Discussione: Accumulo energia gravitazionale

In passato molte buone idee sono sembrate strampalate; eppure, dopo alcune migliorie sono risultate vincenti.
Si consideri un surplus di energia derivante da fotovoltaico o inerzia produttiva da una centrale termoelettrica. Ad oggi questa energia in eccesso viene usata per pompare acqua da un invaso a una diga esistente.
Ora, si prenda una massa di n. tonnellate e tramite rotaie su un piano inclinato di n. gradi con un sistema di cavi a fianco rotaia e relativi sistemi di sicurezza frenanti, lo si innalzi con opportuni motori e riduttori fino ad esaurimento dell'eccesso di energia elettrica. Questa verrà restituita tramite generatori durante la discesa del sistema. Un vettore gravitazionale!
Che ve ne pare? Attendo vostri commenti e idee diverse.

L'idea non è male, ma per accumulare l'energia c'è di meglio. Supponiamo che la tua massa pesi 10000 kg e venga innalzata ad una quota di 100 m. L'energia potenziale posseduta dalla massa sarà pari a: U = m*g*h = 9810 kj.
Essendo 1 j = 1 W/s, 9810 kj corrisponderanno a 2,72 kW/h. Lo stesso accumulo energetico lo potresti ottenere per via termica, utilizzando un serbatoio in pietra del peso di 52 kg con un salto termico di 220°C. Ovviamente è più complesso e dispendioso trasformare l'energia termica in elettrica. Da questo punto di vista il tuo sistema è più efficiente, anche se in pratica, le riduzioni e i meccanismi atti alla trasformazione del moto, comporterebbero perdite non trascurabili, senza considerare il costo dell'impianto e l'impatto visivo!

Originariamente inviata da atomax

L'idea non è male, ma per accumulare l'energia c'è di meglio. Supponiamo che la tua massa pesi 10000 kg e venga innalzata ad una quota di 100 m. L'energia potenziale posseduta dalla massa sarà pari a: U = m*g*h = 9810 kj.
Essendo 1 j = 1 W/s, 9810 kj corrisponderanno a 2,72 kW/h. Lo stesso accumulo energetico lo potresti ottenere per via termica, utilizzando un serbatoio in pietra del peso di 52 kg con un salto termico di 220°C. Ovviamente è più complesso e dispendioso trasformare l'energia termica in elettrica. Da questo punto di vista il tuo sistema è più efficiente, anche se in pratica, le riduzioni e i meccanismi atti alla trasformazione del moto, comporterebbero perdite non trascurabili, senza considerare il costo dell'impianto e l'impatto visivo!

no si fa prima con una batteria?

ciao

I nuovi accumulatori Li-FePo4 sembrano essere miracolosi, ma per accumulare 2,3 kW ci vogliono circa 4000 euro. Con gli accumulatori al piombo i prezzi si abbassano di un fattore che va da 21 a 23 in base alla tecnologia costruttiva, ma dopo 500-1000 cicli di carica-scarica (bene che ti va) devi sostituirli e lo smaltimento, oltre ad inquinare, costa pure!

Originariamente inviata da atomax

I nuovi accumulatori Li-FePo4 sembrano essere miracolosi, ma per accumulare 2,3 kW ci vogliono circa 4000 euro. Con gli accumulatori al piombo i prezzi si abbassano di un fattore che va da 21 a 23 in base alla tecnologia costruttiva, ma dopo 500-1000 cicli di carica-scarica (bene che ti va) devi sostituirli e lo smaltimento, oltre ad inquinare, costa pure!

invece portare 10 t a 100 mt di altezza?
binario, argano motore/alternatore, sicurezza, controlli..

ciao

Ovviamente anch'io preferisco gli accumulatori al sistema "gravitazionale". Agli accumulatori invece, preferirei un sistema ad accumulo termico, il quale, secondo il mio pallido parere, potrebbe avere dei vantaggi (per l'uso in postazioni fisse) rispetto agli accumulatori. Ricordo che per trasformare l'energia termica in elettrica (Primus lo sa molto meglio di me ) si arriva a rendimenti dell'ordine del 40-44% (o forse anche più nei cicli combinati). Un accumulatore al piombo ha rendimenti che non superano il 45-50%.

