Tenendo conto che:
1-la legna è il combustibile con il prezzo più basso disponibile sul mercato italiano (sino a 44 kwh/euro quella da riscaldamento in commercio al dettaglio)
2-molte falegnamerie di medie o grandi dimensioni ogni giorno producono quintali o tonnellate di legname di scarto, e le vendono a prezzo ridotto, soprattutto durante i mesi non freddi e lontani dall'inverno, che c'è calo della richiesta e perciò del mercato.
3-l'energia elettrica prodotta grazie a combustione di legna, in quanto biomassa, gode della tariffa incentivante per le FER del GSE (0,22 euro/Kwh)
ho immaginato di convertire un vecchio motore automobilistico dismesso (del valore di 1-2 centinaia di euro) in una macchina a vapore a stantuffi, ipotizzando di raggiungere una potenza utile di 100 kw, con la quale azionare un alternatore elettrico di corrispondente potenza.
Prima di tutto, dovrei modificare gli alberi a camme, per avere 2 distinti tempi al posto di 4 (1° tempo: espansione con valvola di aspirazione aperta; 2° tempo: scarico con valvola di scarico aperta, come negli stantuffi dei vecchi treni a vapore). Niente incroci ovviamente.
Si dovrebbe sostituire tutta la testata (con relativa distribuzione) con una creata ad hoc, rinforzata in maniera da reggere alla pressione di decine di bar del vapore pompato dentro il motore, e ovviamente in acciaio inox, per evitare la corrosione, e ribassata, per ridurre al minimo possibile la cilindrata reale al pms... per evitare fenomeni di corrosione del vapore acqueo ad alta temperatura, sarebbero da usare pistoni e fasce elastiche in acciaio inox aisi316L, e rifare pure le canne dei cilindri in materiale anticorrosione, o riportando del materiale, andando a ridurre l'alesaggio, o rialesando, asportando materiale tramite fresatura con centro di lavoro, e poi riportando all'alesaggio originario con delle nuove canne, da saldare al blocco motore (in questo caso i materiali sono compatibilissimi per la saldatura).
La molla che tiene chiusa la valvola di aspirazione forse andrebbe ridimensionata e aumentata di coefficiente elastico, perchè altrimenti la pressione del vapore nei condotti di aspirazione me la potrebbe aprire quando non voglio... anche se allo stesso tempo, penso che la pressione in fase di scarico (cioè quando deve restare chiusa) dovrebbe tenerla bella premuta su in sede, perciò la mia è solo ipotesi...
Come alimentare tale macchina?
Semplice, mi farei costruire una piccola caldaia da una società specializzata in carpenteria per uso pressione e temperatura di mia conoscenza: l'alimentazione sarebbe a legna, ovviamente, e la produzione sarebbe di vapore a tot gradi ed almeno qualche decina di bar (so che la PME in un motore stradale si aggira attorno ai 15 bar).
Inoltre, come d'obbligo per migliorare notevolmente l'efficienza finale del processo, sfrutterei la cogenerazione relativa alla caldaia, pre-riscaldando l'acqua di alimentazione con il calore dei camini, facendola scorrere dentro una apposita intercapedine del tipo tubo-dentro-tubo.
Da calcolare e valutare anche l'energia dispersa nell'ambiente con gli scarichi della macchina a vapore, ed eventualmente, modificare le condotte di scarico, per cedere calore ad un unico bacino di acqua di alimentazione, che, dalla temperatura iniziale alla quale me la fornisce l'acquedotto, mi recupera calore utile da diversi punti emananti calorie esauste del mio processo.
Raffreddamento del basamento: immagino che in questo caso sia necessariamente da escludere, non essendo più motore a 4 tempi (e non lavorando più a temperature di 700-1100 °C). Anzi, isolerei tutto il basamento con materiale ceramico a spruzzo.
L'acqua di alimentazione, prima di entrare nella caldaia, deve essere decalcificata completamente, per evitare formazioni calcaree.
Presente la pompa re-invio della condensa dei camini in caldaia, e le obbligatorie valvole di sicurezza in diversi punti dell'impianto.
