla quale proviene il vento.

 

BellaEli

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Inviato il: 22/11/2016 13:59:07

CITAZIONE (huracan, 22/11/2016 13:49:12 ) Discussione.php?214173&1#MSG12

ciao Felix

Mi prendi per culo ???


CITAZIONE
...il vento che passa di fianco alla pala come puo essere calcolata come vento di spinta se la pala non la tocca nemmeno?

Guarda che il vento non fa quello che dici tu... il vento prende la via più semplice e non quella che preferisci tu... una turbina genera delle turbolenze che sono sempre delle perdite di efficienza.
Tu pensi che metti quel deflettore e il vento spinge tutto sulle pale ma magari il vento preferisce girarci intorno.
Tu dirai: allora metto una paratia di fronte così il vento non può scappare ma il vento, magari, preferisce proprio non entrare nel tuo generatore e girare intorno a tutto lo scatolo.
Ripeto quello che ha già detto Righetz:
Come mai, i grandi produttori di turbine eoliche verticali, non hanno mai utilizzato le paratie per coprire la pala che si trova nel lato passivo ???

Questa frase dovrebbe rispondere a qualsiasi domanda ancor prima di porla !

Elix



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