Discussione: accumulatore di energia tramite volani

sono oramai anni che seguo il forum e mi interesso di energie altrenative mi sono fatto l'idea che alla fine della della fiera il vero problema sarà l'accumulo di energia. non tanto la produzione che ha tante chances in fondo (eolico, solare, maree, geotermica ecc)

si fanno le ipotesi più strane ma non capisco perchè nessuno pensa ad accumulare meccanicamente l'energia.

basterebbero dei volani. per esempio da un impianto solare l'energia che produco la consumo e l'eccedenza fa girare un volano che mi serve la notte. un condominio avrebbe vicino al locale caldaia un bel volano da una tonnelata nemmeno tanto ingombrante (una tonnellata di ferro occupa poco spazio in fondo)

la tecnologia c'è e non è nemmeno tanto spinta. non dovrebbe costare tanto

qualcuno sa dirmi perchè non si prova questa via?

grazie a tutti

Mi sa che Mario potrebbe risponderti in dettaglio...

guzzillo, gattmes mi ha chiamato in causa.
Per non riscrivere una montagna di info, ti chiederei di cercare "supervolani" su Google.
Dopo Natale sono andato ad avviarne uno, non e' fantascienza.

CITAZIONE

la tecnologia c'è e non è nemmeno tanto spinta. non dovrebbe costare tanto

Invece il volano classico "lento" non avrebbe successo. Un volano da una tonnellata a "soli" 3000 giri/min accumulerebbe meno di 1 kWh , un'inezia rispetto alle esigenze. E sarebbe anche molto pericoloso, nel caso di rottura di un cuscinetto. Darebbe anche vibrazioni pericolose per l'edificio, e sarebbe comunque molto costoso.
I supervolani piu' moderni superano i 50.000 giri/minuto, sono compatti, il piu' piccolo lo puoi portare a casa con poche decine di migliaia di euro.

Ciao
Mario

Edited by mariomaggi - 15/2/2008, 17:50

CITAZIONE (mariomaggi @ 15/2/2008, 17:34)

guzzillo, gattmes mi ha chiamato in causa.
Per non riscrivere una montagna di info, ti chiederei di cercare "supervolani" su Google.
Dopo Natale sono andato ad avviarne uno, non e' fantascienza.

CITAZIONE

la tecnologia c'è e non è nemmeno tanto spinta. non dovrebbe costare tanto

Invece il volano classico "lento" non avrebbe successo. Un volano da una tonnellata a "soli" 3000 giri/min accumulerebbe meno di 1 kWh , un'inezia rispetto alle esigenze. E sarebbe anche molto pericoloso, nel caso di rottura di un cuscinetto. Darebbe anche vibrazioni pericolose per l'edificio, e sarebbe comunque molto costoso.
I supervolani piu' moderni superano i 50.000 giri/minuto, sono compatti, il piu' piccolo lo puoi portare a casa con poche decine di migliaia di euro.

Ciao
Mario

caspita pensavo fosse meglio più peso e meno giri....

in ogni caso buono a sapersi vado a farmi un giro su google


grazie ciao

ciu vogliono volani veramente veloci, anche 100.000 giri al minuto realizzati in fibra di carbonio che giano in ambienti senza aria e sospesi su cuscinetti magnetici. Li stanno già sperimentando ciao

Per me è improponibile viste le perdite per attrito che si avrebbero e poi è assurdo immagazzinare energia nella sua forma più nobile, ovvero lavoro meccanico.
Dopo magari i fatti mi smentiranno...

Originariamente inviata da web-surfer

Per me è improponibile viste le perdite per attrito che si avrebbero e poi è assurdo immagazzinare energia nella sua forma più nobile, ovvero lavoro meccanico.
Dopo magari i fatti mi smentiranno...

che attrito? si parla di volani su cuscino magnetico e nel vuoto..non dovrebbe essercene ciao

Quando hai portato a casa il tuo volano da una tonnellata, "per poche decine di migliaia di euro", come lo fai girare se non lo attacchi a un motore elettrico?
Allora servono anche motore e moltiplicatore di giri visto che il disco deve girare alla bellezza di 50000 giri (e il motore a quella velocità dovrebbe anche essere in grado fornire una certa coppia per far accelerare il volano e immagazzinare energia)...e non penso che sia economico fare tutte le trasmissioni sospese con il campo magnetico per annullare gli attriti.
Inoltre cosa te ne fai di un disco che gira se poi non hai un alternatore che ti riconverte tutto in elettricità?
Per di più non è molto facile mantenere il vuoto all'interno di un ambiente... l'aria tende a passare attraverso tutte le fessure più microscopiche e servono dispositivi che ripristinino il vuoto al livello desiderato.
Quindi ritengo che i costi di un sistema così complesso non siano così contenuti da permettere installazioni domestiche.
Eventualmente se la cosa fosse fattibile (ma, a intuito, credo che le perdite energetiche sarebbero cmq troppo elevate) dovrebbe essere fatta a livello di quartiere o città in modo da giustificare l'investimento e bisognerebbe che tutti gli abitanti della zona riversassero lì le eccedenze della produzione dei propri impianti solari.

