Discussione: progettazione parabola solare

A tutti i solaristi:
Sto cercando un qualche progetto per creare una parabola per la concentrazione solare da fare con qualsiasi materiale, magari economico, per poi ricoprirlo di pellicola riflettente.
Tengo in considerazione anche qualsiasi sistema sia valido.
Ho cercato in rete ma non sono riuscito a trovare niente.
La soluzione più veloce che ho trovato è stata quella della parabola satellitare ricoperta ma nelle migliori delle ipotesi la trovo di diametro di un metro.
Mi serve per un gruppo stirling.
Saluti a tutti
Gustavo

Ciao

Io ne sto' costruendo una, anche se i lavori sono un po' fermi per questioni di tempo..
La mia idea e' di realizzare una sagoma di legno in 2 dimensioni della forma della parabola e poi ruotandola lungo l'asse otterrei il paraboloide..
Come calco sto' pensando di utilizzare semplice terra, meglio se argillosa, dopo di che' rivestire lo stesso con vetroresina incollarci sopra dell'alluminio (domopak) e infine verniciare il tutto con vernice trasparente .
In questa maniera si puo' decidere preventivamente la posizione del fuoco
Detto cosi' sembra semplice

Magari si puo' semplificare qualche passaggio , che ne pensi ?

Ciao
Eddy

Ancora piu' veloce la si puo' fare con un ombrellone e la pellicola argentata da regali che si trova in cartoleria.
Farla dal calco e' sempre possibile ... ma per dimensioni consistenti la realizzazione pratica ha degli scogli, il primo e piu' importante e' che l'alluminio deve essere steso su una superfice a doppia curvatura e non sempre il lavoro riesce a puntino. Occorre tagliare dei triangoli e anche cosi' si hanno sempre delle pieghe, inoltre non e' automatico che l'epoxy lo incolla e va passivato con acqua ossigenata o consimiglia prima. Nn e' banale neanche la parte degli attacchi al supporto ... Certo la concentrazione sul fuoco e' nettamente migliore se si fanno le cose a puntino ... ma e' dura

Ciao a tutti:
Intanto vi ringrazio dell'interesse. I metodi che che citate non sono da sottovalutare ma volevo avere a disposizione il modo per riuscire a calcolare la curva della parabola, anche per fare solo una dima e per utilizzarla come confronto per un'eventuale stampo.
Quel che mi piacerebbe fare è riuscire a creare una specie di ombrello fatto con dei triangoloidi allungati uniti per i lato maggiori con le curvature giuste per avere una precisione abbastanza buona del fuoco.
Ieri sera ho trovato smenando nel forum una citazione di Furio di un paio di formule per il calcolo dell'iperbole, non ho fatto in tempo a fare delle prove su carta, da quel che ho capito uno serve per il fuoco interno alla parabola, l'altra invece è più l'esterno tipo antenna parabolica.
Se siete interessati vi passo il link:

http://www.me.dal.ca/~dp_03_3/finalreport.pdf

Poi ho trovato un'altro link interessante ma lo devo ancora leggere:

http://home.germany.net/100-441770/amsi-model.html

Spero siano utili.

A presto
Gustavo

Edited by impazzitoinvolo - 29/10/2007, 23:13

Ciao

Io non ho seguito un approccio matematico per il calcolo della curva mi sono basato sul metodo dell'ellisse del giardiniere ; secondo me se fisso il 2 fuoco ragionevolmente distante dalla curva che vado a disegnare i raggi incidenti si possono approssimare come paralleli e l'ellisse diventa una parabola .
Per dare un'idea delle proporzioni per una parabola di 2 mt di diametro ho preso uno spago di quasi 100 mt ..
Poi molto dipende dalla grandezza del fuoco che vuoi generare ..

X elektron : buono il suggerimento, e' sicuramente una maniera rapida.. se ne trovo uno vecchio ci provo ,solo non so quanto possa essere fedele la forma dell'ombrellone ..

ciao
Eddy

Nel secondo link che ho mandato c'è un'altro link che porta ad un manuale costruttivo e danno pure le stazioni di taglio per una parabola di 1,5 metri di diametro, adesso non saprei il calcolo ma credo che la superficie si avvicini ai 2 metri quadri.Sarebbe ottimo anche come dima per qualsiasi sistema di costruzione.
Eccovi il link:
http://home.germany.net/100-441770/amsi2.pdf
Saluti a tutti
Gustavo

Ciao, qualcuno sa se esiste una formula matematica per sapere quanti gradi si ottengono con un concentratore a specchi?Per esempio, se ho 100 specchi piani che riflettono tutti nello stesso punto, quanti gradi ottengo in quel punto?