Originariamente inviata da atomax

Ovviamente anch'io preferisco gli accumulatori al sistema "gravitazionale". Agli accumulatori invece, preferirei un sistema ad accumulo termico, il quale, secondo il mio pallido parere, potrebbe avere dei vantaggi (per l'uso in postazioni fisse) rispetto agli accumulatori. Ricordo che per trasformare l'energia termica in elettrica (Primus lo sa molto meglio di me ) si arriva a rendimenti dell'ordine del 40-44% (o forse anche più nei cicli combinati). Un accumulatore al piombo ha rendimenti che non superano il 45-50%.

sai a che T dovresti arrivare per ottenere quei rendimenti?

ciao

Diciamo 380-400°C ? Si può salire ancora un pò aumentando ulteriormente il rendimento, con relativi problemi di corrosione ecc... Almeno queste sono le temperature del vapore in ingresso alle turbine nelle centrali termoelettriche (almeno in quelle di 15 anni fa), nel progetto archimede la temperatura dei sali fusi che costituiscono il fluido termovettore è di circa 550°C (di temperature superiori non ne ho mai sentito parlare). Per il resto ho appena iniziato a studiare un pò di termodinamica applicata alla generazione di vapore (non sono un esperto in merito)!

abert,

Un vettore gravitazionale!
Che ve ne pare?

per meno di 1 euro di energia accumulata, quanto costerebbe il sistema? Siamo ottimisti, 40.000 euro?
Poiche' il tempo potrebbe essere diviso a meta' fra carica e scarica, l'uso effettivo sarebbe per 12 ore al giorno, che equivale ad un R.O.I. minimo di 10 anni, senza considerare la manutenzione, l'assicurazione e le tasse.
Non ne vale la pena.
Se ti interessa l'accumulo, conosci i sistemi superconduttivi e con supervolani? Ho scritto alcuni articoli su riviste, un paio li ho pubblicati sul mio sito personale. Non sono di certo adatti per le FER, ma se non li conosci puo' essere utile sapere che esistono.

Ciao
Mario

Originariamente inviata da atomax

Diciamo 380-400°C ? Si può salire ancora un pò aumentando ulteriormente il rendimento, con relativi problemi di corrosione ecc... Almeno queste sono le temperature del vapore in ingresso alle turbine nelle centrali termoelettriche (almeno in quelle di 15 anni fa), nel progetto archimede la temperatura dei sali fusi che costituiscono il fluido termovettore è di circa 550°C (di temperature superiori non ne ho mai sentito parlare). Per il resto ho appena iniziato a studiare un pò di termodinamica applicata alla generazione di vapore (non sono un esperto in merito)!

prova a vedere con carnot che rendimenti otteresti, e tieni conto che quella è la T del vapore, non di ciò che riscalda il vapore.
cmq in linea di massima è estremamente inefficiente accumulare il calore, lo si fa solo in casi in cui è indispensabile.

ciao

(di temperature superiori non ne ho mai sentito parlare)

Cerca informazioni sulle caldaie ipercritiche...
I gruppi unificati ENEL da 660 MW hanno pressioni massime del vapore di circa 250 bar e temperature SH/RH pari a 538°C/538°C, ma ci sono già in circolazione sistemi ipercritici con temp. del vapore di quasi 800° e pressioni superiori ai 350 bar.

Apparte gli accumulatori elettrochimici, esistono volani, supercapacitori e superinduttori (come ha citato mariomaggi). Purtroppo realizzarli in casa è impossibile anche se si dispone di tornio fresa ecc... In merito alla questione, voi cosa utilizzereste per accumulare energia?