premesspo che l' accumulo di energia tramite volani ha ancora diversi problemi da risolvere altrimenti sarebbero già utilizzati, il problema di farli girare ad alta velocità come pure quello di recuperare l' energia, non necessariamente prevede l' impiego di motori o alternatori come quelli a cui siamo abituati, ricordiamo che esistono anche gli inverter che possono generare energia elettrica alla frequenza che ci fa comodo.
Non c' è niente di strano che l' accumulo si faccia sotto forma di energia pregiata, es. lavoro meccanico, così è subito pronta quando necessario, se fosse sotto forma di calore andrebbe bene solo per il riscaldamento, non certo per produrre energia.

guarda che l'inverter ti modifica solo la frequenza della corrente e ti fa girare il motore a giri variabili ma il motore ce lo devi comunque mettere per far girare un disco... non credo che gli elettroni generati dalla tua cella solare possano farti girare il volano da soli solo perchè la frequenza della corrente è diversa...
Per quanto riguarda il "valore" della forma energetica non so se tu abbia mai sentito parlare di exergia e di rendimento exergetico della conversione da una forma di energia a un'altra....

l' accumulo di energia tramite volani ha ancora diversi problemi da risolvere altrimenti sarebbero già utilizzati

Ma guarda che sono già comunemente utilizzati... uno di quelli che ti ha risposto ne ha già venduti ed installati parecchi. Inoltre, le più famose aziende di UPS e soccorritori ne hanno parecchi a catalogo....

non sapevo che la tecnologia fosse così avanti da renderli commerciali, ma mi pare che siano ancora piuttosto costosi, non so quante migliaia di euro per kwh
speriamo che li rendano presto sufficientemente economici, l' accumulo di energia in grandi quantità è un problema molto importante.

l' inverter è un dispositivo elettronico che trasforma la corrente continua in corrente alternata, detto questo qualora si volesse trasmettere energia ad un volano sospewso nel vuoto, non c' è bisogno necessariamente di un collegamento meccanico, mediante un campo magnetico rotante a frequenza sempre maggiore si può portare il volano ai giri che si vuole (senza farlo scoppiare per forza centrifuga) e alla stessa maniera recuperare l' energia nella fase di rallentamento, ovviamente si generaa una corrente elettrica ad alta frequenza che deve essere convertita in corrente a bassa frequenza es. 50 - 60 Hz.
questo è solo uno dei modi possibili e non è detto che sia quello utilizzato dai costruttori, io non sono ne un progettista ne un costruttore di volani.

riguardo all' exergia confesso di non avere le idee molto chiare in proposito, fino a 35 anni fa, epoca in cui mi sono laureato in ingegneria, non ne avevo mai sentito parlare e francamente non se ne sentiva nessun bisogno, bastavano energia, entropia, entalpia, energia interna e basta e per sapere quanta energia si può recuperare in una trasformazione non c' è bisogno di sapere che si chiama exergia.

web-surfer,

Quindi ritengo che i costi di un sistema così complesso non siano così contenuti da permettere installazioni domestiche.

esatto, i supervolani diventano interessanti per potenze di centinaia di kilowatt, quindi per applicazioni ospedaliere, in centri di calcolo, nelle industrie, nei trasmettitori TV, e dovunque serva un'affidabilita' almeno 10 volte superiore a quella offerta dalle batterie classiche al piombo acido.

a intuito, credo che le perdite energetiche sarebbero cmq troppo elevate)

qui ti sbagli di grosso. I supervolani sono eccellenti sotto l'aspetto dell'efficienza energetica.

come lo fai girare se non lo attacchi a un motore elettrico?
Allora servono anche motore e moltiplicatore di giri visto che il disco deve girare alla bellezza di 50000 giri (e il motore a quella velocità dovrebbe anche essere in grado fornire una certa coppia per far accelerare il volano e immagazzinare energia)...e non penso che sia economico fare tutte le trasmissioni sospese con il campo magnetico per annullare gli attriti.