Ciao

Piu' che gradi sarebbe corretto parlare di potenza ovvero se hai 100 specchi piani concentri il sole di un fattore quasi 100 (un po' lo specchio perde) per cui avresti grossomodo 100 volte 1kW termico per Mt^2 ..
Da qui la temperatura dipende da 1000 fattori : la rugosita' della superficie, la colorazione, l'isolamento, la emissione infrarosso ecc
Nel caso ideale di una superficie e di un isolamento perfetto in teoria la superficie incrementerebbe la temperatura all'infinito continuando a assorbire energia e non disperdendone mai..

Comunque se metti 100 specchi la temperatura in estate sale molto ma molto ....

ciao
Eddy

E una cosa che interesserebbe anche a me, non credo proprio che sia direttamente proporzionale alla superficie riflessa.
Se qualcuno ha delle formule sono bene accette.Io le ho cercate dappertutto, non ho trovato niente.
Saluti
Gustavo

Allora ... nn e' esattamente questione di formule.
Il massimo fattore di concentrazione vale 46,211 .. la massima temperatura raggiungibile e' di 5500 gradi che e' poi anche quella di superficie del Sole .. in pratica e per ragioni diverse (Il sole nn e' una sorgente puntiforme) tale limite non viene mai raggiunto.

Per Eddy.......ho capito che è una questione di kW ma se il sole fa circa 800W/m2 e, divido uno specchio da 1m2 in 4 parti ho sempre 800W su un quadrato da 0,25m2 e la temperatura che fa non riesce nemmeno a scottarmi la mano, se invece lo divido in 10000 parti da 1cm2 ho sempre 800W su un quadrato da 1cm2 ma la temperatura che avrò dove i 10000 specchi convergono beh......presumo che fonda l'acciaio!!!
Quindi non sapendo esattamente la formula....parlavi di tipo di superficie, emissione a infrarossi, assorbimento......per costruire una piccola caldaia riscaldata dal concentratore cosa mi consigli, ferro nero, o rame?O meglio alluminio (anche se a discapito della resistenza meccnaica)??
Ciao

Per impazzitoinvolo........per disegnare la dima della parabola e magari ritagliarla di compensato verrebbe un lavoretto niente male, se riesci a visualizzare un file in dwg (disegnato con autocad) e mi dici il diametro della parabola e la distanza focale te la posso anche disegnare e invisre via email, naturalmente non ti sta su un foglio ma la posso disegnare in modo che la stampi in più fogli (con dei punti di riferimento da far collimare per poi unirli). L'ho già fatto una volta, ma ora sono dell'opinione che è meglio tagliare tanti specchi piani, magari a quadrati di lato 10cm e montarli su di un telaio e regolabili, perchè ti assicuro che anche se calcoli i gradi precisi per montarli sul telaio già inclinati non riuscirai mai a farli coincidere tutti sullo stesso fuoco, se per esempio hai il fuoco a 2 metri di distanza e inclini uno specchio mezzo grado in più il fuoco si sposta di 30mm,comunque gli specchi hanno una capacità di riflessione del 99% invece la pellicola con la quale rivesti la parabola...hmmmm non so,meno sicuramente,quindi, vedi tu!

Grazie steam, proprio quel che volevo era un disegno per una parabola fatta da cad ma sullo sviluppo in piano proprio per il taglio dei pannelli.
Avevo anche pensato agli specchi, infatti avevo preso a IKEA una serie di 4 specchi(a chi può interessare si chiama LOTS) tutti da 30 x 30 proprio per il taglio a 10 x 10 e creare la concentrazione solare.
Invece come pellicola un mio amico che è fisioterapista mi ha fatto vedere della pellicola con la quale copre le pazienti, è di plastica ed è come l'acciaio lucido, il guaio sarebbe incollarlo.
Terrò presente quel che mi hai detto riguardo al disegno, ti ringrazio.Apena riesco a liberarmi ti facio sapere.
Saluti
Gustavo