Originariamente inviata da atomax

Apparte gli accumulatori elettrochimici, esistono volani, supercapacitori e superinduttori (come ha citato mariomaggi). Purtroppo realizzarli in casa è impossibile anche se si dispone di tornio fresa ecc... In merito alla questione, voi cosa utilizzereste per accumulare energia?

dipende da quello che ci devi fare

ciao

Un sistema molto semplice. Per il momento mi basterebbe accendere delle lampade a risparmio energetico della potenza totale di 100 W per 8 ore a notte. Attualmente ho realizzato il tutto con un impiantino fotovoltaico e degli accumulatori al piombo VRLA. Il regolatore di carica (progettato per quel tipo di accumulatori) svolge il suo ruolo egregiamente e l'ho provvisto,oltre che di bilanciatore, anche di sensori che controllano la temperature dell'elettrolita. Dopo tre anni le batterie hanno perso più circa il 50% della loro capacità nominale. Sinceramente, ne ho pensate di tutti i colori (anche al sistema "gravitazionale", rilevatosi subito sconveniente e irrealizzabile). Apparte usare accumulatori Li-po o LiFe dal costo spropositato (che comunque durano 6-10 anni al max), voi cosa fareste?

Originariamente inviata da atomax

Un sistema molto semplice. Per il momento mi basterebbe accendere delle lampade a risparmio energetico della potenza totale di 100 W per 8 ore a notte. Attualmente ho realizzato il tutto con un impiantino fotovoltaico e degli accumulatori al piombo VRLA. Il regolatore di carica (progettato per quel tipo di accumulatori) svolge il suo ruolo egregiamente e l'ho provvisto,oltre che di bilanciatore, anche di sensori che controllano la temperature dell'elettrolita. Dopo tre anni le batterie hanno perso più circa il 50% della loro capacità nominale. Sinceramente, ne ho pensate di tutti i colori (anche al sistema "gravitazionale", rilevatosi subito sconveniente e irrealizzabile). Apparte usare accumulatori Li-po o LiFe dal costo spropositato (che comunque durano 6-10 anni al max), voi cosa fareste?

comprare qualche altra batteria no?

ciao

Primus, spendendo 300 euro per usarle solo 3 anni ? A questo punto collego le lampade alla rete elettrica, come una volta, e spendo molto meno!
Vorrei invece un tuo parere riguardo al seguente sistema: accumulo energia termica nel famoso serbatoio in pietra e, invece di generare vapore (difficile e sconveniente da fare), scaldo olio diatermico per farci girare un motore stirling. Supponendo che il rendimento dello stirling a quelle temperature sia anche del 5%, so per certo che produrrà sempre la stessa energia anche dopo 10 anni (salvo usure di vario genere). Cosa ne pensi?

Originariamente inviata da atomax

Primus, spendendo 300 euro per usarle solo 3 anni ? A questo punto collego le lampade alla rete elettrica, come una volta, e spendo molto meno!
Vorrei invece un tuo parere riguardo al seguente sistema: accumulo energia termica nel famoso serbatoio in pietra e, invece di generare vapore (difficile e sconveniente da fare), scaldo olio diatermico per farci girare un motore stirling. Supponendo che il rendimento dello stirling a quelle temperature sia anche del 5%, so per certo che produrrà sempre la stessa energia anche dopo 10 anni (salvo usure di vario genere). Cosa ne pensi?

intendevo qualche batteria da integrare a quelle che già hai.
sai quanto costa una stirling?

ciao

Non avevo capito... Il problema è che in questo caso gi accumulatori si comportrebbero come quando mettiamo delle mele marcie nel cesto delle buone. Converrebbe sostituirle totalmente! Per quanto riguarda il costo dello stirling, prima di leggerlo mi sono dovuto sedere, perchè già sapevo di cascare a terra ! Sto trovando del materiale per autocostruirne uno (non deridermi), se gira è già un successo! In ogni caso, secondo te potrebbe funzionare il sistema in questo modo? Grazie comunque per le tue risposte!

Originariamente inviata da atomax

Non avevo capito... Il problema è che in questo caso gi accumulatori si comportrebbero come quando mettiamo delle mele marcie nel cesto delle buone. Converrebbe sostituirle totalmente! Per quanto riguarda il costo dello stirling, prima di leggerlo mi sono dovuto sedere, perchè già sapevo di cascare a terra ! Sto trovando del materiale per autocostruirne uno (non deridermi), se gira è già un successo! In ogni caso, secondo te potrebbe funzionare il sistema in questo modo? Grazie comunque per le tue risposte!