Per migliorare ulteriormente di pochi punti percentuali l'efficienza, sarebbe utile ricoprire con materiale ceramico a spruzzo tutte le superfici metalliche, per contenere sino l'ultima Kcal dentro il processo.
Stima della potenza ottenuta:
immaginando di usare un ex-diesel tdi 1900 cc da 136 cv a 4mila rpm (100 kw), a metà giri teoricamente mi dovrebbe dare ALMENO la stessa potenza, ma aumentando un pò la PME (entro i limiti di progettazione della caldaia) e tenendo conto dei minori attriti immagino che anche a 1300 rpm costanti mi potrebbe fornire i miei 100 kw... l'ideale sarebbe sempre un motore coi cilindri in linea (come i 6L dei camion e gruppi elettrogeni della Volvo), perchè la testata è una sola, gli alberi a camme uno solo, ed è più facile effettuarvi le modifiche ed eventuali manutenzioni... per una macchina a vapore a stantuffo, l'ideale sarebbe anche l'avere una corsa lunga, che i motori di serie non hanno (di solito sono quadri o superquadri), ma per fare questo si dovrebbero sostituire bielle e albero a gomiti, per aumentare la corsa: intervento possibile, se utilizzando un albero motore da commercio con diverso diametro del gomito, o ottenuto per fusione ad hoc... in ogni caso, ritengo che 100 kw ad un regime costante siano ottenibili dalla "carcassa" di un comune 4 cilindri automobilistico, se alimentato con vapore a 20 bar.
Alternatore da commercio, con specifiche per immettere i Kwh prodotti nella rete nazionale, e sovradimensionato (così come il contatore), per eventuali surplus di potenza.
Ancora più facile fare lo stesso gioco con un gruppo elettrogeno usato di dimensioni medie, con il suo alternatore già abbinato.
Che ne pensate??
ps. allego rapido foglio di calcolo excel per le stime del caso... non dovrebbero esserci errori... se ci sono, è stata la fretta...
http://img4.imageshack.us/img4/3085/100kwd.jpg
da notare che ho tenuto conto di un'efficienza di solo il 20%, e di un prezzo della legna al dettaglio.
1-la legna è il combustibile con il prezzo più basso disponibile sul mercato italiano (sino a 44 kwh/euro quella da riscaldamento in commercio al dettaglio)
2-molte falegnamerie di medie o grandi dimensioni ogni giorno producono quintali o tonnellate di legname di scarto, e le vendono a prezzo ridotto, soprattutto durante i mesi non freddi e lontani dall'inverno, che c'è calo della richiesta e perciò del mercato.
3-l'energia elettrica prodotta grazie a combustione di legna, in quanto biomassa, gode della tariffa incentivante per le FER del GSE (0,22 euro/Kwh)
ho immaginato di convertire un vecchio motore automobilistico dismesso (del valore di 1-2 centinaia di euro) in una macchina a vapore a stantuffi, ipotizzando di raggiungere una potenza utile di 100 kw, con la quale azionare un alternatore elettrico di corrispondente potenza.
Prima di tutto, dovrei modificare gli alberi a camme, per avere 2 distinti tempi al posto di 4 (1° tempo: espansione con valvola di aspirazione aperta; 2° tempo: scarico con valvola di scarico aperta, come negli stantuffi dei vecchi treni a vapore). Niente incroci ovviamente.
Si dovrebbe sostituire tutta la testata (con relativa distribuzione) con una creata ad hoc, rinforzata in maniera da reggere alla pressione di decine di bar del vapore pompato dentro il motore, e ovviamente in acciaio inox, per evitare la corrosione, e ribassata, per ridurre al minimo possibile la cilindrata reale al pms... per evitare fenomeni di corrosione del vapore acqueo ad alta temperatura, sarebbero da usare pistoni e fasce elastiche in acciaio inox aisi316L, e rifare pure le canne dei cilindri in materiale anticorrosione, o riportando del materiale, andando a ridurre l'alesaggio, o rialesando, asportando materiale tramite fresatura con centro di lavoro, e poi riportando all'alesaggio originario con delle nuove canne, da saldare al blocco motore (in questo caso i materiali sono compatibilissimi per la saldatura).