No, assolutamente. Non hai seguito il mio consiglio di cercare su un motore di ricerca "supervolani", altrimenti non faresti queste affermazioni. A differenza dei volani antichi, che funzionano come dici tu, i supervolani sono un oggetto che e' al tempo stesso motore a riluttanza variabile, volano e generatore brushless trifase. Nelle immediate vicinanze c'e' un inverter di tipologia AFE, quando l'interfaccia e' AC, oppure un inverter classico da bus DC, quando l'interfaccia col sistema e' in DC.
Le soluzioni adottate dai due principali competitor sono molto eleganti ed estremamente efficienti energeticamente. Il mercato italiano non ha ancora recepito il messaggio e sta reagendo con estrema lentezza, ma altrove sono molto piu' furbi di noi e investono per consumare meno energia.
web-surfer, mi sembra che ti colpiscano "alcune decine di migliaia di euro". Quanto pensi che sprechino gli attuali sistemi piu' obsoleti di pari prestazioni? Prova a fare i conti ...... sarai sorpreso!

Carrara 54031,

premesso che l' accumulo di energia tramite volani ha ancora diversi problemi da risolvere altrimenti sarebbero già utilizzati,

i problemi sono tutti risolti, altrimenti non ce ne sarebbero alcune migliaia funzionanti 24h/24 365g/365 nel mondo per potenze di almeno un centinaio di kilowatt. Non e' un prodotto di basso costo, questo potrebbe essere l'unico problema, ma il prezzo e' anche legato ai volumi di produzione, che all'estero stanno aumentando con ritmo esponenziale. Tieni presente che vengono impiegati sempre in applicazioni dove si richiede una notevole affidabilita', le migliaia di unita' funzionanti che hanno dimostrato un'elevatissima affidabilita' sono la prova tangibile che questa tecnologia e' matura e pronta per un impiego piu' diffuso.
C'e' da dire che sulla strada ci sono stati molti caduti, diverse ditte che avevano tentato la costruzione di questi supervolani levitanti nel vuoto hanno dichiarato fallimento, ma i migliori sono emersi.
Ciao
Mario



Ciao
Mario

evidentemente mi sono perso qualcosa, da tempo non leggo riviste specializza e non sono aggiornato, comunque l' interpretazione che si danno delle cose dipende molto dal punto di vista e soprattutto dalla quantità di energia che si vuole immaggazzinare, se l' obbiettivo è quello di azionare un gruppo di continuità è ovvio che un dispositivo a batterie è l' ideale, forse lo sarà anche di più una batteria di supercondensatori quando saranno più economici, o forse lo sono già, ma io quando penso all' accumulo di energia penso all' autotrazione o all' accumulo di grandissime quantità di energia.
circa 20 anni fa mi pare ch in america studiassero volani di dimensioni enormi in fibra di carbonio, ruotanti a 20.000 giri (soltanto) ma capaci di immagazzinare grandio quantità di energia , pare dell' ordine di diversi MWH o forse anche di centinaia di MWH.
poi non ne ho più saputo niente.
ciao, mi piace questa discussione, non si finisce mai di imparare

mi sono divertito a fare un calcoletto (non lo farò mai più perchè mia moglie appena arrivata a casa ha brontolato aspramente che non era pronto in tavola) e sono venuti fuori seguenti dati Ipotesi volano in carbonio Densità 4000 Kg/m3
diametro volano esterno 5 metri interno 4 metri
lunghezza volano 5 metri,
velocità di rotazione 5000 giri/min
peso indicativo 150 tonnellate,
energia accumulabile circa 12000 kwh
tensione sul materiale circa 1000 kg/mm2 che sarebbero più o meno la metà della resistenza delli fibre di carbonio (nanotubi) che ancora costano 500 Euro/Kg
un bel giocattolo sarebbe vero?

carrara_54031,
vedo che quando pensi all'accumulo pensi alla trazione:

circa 20 anni fa mi pare ch in america studiassero volani di dimensioni enormi in fibra di carbonio, ruotanti a 20.000 giri (soltanto) ma capaci di immagazzinare grandio quantità di energia , pare dell' ordine di diversi MWH o forse anche di centinaia di MWH.
poi non ne ho più saputo niente.

C'e' un piccolissimo problemino tecnico legato alla velocita' periferica.
Il tuo calcolo per il "piccolino" porta a 4710 km/ora di velocita' periferica.

se l' obbiettivo è quello di azionare un gruppo di continuità è ovvio che un dispositivo a batterie è l' ideale,

sara' l'ideale per i venditori di batterie, ma non per chi li usa, che consuma permanentemente molta piu' energia rispetto al supervolano.
E' chiaro, bisogna discriminare le diverse applicazioni di UPS, la maggior parte non accettano neanche un secondo di fermo e l'autonomia deve essere infinita, oppure richiedono un'autonomia di un'ora. Le applicazioni che richiedono un'autonomia di un quarto d'ora - se ci pensi - sono pochissime.

