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Tesina maturità progettazione impianto micro-eolico

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  • Tesina maturità progettazione impianto micro-eolico

    Salve a tutti quanti, mi scuso anticipatamente per la lunghezza e la confusione!! Vado in 5° meccanica all'itis e volevo realizzare una tesi con la progettazione di un impianto micro-eolico completo, per poi realizzarlo, o realmente (dubito) se ce la faccio ed ho il tempo necessario ed i materiali o in un modellino funzionante in scala tramite prototipazione rapida. In quanto io sono all'indirizzo meccanica volevo soffermarmi sulle sollecitazioni dell'albero e del palo di sostegno, ma soprattutto progettare un moltiplicatore di giri che colleghi l'albero motore (che gira grazie alla rotazione delle pale) all'alternatore. Sorgono molti problemi, soprattutto per la mia ignoranza in materia. Intanto a quanto ho capito il moltiplicatore deve essere fatto con cinghia per interfacciarsi con la puleggia dell'alternatore (da comprare da uno sfattino). Per fare ciò ho innanzitutto bisogno di sapere a quanto debba girare l'alternatore (consigliate di camion o auto?). Poi vorrei sapere, se è possibile, quanta forza (in kg o N) esercita il vento sulle pale per ricavarmi il momento motore che avrà l'albero motore per poi dimensionarlo. Le pale avevo intenzione di realizzarle con questo profilo standard NACA 4421 perchè non ho idea di che altri profili possa utilizzare. Avevo ipotizzato di generare 1kW/h e, considerando che abito al 5° piano (vorrei comunque realizzarlo in estate x avere un po' di energia gratuita) e che utilizzo un moltiplicatore di giri sia fattibile (secondo voi??). Per la velocità del vento che ci possa essere sul tetto del mio palazzo non ho idea e mi affido a chiunque mi possa rispondere, ho solo trovato questi dati della zona di Pisa dove abito (presi a 0m immagino) http://it.windfinder.com/windstats/windstatistic_pisa.ht. Accetto delucidazioni e consigli di ogni genere perchè come avrete capito sono un po' in confusione. Grazie mille a chiunque mi risponda! Ciao e buona serata a tutti quanti

  • #2
    Mi dispiace che nessun lettore abbia voluto dare una mano ad un giovane di buona volontà.
    Tutti i piccoli generatori sono a "presa diretta", cioè funzionano senza moltiplicatori di giri e questo obbliga a costruire degli alternatori a basso numero di giri per adattarsi alla velocità delle pale.
    I generatori di tipo automobilistico sono sconsigliati perchè funzionano ad un numero di giri troppo alto (da 1000 giri/min in su) e perchè hanno un basso rendimento.
    La soluzione è quella di costruire o acquistare alternatori fatti apposta per l'eolico.
    Molte risorse (anche intere tesi) sono sul mio sito First italian workshop - general
    Spero di essere stato di qualche aiuto.

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    • #3
      Ciao, grazie per la risposta, avevo già trovato il tuo sito e mi è stato molto utile . Mi dispiace ma è essenziale che io faccia il moltiplicatore di giri. Per far ciò ho fatto dei calcoli ma è sorto un enorme dubbio...il Tip Speed Ratio (TSR) dove lo trovo??ho cercato su internet e ho trovato tutte informazioni diverse e non c'ho capito niente. A me serve essenzialmente sapere il numero di giri in uscita dalle pale. Quindi devo sapere la velocità angolare, e non so se equivale a w=v/r o w=(v*TSR)/r, il numero di giri so che si calcola con la seguente formula n°g=(TSR*60*w)/(2pigrego*r). Il punto essenziale è quindi, la velocità del vento equivale alla velocità periferica delle pale?? A quanto ho capito no, perchè c'è di mezzo il TSR, ma quindi come lo calcolo o dove lo trovo questo TSR? Grazie a chiunque possa rispondermi perchè sono veramente in crisi! Ciao a tutti

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      • #4
        Un valore compreso tra 7 e 10 è corretto. Purtroppo però ho esperienza per gli impianti di grossa potenza...non so se è valido anche per il micro eolico.
        spero comunque di essere stato di aiuto

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        • #5
          Grazie mille per la risposta avevo trovato da qualche parte che TSR=12,56/n° pale...boh...ognuno dice un valore diverso!!

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          • #6
            Il TSR ci dice di quante volte la velocità della punta della pala è più grande della velocità del vento. In pratica se il TSR è 7 e la velocità del vento è di 20 Kmh, la velocità della punta della pala sarà di 140 Kmh ....in pratica il vento usura le punte.
            Per il moltiplicatore di giri... meglio lasciarlo da parte.... anche grosse aziende come la Enercon si stanno convertendo all'accoppiamento diretto sia per le piccole che per le grandi potenze.