se parti dal FV, il sistema migliore rimangono le batterie, a meno che tu nn voglia spendere qualche migliaio di € fra elettrolizzatore e pile a combustibile.
meccanicamente si può provare con un compressore che faccia anche da motore, ma anche lì ti complichi la vita.
ti vedo messo bene con la parte elettrica, perchè vuoi cambiare?

ciao

Sinceramente per gli accumulatori. Se comprassi i migliori in termini di cicli di vita e basse perdite, comunque la loro vita sarebbe limitata a 3000 cicli, non di più, e comunque spenderei una cifra superiore a 2000-2500 euro!
L'aria compressa non è una soluzione da scartare, ma quando l'aria si espande adiabaticamente per produrre lavoro, il rendimento sarebbe accettabile (cioè >5%)?

Originariamente inviata da atomax

Sinceramente per gli accumulatori. Se comprassi i migliori in termini di cicli di vita e basse perdite, comunque la loro vita sarebbe limitata a 3000 cicli, non di più, e comunque spenderei una cifra superiore a 2000-2500 euro!
L'aria compressa non è una soluzione da scartare, ma quando l'aria si espande adiabaticamente per produrre lavoro, il rendimento sarebbe accettabile (cioè >5%)?

sicuramente è superiore, ma devi acquistare macchine adeguate, non hobbymarket, su cui io non posso consigliarti più di tanto.
se poi vuoi fare qualcosa di serio devi installare un vero e prorpio impianto (tubazioni, scaricatori di condensa, sistemi di controllo) sennò gli stai sempre dietro.
cmq nn ho ancora capito a che livelli di complessità vuoi arrivare.

ciao

Primus, vista la tua cortesia, approfitto un altro pò. Secondo te, se con i pannelli fotovoltaici faccio girare un motore da banco frigorifero e carico l'aria in una bombola a 15-20 bar durante il giorno e la notte quest'aria la faccio entrare in un motore 4T (con le relative modifiche alla fasatura delle valvole), la cosa sarebbe fattibile? Quali sarebbero i controlli da implementare? Automatizzare valvole e attuatori non rappresenta un grosso problema, il problema è come gestire l'automazione!

Originariamente inviata da atomax

Primus, vista la tua cortesia, approfitto un altro pò. Secondo te, se con i pannelli fotovoltaici faccio girare un motore da banco frigorifero e carico l'aria in una bombola a 15-20 bar durante il giorno e la notte quest'aria la faccio entrare in un motore 4T (con le relative modifiche alla fasatura delle valvole), la cosa sarebbe fattibile? Quali sarebbero i controlli da implementare? Automatizzare valvole e attuatori non rappresenta un grosso problema, il problema è come gestire l'automazione!

dubito che un 4T (intendi un motre di macchina vero?) riesca a girare con quelle pressioni, è fatto per un uso completamente diverso.
al massimo si dovrebbe usare come motore il compressore stesso, ma non so che rendimento potrebbe avere.
per fare ste cose ci sono macchine studiate appositamente, per funzionare sia da compressore che da motore, con fluidodinamiche avanzate, ma sinceramente non so dove reperirle ne quanto costerebbero

ciao

Una volta (dopo averlo visto su internet) feci girare un motore di un vecchio tagliaerba Briggs&Stratton con l'aria compressa a 4 bar. Modificare la fasatura delle valvole è molto semplice in quei motori. Peccato che non l'ho conservato, ma tra tutti i cocci che ho qualche giorno i miei gettano via anche me! L'unico problema è che la bombola da 40 litri a 12 bar me la scaricava davvero troppo presto. Cmq me ne procurerò un altro e farò la prova con l' altro campo fotovoltaico da 500W, poi ti farò sapere (dopo averti chiesto altri consigli ovviamente) e magari discutiamo sui dati.
Ciao

Oggi ho ricavato sperimentalmente l'energia necessaria a caricare l'aria compressa a 10 bar, in una bombola da 15 litri. Un motore da banco frigorifero alimentato (mediante inverter) dal campo fotovoltaico faceva da compressore. Per caricare la bombola impiegava 395 secondi assorbendo un'energia pari a 67,8 VA/h. Spero di trovare al più presto un altro Briggs&Stratton per verificare il rendimento effettivo dell'intero sistema.