CITAZIONE (steam1981 @ 31/10/2007, 19:11)

......per costruire una piccola caldaia riscaldata dal concentratore cosa mi consigli, ferro nero, o rame?O meglio alluminio (anche se a discapito della resistenza meccnaica)??
Ciao

Ciao

Io personalmente sono per l'acciaio, si puo'saldare facilmente, costa poco, e' molto resistente a pressione e temperatura e ha una buona conducibilita'
Cosa ci vuoi mettere nella caldaia ? a che temperatura pressione deve lavorare ?
Per la vernice vi sono quelle ad alta temperatura che resistono bene
Ci sarebbe da prendere in considerazione la necessita', a mio parere, di isolare la caldaia dall'aria per non dissipare molta energia per convezione
Si potrebbe ricorrere ad una campana o capsula di vetro posta sopra la caldaia ma non e' facile ...
Al limite si potrebbe ricoprire l'intera parabola con un vetro se il fuoco e' all'interno

Io pensavo di scopiazzare da questo progetto (allego pdf)

ciao
Eddy

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Ciao Eddy....bello il progettino,alquanto arduo da realizzare!comunque hai letto?C'è scritto 2000soli 800° sono i dati che cercavo, ma(forse sbaglio interpretare) 2000 soli si intende 2000 come fattore di concentrazione,cioè come avere 2000 specchi piani concentrati in uno......mi sembrano pochi 800° per una così alta concentrazione,vuol dire che con 100 specchi non raggiungo nemmeno i 100°????
Vorrei sperimentare anche per capire questo rapporto tra numero di soli e temperatura....
Comunque ottimo il tuo consiglio di usare l'acciaio per la caldaia, che deve contenere vapore a 10bar e quindi 180-200°. E' per far funzionare un motore a vapore che devo ancora costruire. Ho visto anche sul tuo progetto il punto in cui viene concentrato il sole..sono tanti piccoli tubi incrociati,sicuramente hanno tantissima resistenza ed anche un'ampia superficie captante. Io pensavo che la caldaia,fatta nel modo classico a mo'di pentola o con tanti tubi intrecciati,di chiuderla in un box di vetro per ripararla dall'aria e fare l'effetto serra.

oh finalmente un po di movimento

salve a tutti anche io sono per il solare a concentrazione

vorrei scaldare con il sole la casa in inverno.
ho un sebatoio da 5000 L di acqua sulla caldaia a legna con un sistema a concentrazione quanti m sono necessari per scalddare con un salto termico da 45 /50° a 80 in 6 ore

secondo me circa 20


cosa dite

il sitema e come questo ma con parabola mobile

vorrei anche sapere perche la paradigma utilizza i sitemi cpc con tubi sotto vuoto ma questi
sono sulla cresta di unione delle parabole.

anche le lampade lunche con i neon sono cosi

http://image.forumfree.it/fc/995895/1192650052.jpg

http://image.forumfree.it/fc/995895/1192650523.jpg

grazie


come riflettente avevo pensato a specchi pieghevoli ma visto il costo vorrei utilizzare il milar

il mylar tende a ossidarsi o a diventare opaco con il tempo?

per Eddy79

un po di info
"La via della non-imaging optics


Roland Winston ha lavorato per 39 anni presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Chicago, uno dei maggiori centri mondiali di ricerca interdisciplinare sulla fisica sperimentale applicata e sulla fisica delle alte energie, che ha presieduto per sei anni, e dal 2003 insegna all'Università della California di Merced. Come altri scienziati dell'Università di Chicago si è occupato di diversi campi della fisica, dalla ricerca sulle particelle elementari alla non-imaging optics, della quale è oggi uno dei massimi esperti mondiali.

Si tratta di una disciplina fisica, che in una traduzione italiana imperfetta, potremmo indicare come "ottica senza immagine" o, come preferiscono i francesi, optique sans formation d'image, i cui principi consentono di realizzare sistemi che concentrano e intensificano la radiazione in modo molto più efficiente delle lenti e dei concentratori basati sull'"ottica con immagine". La loro applicazione spazia dalla fisica delle alte energie, all'astrofisica, al settore commerciale dell'energia solare. Il primo non-imaging concentrator fu realizzato da Winston nel 1965 per misurare la radiazione nucleare associata all'effetto Cerenkov, nel corso di esperimenti di fisica delle alte energie.