La molla che tiene chiusa la valvola di aspirazione forse andrebbe ridimensionata e aumentata di coefficiente elastico, perchè altrimenti la pressione del vapore nei condotti di aspirazione me la potrebbe aprire quando non voglio... anche se allo stesso tempo, penso che la pressione in fase di scarico (cioè quando deve restare chiusa) dovrebbe tenerla bella premuta su in sede, perciò la mia è solo ipotesi...
Come alimentare tale macchina?
Semplice, mi farei costruire una piccola caldaia da una società specializzata in carpenteria per uso pressione e temperatura di mia conoscenza: l'alimentazione sarebbe a legna, ovviamente, e la produzione sarebbe di vapore a tot gradi ed almeno qualche decina di bar (so che la PME in un motore stradale si aggira attorno ai 15 bar).
Inoltre, come d'obbligo per migliorare notevolmente l'efficienza finale del processo, sfrutterei la cogenerazione relativa alla caldaia, pre-riscaldando l'acqua di alimentazione con il calore dei camini, facendola scorrere dentro una apposita intercapedine del tipo tubo-dentro-tubo.
Da calcolare e valutare anche l'energia dispersa nell'ambiente con gli scarichi della macchina a vapore, ed eventualmente, modificare le condotte di scarico, per cedere calore ad un unico bacino di acqua di alimentazione, che, dalla temperatura iniziale alla quale me la fornisce l'acquedotto, mi recupera calore utile da diversi punti emananti calorie esauste del mio processo.
Raffreddamento del basamento: immagino che in questo caso sia necessariamente da escludere, non essendo più motore a 4 tempi (e non lavorando più a temperature di 700-1100 °C). Anzi, isolerei tutto il basamento con materiale ceramico a spruzzo.
L'acqua di alimentazione, prima di entrare nella caldaia, deve essere decalcificata completamente, per evitare formazioni calcaree.
Presente la pompa re-invio della condensa dei camini in caldaia, e le obbligatorie valvole di sicurezza in diversi punti dell'impianto.
Per migliorare ulteriormente di pochi punti percentuali l'efficienza, sarebbe utile ricoprire con materiale ceramico a spruzzo tutte le superfici metalliche, per contenere sino l'ultima Kcal dentro il processo.
Stima della potenza ottenuta:
immaginando di usare un ex-diesel tdi 1900 cc da 136 cv a 4mila rpm (100 kw), a metà giri teoricamente mi dovrebbe dare ALMENO la stessa potenza, ma aumentando un pò la PME (entro i limiti di progettazione della caldaia) e tenendo conto dei minori attriti immagino che anche a 1300 rpm costanti mi potrebbe fornire i miei 100 kw... l'ideale sarebbe sempre un motore coi cilindri in linea (come i 6L dei camion e gruppi elettrogeni della Volvo), perchè la testata è una sola, gli alberi a camme uno solo, ed è più facile effettuarvi le modifiche ed eventuali manutenzioni... per una macchina a vapore a stantuffo, l'ideale sarebbe anche l'avere una corsa lunga, che i motori di serie non hanno (di solito sono quadri o superquadri), ma per fare questo si dovrebbero sostituire bielle e albero a gomiti, per aumentare la corsa: intervento possibile, se utilizzando un albero motore da commercio con diverso diametro del gomito, o ottenuto per fusione ad hoc... in ogni caso, ritengo che 100 kw ad un regime costante siano ottenibili dalla "carcassa" di un comune 4 cilindri automobilistico, se alimentato con vapore a 20 bar.
Alternatore da commercio, con specifiche per immettere i Kwh prodotti nella rete nazionale, e sovradimensionato (così come il contatore), per eventuali surplus di potenza.
Ancora più facile fare lo stesso gioco con un gruppo elettrogeno usato di dimensioni medie, con il suo alternatore già abbinato.
Che ne pensate??
ps. allego rapido foglio di calcolo excel per le stime del caso... non dovrebbero esserci errori... se ci sono, è stata la fretta...
http://img4.imageshack.us/img4/3085/100kwd.jpg
da notare che ho tenuto conto di un'efficienza di solo il 20%, e di un prezzo della legna al dettaglio.
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