Conosci gli SMES (accumulatori superconduttivi), vero? Sono anch'essi "volani" ma elettrici, senza parti meccaniche rotanti.

Ciao
Mario

ho dato un' occhiata al tuo articolo, molto interessante.
la prima volta che ho sentito parlare di tali sistemi è stato oltre 20 anni fa, poi non ne ho saputo più niente, non sapevo che fossero disponibili commercialmente.
certo la risposta è immediata, frazioni di secondo e le potenze enormi, ma non penso che le quantità siano molto consistenti (parlo da profano, certo mi sbaglio). io con la mia formazione professionale penso più agli impianti di pompaggio o a qualche dispositivo termodinamico in grado di accumulare grandi quantità di energia o per impianti statici o semoventi, magari con una risposta meno immediata, ma più consistente.
qualche volta ti esporrò il mio pensiero e un' idea nata una trentina di anni fa che forse è stata ripresa da qualcun altro.
ciao

se un volano non gira ad alta velocità che supervolano è?comunque le palette dell' ultimo stadio di bassa di un gruppo da 320 mw a 3000 giri viaggiano in periferia a oltre 1600 km/h che sono praticamente ferme rispetto a 4700, però è già un bel girare e non hanno il compito di accumulare energia.
ciao
VLCN

Ciao a tutti, Sig. Mario Maggi mi piacerebbe capire meglio il funzionamento dei supervolani, soprattutto quando lei afferma che nel caso di funzionamento da motore l'aumento del numero di giri del rotore è dato dal campo magnetico generato dalle induttanze di statore, mentre nel caso di generatore si comporta come un generatore brushless trifase; ma generalmente il brushless non prevede dei magneti permanenti nel rotore? Leggendo in rete e il suo articolo non mi risulta ci siano magneti permanenti.
Mi potrebbe aiutare indicandomi dove posso trovare il funzionamento spiegato nel dettaglio? in rete le aziende che li commercializzano come Beacon Power, Pentadyne ecc. mettono solo le caratteristiche ovviamente senza soffermarsi nella conversione elettro-meccanica. Grazie

Benvenuto ilmore,
sul forum ci diamo tutti del tu, OK?
"brushless" non significa "a magneti permanenti" ma "senza spazzole".
Nel caso dei supervolani - quelli progettati per funzionare a velocita' periferiche nell'ordine della velocita' del suono o superiori - si preferisce usare un rotore in acciaio pieno, sfruttando la riluttanza.
Vedo che hai gia' trovato in rete qualcosa, puoi trovare info su alcune tesi o brevetti, nessuna ditta produttrice di supervolani e' interessata a far conoscere i dettagli costruttivi. Le parole combinate da cercare sono "flywheel" e "vacuum" ed eventualmente "magnetic bearings"
Ciao
Mario

Scusate se mi intrometto. Da qualche parte ho letto che l'erogazione dell'energia dev'essere molto veloce (insomma si parla di potenze elevate). E' vero? Se si perché?

Vorrei trovare una soluzione all'accumulo di energia, con minime perdite e potenze simil-domestiche. Non esiste nulla?

gauge,

Da qualche parte ho letto che l'erogazione dell'energia dev'essere molto veloce (insomma si parla di potenze elevate). E' vero?

Non e' vero. L'erogazione dell'energia puo' essere molto veloce, non "deve". E' un vantaggio, permette di accumulare e prelevare elevate potenze in poco tempo.
Per l'accumulo di energia in casa i sono le batterie. I supervolani sono intrinsecamente complessi, anche se piccoli, c'e una grossa parte del costo che non e' proporzionale alla potenza. Di fatto sul mercato non trovi supervolani con potenze minori di 100 kW.
Ciao
Mario

Originariamente inviata da mariomaggi

gauge,
Non e' vero. L'erogazione dell'energia puo' essere molto veloce, non "deve". E' un vantaggio, permette di accumulare e prelevare elevate potenze in poco tempo.
Per l'accumulo di energia in casa i sono le batterie. I supervolani sono intrinsecamente complessi, anche se piccoli, c'e una grossa parte del costo che non e' proporzionale alla potenza. Di fatto sul mercato non trovi supervolani con potenze minori di 100 kW.
Ciao
Mario

Le batterie sono scomode e richiedono manutenzione. Dopo i soliti cicli di carica scarica sono da buttare. Sarebbe molto utile riuscire a creare supervolani "domestici". Altra domanda: qual'è la perdita di energia del sistema in stand-by?