Oggi quel concentratore, comunemente chiamato Compound Parabolic Concentrator o Concentratore Parabolico Composto, è un componente che sta rivoluzionando la progettazione e la realizzazione dei sistemi solari, da quelli solari termici e fotovoltaici, a quelli per l'illuminazione naturale, con lo sviluppo di efficienti riflettori (basti pensare al percorso della radiazione in senso inverso a quello che interessa nel caso della concentrazione) di luce naturale, chiamati anche "anidolici" dal greco an=senza e eidolon=immagine).

Al professor Winston abbiamo chiesto di raccontarci come nacque il suo interesse per l'energia solare, spiegandoci anche come la ricerca fisica possa contribuire al suo sviluppo.


Prof. Winston come è nato il suo interesse per l'energia solare?

"Nel 1973 Robert G. Sachs, direttore dell'Argonne National Laboratory, organizzò un seminario sulle possibilità dell'energia solare. Le conclusioni furono che una barriera all'utilizzo di questa fonte era rappresentata dalla necessità dei concentratori solari di inseguire il Sole. A quel tempo ero un giovane professore all'Università di Chicago. Sachs si ricordò che stavo lavorando su delle modalità della concentrazione non tradizionali che avevo chiamato "non-imaging optics" (ottica senza immagine). Mi chiese un parere. Dopo alcune settimane di lavoro pensai che i miei concentratori a due dimensioni (parabolici lineari), progettati in base ai principi della nonimaging optics, erano in grado di intercettare gli angoli con i quali si vede il sole durante il giorno e durante l'anno. Era quindi possibile ottenere un fattore di concentrazione 10 con concentratori orientabili di tanto in tanto e un fattore 2 con dei concentratori fissi. Fu questo l'inizio del CPC o Concentratore Parabolico Composto".


Quali scoperte scientifiche nel Novecento hanno rivoluzionato le prospettive dell'energia solare?

"Quella sulla radiazione del corpo nero da parte di Planck nel 1900, la spiegazione di Einstein dell'effetto fotoelettrico nel 1905 e la meccanica quantistica di Schroedinger e di Heisenberg nel 1928".


E quali discipline hanno registrato i maggiori progressi ai fini dell'uso di questa fonte energetica?

"Prima di tutto, la fisica dei semiconduttori, che ha portato allo sviluppo delle celle solari, e poi la scienza dei materiali, l'ingegnerizzazione della produzione delle superficie selettive, i collettori sotto vuoto, il miglioramento dei materiali ottici".


In che modo la non-imaging optics sta rivoluzionando le tecnologie solari?

"La non-imaging optics ci offre la possibilità di costruire concentratori fissi o senza inseguimento del sole per raggiungere le alte temperature e concentratori capaci di ottenere elevatissimi flussi della radiazione per produrre energia elettrica con celle fotovoltaiche multigiunzione".

Che impatto potrebbe avere la non-imaging optics nell'ambito applicativo?

"La combinazione delle tecnologie del vuoto, delle superficie selettive e della concentrazione con la nonimaging optics consente di costruire dei concentratori fissi con i quali è possibile ottenere calore di origine solare a temperature elevate. Questa possibilità offre un'ampia serie di applicazioni per la climatizzazione invernale e estiva degli ambienti, per la produzione di calore per i processi industriali e persino per la produzione di elettricità. I concentratori ad altissimo flusso della radiazione su efficientissime celle fotovoltaiche multigiunzioni sono un'altra strada molto attraente per la produzione di energia elettrica".

Ciao
Ariel !! benvenuto nel 3d !

Interessante il tuo link, se si potesse disporre di concentratori fissi sicuramente semplificherebbe di molto le cose.. Sinceramente non ho capito come dovrebbero funzionare e se si possono costruire home made ma la cosa e' degna di nota !! Sara' da approfondire

Per steam :
Non ho capito neanch'io se la parabola Brignoli concentra 2000x ma sicuramente lavora a 800°. Questo non vuol dire pero' che per avere 800° devi per forza concentrare 2000 volte! vuol dire che concentrando 2000 volte la luce del sole sul Solo161 a REGIME ovvero durante il normale funzionamento la temperatura si porta a 800°.

Se il motore si arrestasse la temperatura si porterebbe rapidamente a valori molto piu' elevati mancando il prelievo di energia da parte dello stirling.

