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Visualizza la versione completa : Esperienza idroelettrica con Mulino ad acqua



Maros3
10-11-2008, 18:00
Salve a tutti i naviganti.
Sono nuovissimo a questo forum che trovo molto interessante e ben strutturato. Vi racconto la mia esperienza di produzione di energia idroelettrica sfruttando un corso d'acqua. Premetto che da un paio d'anni mi sto adoperando per ricostruire un mulino su un fontanile nella provincia di Milano. Pura pianura lombarda, con minimo salto d'acqua. Lo scopo iniziale era affettivo, salvaguardare un'esperienza della famiglia con le macchine utilizzate da sempre per macinare cereali ad uso famigliare e per gli animali, oltre al mantenimento della memoria storica del luogo, cioè non perdere il concetto che in quel luogo vi è un mulino dalla fine del 400.
Le attrezzature che ho recuperato sono della fine dell'800.
Poi è venuta l'idea di produrre l'energia elettrica, alla luce del fatto che l'intera Cascina è stata autonoma dal punto di vista elettrico fino agli anni '60 circa. Nessun obbiettivo economico se non quello di illuminare la mia strada ed il cortile, quando ho disponibilità di acqua minimizzando i costi delle attrezzature, ovviamente.
Ho collegato all'albero che si utilizzava in passato come presa di forza (in rapporto 1: 4 con la ruota principale) un riduttore (che funziona da moltiplicatore) a sua volta collegato con un motore asincrono trifase collegato con dei condensatori. E' il riduttore blindato che si utilizzava nelle stalle per "tirare la catena del letame"... in rapporto 1:80, facendolo quindi funzionare al contrario. Un mulo da far girare però funziona!
Con questo sistema rudimentale e poco bello da vedere ma a costo nullo, sono riuscito a produrre in presa diretta circa 200 W a 220v che mi permette di accendere una decina di lampadine, con estrema soddisfazione. Non ho acqua costante (ottobre/novembre e marzo/aprile in asciutta) ma quando c'è l'iniziale scetticismo generale si è letteralmente trasformato in una festa!
L'acqua ha una velocità di 24 mt/min e passa in un canale 2.3 mt con un livello di 0.15 mt. Io la chiudo e la costringo a passare in un canaletto di 50 cm dove c'è la pala in legno con un dislivello di 70 cm. Sfrutto la pura velocità in quanto le pale sono in legno e non potrebbero essere diversamente.

La domanda è questa: secondo voi vale la pena pensare ad un sistema ottimizzato (magneti permanenti, CC con accumulo o altro) che mi permette qualche W in più? Lo scopo è solo illuminazione.

Vi allego un paio di immagini
Se interessano posso inviare qualche altra fotografia!

matasnic
10-11-2008, 18:29
Ciao Maros3,

complimenti per il lavoro, vedo che la ruota sembra nuova! L'alternatore un pò meno ma finchè funziona meglio così!
Sul fatto di magneti permanenti ecc .... visto la potenza disponibile non penso valga la pena di spendere soldi, mi spiego meglio: un alternatore a magneti permanenti ha sicuramente un costo importante poi magari ci devi aggiungere un inverter e poi non è più fnita.
Una cosa potresti fare se le lampade non sono molto distanti tra loro, montare un alternatore da 24 V e caricare delle batterie così di giorno carichi le batterie e di notte usi l'energia accumulata durante il giorno. Questa però è solo un'idea ...poi vedrai che anche altre persone ti risponderanno.

bravo

ciao

Mat

remtechnology
11-11-2008, 07:04
Complimenti, bel lavoro e bel Mulino.
Ritengo giusto salvaguardare la storia per prima cosa.
Concordo con Matasnic, vista la piccola potenza in gioco ti conviene lasciare così la situazione.
Ciao
Rem

Maros3
11-11-2008, 12:35
Grazie Matasnic per i complimenti.
Non è stato un lavoro facile in quanto coinvolgeva molti aspetti e materiali, dall'edilizia, ai lavori in legno a quelli in ferro... ed ho voluto fare tutto io, come veramente un mugnaio nella storia passata avrebbe fatto!
La ruota è nuova, almeno le pale, in quanto le originali erano marcite tutte. Ho recuperato dal fondo del fontanile uno dei vecchi tiranti in ferro dai quali ho ricavato lo spessore del legno (4.5 cm) e che ho utilizzato per riprodurli. Li ho rifatti in inox in modo che si capisse che non sono originali e l'estetica è stata appagata! Per il legno ho fatto il disegno e sono andato in una segheria dove, in rovere selvatico, mi hanno tagliato le pale che ho poi montato. Non ho avuto problemi qui.

L'alternatore, in realtà è un motore asincrono, non è nuovo ma la sua parte la fa... ha un motore da 1440 RPM, ho solo dovuto cambiare il paraolio in uscita dall'albero del riduttore/moltiplicatore. Per il resto quest'anno, annata eccezionale per l'acqua, ha funzionato ininterrottamente da 1/2 marzo a fine settembre tutte le notti.