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            • #7
              Il moltiplicatore di giri lo devo fare per forza, almeno ho una trasmissione del moto da dimensionare e verificare. Comunque sia grazie per avermi chiarito cosa è il TSR, era quello che pensavo. Il mio problema è DOVE trovarlo o come calcolarlo, e per giunta mi serve sapere se per il calcolo della velocità angolare ci va messo anche il TSR, visto che mi cambia (non poco) i calcoli. Ovvero avendo un vento a 3m/s ed un raggio della pala di 1m ho una velocità angolare di 3m^2/s, se invece ci metto il TSR (metto 6 visto che non ho idea di che valore ci voglia) la velocità angolare mi viene di 18m^2/s utilizzando rispettivamente w=v/r e w=(v*TSR)/r. E di conseguenza cambia in modo esponenziale il numero di giri!! Nel primo caso con un TSR sempre di 6 mi vengono 171 giri, utilizzando invece w=18m^2/s vengono 1000 giri al minuto. Secondo me il TSR va messo SOLO nel calcolo della velocità angolare e non anche nella formula del numero di giri (a logica) perchè sennò verrebbe calcolato 2 volte. Comunque sia senza questo dato preciso non posso praticamente fare la mia tesi...

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              • #8
                L'uso del TSR nelle formule è mostrato nel sito:
                Wind
                Per una turbina a tre pale si scegle un TSR da 6 a 7, per una bipala si sceglie da 8 a 10. Più alto è il TSR e più alta sarà la velocità delle pale, con conseguenti problemi di stabilità e di rumore, anche se a velocità più alta si sfrutta meglio l'alternatore.
                In una turbina da 500 W la velocità accettabile delle pale (diametro da 2 a 2,5 m) è al massimo di 400 giri al minuto.
                Un piccolo appunto per i tuoi docenti.... non si lascia un allievo volenteroso appeso.... alla rete.

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                • #9
                  Grazie mille andy48 mi hai salvato davvero mille grazie!! A questo punto io sono indeciso sull'utilizzo di una bipala o una tripala. Facendo i calcoli con una tripala ho 171 giri/min con un TSR=6 mentre con un TSR=7 arrivo a 200 spaccati, con una bipala dai 230 ai 286 giri/min a seconda del TSR scelto. Comunque sia anche per trovare Cp (per calcolarmi poi la potenza ottenibile) in base al TSR ho trovato questa tabella a pagina 25 di questo documento:
                  http://www2.de.unifi.it/Macchine/Martelli/CORSI-MARTELLI/FLUIDODINAMICA_E_MACCHINE/Dispense/Macchine/09.Turbomacchine_Assiali_-_3_(ELICHE).pdf
                  è affidabile??
                  Grazie mille ancora dell'aiuto
                  P.S. Per quanto riguarda i docenti, i miei sono tutti ingegneri meccanici e di queste cose non ne sanno niente...

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                  • #10
                    @Francy08, mi permetto di suggerirti di vedere anche questo libro (Principles of Sustainable Energy - Frank Kreith, D. Yogi Goswami - Google Libri) e la pagina che si apre per default riguarda gli argomenti che attualmente poni. Ma anche dare una letta in generale non penso che faccia male.

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                    • #11
                      altro dilemma...

                      Scusate per la lunga assenza ma ho avuto molto da fare, volevo ringraziarti rinnovenergia, ma non ho la velocità angolare quindi non me lo posso trovare il TSR, ergo lo devo ipotizzare, tramite la tabella che ho citato 2 messaggi fa, e per i miei calcoli ho trovato che il miglior compromesso è prendere una tripala con TSR=7 e diametro di 2m, avendo una velocità media del vento di 3m/s. Ho quindi un numero di giri n°g = (60*v*TSR)/(2pigreco*r) = 200,535 giri/minuto. Il mio moltiplicatore di giri fa aumentare i giri a 2000giri/minuto e tramite il grafico di questo generatore (l'unico che sono riuscito a trovare) Generatori di corrente, gruppi elettrogeni, sistemi di energia portatile Travel Power System by Energytalia dovrei estrarre 666W che mi sembra buono.
                      Mi è sorto un dubbio, esiste la seguente formula:
                      Potenza estraibile dal vento = cp*1/2?*A*V^3*?m
                      in cui ?m=rendimento macchina (ipotizzato 1)
                      Il valore della Potenza viene 76.89W
                      Ma visto che io per generare corrente elettrica non uso direttamente il vento ma utilizzo un moltiplicatore di giri NON mi interessa, dico bene? quindi il valore di cp non mi serve a niente?
                      Grazie per il supporto

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                      • #12
                        Nessuno mi sa rispondere?? Comunque sia mi sono fatto delle idee sulla struttura complessiva da adottare. Volevo sapere, come faccio a far ruotare tutta la struttura in modo tale che l'alettone possa orientare le pale a seconda del vento? E le pale come le attacco all'albero? Come ho già detto ho un idea come fare ma vorrei sapere di solito come si fa. Grazie ancora a chiunque mi sappia rispondere

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                        • #13
                          Stai richiedendo ciò che già oggi è in commercio quindi cerca qualche produttore di minieolico per capire come funzionano i loro prodotti.

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                          • #14
                            Si a trovarne uno che mi faccia una consulenza e stia a perdere tempo per me gratis...

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                            • #15
                              Originariamente inviato da Francy08 Visualizza il messaggio
                              [...] perdere tempo per me gratis...
                              Anche noi teniamo famiglia...

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                              • #16
                                Ma infatti non ho chiesto niente a nessuno

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                                • #17
                                  Originariamente inviato da Francy08 Visualizza il messaggio
                                  Volevo sapere, come faccio a far ruotare tutta la struttura in modo tale che l'alettone possa orientare le pale a seconda del vento? E le pale come le attacco all'albero?
                                  In rete ci sono interi file di autocostruzione
                                  10 foot diameter wind turbine construction

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