Tornando alla produzione elettrica, sono stato molto combattuto tra alternata e continua: purtroppo con l'alternata non riesco a sfruttare la produzione di giorno (a meno di non fare due passaggi), di contro con la continua avrei gli accumulatori da gestire, posizionare etc... l'inverter non sarebbe un problema, costa poche decine di Euro per queste potenze ed è un giocattolino.

Ho fatto una prova con un alternatore a magneti permanenti (a 350 RPM) collegato ad un riduttore 1:25, quindi molto meno impegnativo rispetto al mio. La resa era migliore a parità d'acqua e, secondo me un investimento in tal senso potrebbe essere valutabile. Purtroppo non ho trovato nessuno che, senza cercare di spillarmi un'esagerazione di soldi, sia stato in grado di propormi qualcosa di fattibile e adattabile alla situazione. Anzi se qualcuno ha qualche consiglio da darmi è più che accetto. :)

Grazie in anticipo a coloro che vorranno dire la loro.

Maros3
11-11-2008, 13:22
Grazie Remtechnology.
la potenza è davvero minima ma la soddisfazione alla sera di vedere le luci accese è massima. Non ha pari! Così come la consapevolezza di cosa può fare l'acqua, capacità che non siamo in grado, secondo me, di sviluppare almeno in Italia, luogo percorso da fiumi, torrenti e corsi d'acqua a destra e sinistra.
Manca la cutura verso queste cose.

Il problema della mia applicazione è che in realtà mi condiziona... mi spiego. Ho applicato moltiplicatore e motore sull'albero in cui storicamente ci stava la puleggia per la presa di forza (foto allegata) utilizzata per far funzionare le macchine agricole (mola, trebbiatrice etc) che quindi non posso più applicare. Questa cosa è come un tarlo!
Ad essere certi che un alternatore a magneti permanenti con relativo moltiplicatore mi rende di più, in applicazione parallela rispetto all'albero, ci penserei a farlo.

sandroturbine
11-11-2008, 20:20
ciao a tutti ,
facciamo 2 conti :

Dai tuoi dati si ricava una portata di 140 lt/sec .

Con 70 cm di dislivello si ricavano 960W teorici.

Penso che la ruota Sia circa 3 mt di diametro . (molto bella.. bravo!)
(togli quella orrenda lama da segheria da quel bellissimo volano!)
La velocità nominale della ruota è 10 g/min
Quella del volano 40 g/min grazie alla coppia conica
Il diametro del volano 600 mm
sto andando a tentoni , correggimi .!
Mi sembra tutto bello robusto per fare solo un paio di cavalli !
Penso che la trasmissione a cinghia piana dia migliori risultati del riduttore .
Non sono daccordo sul sistema generatore - batteria -inverter ,si perde molto di più.
l'ideale per il tuo impianto sarebbe un magneti permanenti 10 -12 poli che dia 300V a400 giri max 500w (guarda nell'eolico ) anche se sono trifasi poi metti un raddrizzatore trifase e alimenti le lampade a basso cosumo
Non sono daccordo nemmeno a sprecare l'energia di giorno (vai su un boiler anche solo con 500w )
by

Maros3
12-11-2008, 12:24
Grazie Sandro per il messaggio e le informazioni.

Confermo i 140 lt/sec più o meno sono quelli, la ruota pure (le pale hanno una lunghezza di 1.60 mt, il diametro è quindi circa 3 mt.

La lamiera che si trova sul volano è stato un tentativo di fare un collegamento a cinghia con un motore asincrono trifase che ho fatto modificare a 350 RPM (non ricordo quanti poli). Tentativo purtroppo fallito in quanto non sono riuscito senza riduttore ad ottenere la velocità necessaria, più che altro perchè non avevo le puleggie giuste. Poi sono andato sul riduttore. Sicuramente non appena avrò deciso quale sistema adottare il volano, che in realtà è una ruota dentata alla quale in origine (anni '50) era attaccato tramite un pignone cilindrico un alternatore a bassi giri che purtroppo non ho più.
La ruota con l'attuale riduttore mi fa 4 g/min (12 completamente libera) misurati con uno sforzo immane, ne risultano circa 12/13 al volano poco e 1400 al motore, credo che sia un pò più di 80 il rapporto del moltiplicatore riduttore.
Lampadine tutte a basso consumo ovviamente, l'idea delle batterie mi era frullata in testa in quanto avevo pensato di fare un impianto associato idroelettrico e solare con un pannellino in modo da avere un doppio apporto ed una garanzia di avere energia per illuminazione (ad esempio d'estate può capiotare che l'acqua sia utilizzata per irrigare, diminuisce la portata ma le luci le accendo in quanto il pannello ha compensato il calo di produzione idro). Lo so... è un pò fantasia ma mi piace l'idea della continuità.
Prima però devo ottimizzare il mulino, poi vedremo.

Grazie provo a pensarci al magneti permanenti, hai qualche idea dove andare?

Perchè pensi che la trasmissione a cinghia piana dia migliori risultati del riduttore?

OK per l'idea del boiler.
grazie a risentirci

sandroturbine
12-11-2008, 12:50
ciao Maro ,
Penso che il sistema cosi |come era stato concepito da ancora i migliori risultati .
Modificare un asincrono è un suicidio perche il rendimento crolla inesorabilmente .
Senti,se vuoi usare materiale comune rifai l'abero con l'ingranaggio per il volano ,supportato da 2 cuscinetti .Dal lato opposto monti una puleggia da 400mm a 1 gola per cinghia tipo A ,compra un bel motore trifase da 1.1Kw efficienza 1 e monti una puleggia da 90mm . Poi ti dico io come eccitarlo per ottenere il massimo ,o meglio leggiti i post del sistema C-2C .
ciao.

Maros3
12-11-2008, 17:31
OK Sandro, molte grazie dei consigli.
Sono d'accordo nel sistema "storico", ho solo questo dubbio...
non aumento in efficienza se al posto del motore trifase che dici di acquistare metto un motore a magneti permanenti?
Ciao



ciao Maro ,
Penso che il sistema cosi |come era stato concepito da ancora i migliori risultati .
Modificare un asincrono è un suicidio perche il rendimento crolla inesorabilmente .
Senti,se vuoi usare materiale comune rifai l'abero con l'ingranaggio per il volano ,supportato da 2 cuscinetti .Dal lato opposto monti una puleggia da 400mm a 1 gola per cinghia tipo A ,compra un bel motore trifase da 1.1Kw efficienza 1 e monti una puleggia da 90mm . Poi ti dico io come eccitarlo per ottenere il massimo ,o meglio leggiti i post del sistema C-2C .
ciao.

sandroturbine
12-11-2008, 19:39
Un motore da 1.1 kw efficienza 1 dell'ABB fa 78% di rendimento a 500 W d'uscita . Un buon magneti permanenti progettato e costruito per la tua applicazione fa 80% e
Costa 4 volte di piu .
Si ,hai bisogno di uno stadio di riduzine in più ,quindi togli ancora il 5% ,ma non arrivi al 10 % di differenza (sono 50 W se supponiamo 500W all'albero ) mica stiamo parlando di 1 Mw ! Dal mio punto di vista gli impianti devono essere" sostenibili " quindi per fare 500 W un bel motore asincrono basta e avanza ,inoltre non soffre il fuorigiri ,argomento abbastanza delicato per i PM a 10 -12 poli.
ciao.

Maros3
13-11-2008, 08:30
Grazie Sandro per i consigli, effettivamente qualcuno che mi indicasse qualche strada da percorrere finora mi è mancato. Mi piace l'idea del "sostenibile" in fin dei conti è la stessa teoria che ho applicato nella realizzazione di tutti gli altri particolari del mulino. Mi permetto di chiederti ancora qualche informazione.

Con i rapporti delle puleggie che mi hai indicato che velocità in uscita al motore ottengo?

Il collegamento per trasformare il motore Asincrono in generatore, se ho capito bene, è il classico con i condensatori che ho già applicato con successo al motore collegato al riduttore moltiplicatore. Tra l'altro quel motore è proprio 1.1 KW non so dire se sia efficienza 1.

Quindi secondo il tuo parere un collegamento a puleggie fatto bene ha un rendimento migliore che un moltiplicatore ben dimensionato? E' curioso che finora tutte le applicazioni che ho visto nella mia zona (tutte inferiori a 10KW) hanno sempre un moltiplicatore. teniamo conto che siamo in pianura e la cultura dell'idroelettrico è quella che è...
Grazie ancora
Ciao



Un motore da 1.1 kw efficienza 1 dell'ABB fa 78% di rendimento a 500 W d'uscita . Un buon magneti permanenti progettato e costruito per la tua applicazione fa 80% e
Costa 4 volte di piu .
Si ,hai bisogno di uno stadio di riduzine in più ,quindi togli ancora il 5% ,ma non arrivi al 10 % di differenza (sono 50 W se supponiamo 500W all'albero ) mica stiamo parlando di 1 Mw ! Dal mio punto di vista gli impianti devono essere" sostenibili " quindi per fare 500 W un bel motore asincrono basta e avanza ,inoltre non soffre il fuorigiri ,argomento abbastanza delicato per i PM a 10 -12 poli.
ciao.

sandroturbine
13-11-2008, 13:34
Di solito uso anch'io i riduttori ,nel tuo caso ,una volta che abbiamo definito la velocità nominale dell'albero prendiamo un bel riduttore pendolare ,lo infiliamo nell'albero dove ora hai calettato il tuo sistema , lo fissiamo con 1 ,dico un, bullone e sei a posto .

costa un po ma è una soluzione elegante.


ciao