A questo devi tener conto nel dimensionamento del concentratore se vuoi ottenere vapore a 200° non e' sufficente che la parabola ti porti la caldaia a 200°. Deve portarti anche l'acqua contenuta a questa temperatura e continuare a rifornire di energia la caldaia stessa di una quantita' almeno pari alla quantita' di energia che estrai dal vapore in uscita. I conti non sono proprio semplici e io non sono in grado di farli tutti

Faccio un esempio ma se sbaglio prego qualcuno di correggermi:
Io parto da un collettore che ha un metro quadro di esposizione utile al sole quindi diciamo che capto circa un kW termico.
Questo kW se non lo concentro ottengo in un pannello piano diciamo X lt di acqua calda da 20° a 60° in una ora
Se lo concentro posso portare la temperatura facilmente oltre i 100 gradi ma di una massa di acqua molto piu' piccola (in fin dei conti l'energia che le due masse contengono e' sempre la stessa).
Sta a te decidere se vuoi lavorare con vapore a 130° gradi che ti da' meno bar (ma son comunque parecchi!) ma un volume maggiore oppure portarlo a 200° (molti piu' bar ma con un volume inferiore)

Calore maggiore porta a perdire maggiori, maggiori rischi e difficolta' di costruire il motore che lo puo' utilizzare (ci vorrebbe una turbina! )

Io stavo invece pensando all'utilizzo di un fluido (non so ancora quale) che abbia punto di evaporazione inferiore diciamo a 70 gradi in maniera da poterlo portare in ebollizione con i soli pannelli piani ed evitare il concentratore... Qualcuno conosce qualcosa del genere ???

Ciao
Eddy

ciao eddy

voglio anche io fare una cpc che ruoti sui un solo asse , la non rotazione sul 2 asse fa perdere solo il 10% di concentrazione.
per adesso ho gia il progetto in scala 1/100 su cad, il taglio a cncn lo faccio fare da un mio amico pubblicitario e po ti dico

ciao

ps
x eddy 79


del piemonte ma di dove

Per Eddy, anch'io avevo pensato al fluido che ha un basso punto di ebollizione,ma ha i sui pro e i suoi contro, intanto non devi aver perdite nel circuito per recuperarlo tutto, metti per esempio di avere alcool (anche se è un po' pericoloso) evapora ad una temperatura più bassa, ma devi necessariamente raffreddarlo efficacemente per condensarlo e riutilizzarlo, altrimenti la differenza di temperatura è talmente poca che il fluido non riesce a fornirti abbastanza energia.....non so se riesco a spiegarmi......mettiamo per esempio di avere il nostro motore in una stanza a 20° e il tuo"super fluido"che bolle a 30°, l'energia che gli cedi per scaldarlo è veramente poca e quindi sarà poca quella che ti restituisce entrando nel motore. E' il bilancio energetico che non torna......sarebbe troppo bello, praticamente energia gratis, se esiste un fluido che bastano 10 o 20° di aumento di temperatura per portarlo ad ebollizione e quindi in pressione....capisci cosa intendo? E' vero che certi fluidi hanno proprietà particolari e solo con quelli riesci a far funzionare certi macchinari come per esempio i frigoriferi, ma anche il quel caso prima devi fornire al fluido-gas energia con un compressore. Quindi alla fine se fai il calcolo energetico tutto va in pari, e allora visto che noi costruiamo (o almeno cerchiamo di costruire) con mezzi semplici macchine "semplici" scegliamo un fluido che non ci complichi la vita, che non ha bisogno di un chissà che condensatore all'uscita dello scarico del motore, basta una normale serpentina di tubo esposta all'aria ambiente per condensare il vapore allo scarico di un motore tipo quello che ho intenzione di utilizzare, inoltre anche se nel circuito ci sono delle perdite(e ce ne saranno di sicuro) non si inquina, non è pericoloso e per rabboccare le perdite basta semplice acqua del rubinetto!

Ho capito cosa intendi per il discorso del fattore di concentrazione e degli 800° sul fuoco dello stirling. Spero tu abbia ragione, cioè che fa 800°finchè il motore è in funzione.

PS: ho notato una probabile pellicola riflettente molto efficiente ed economica.....l'interno dei pacchetti delle Cipster!!!Sembra una cavolata ma se lo distendi su un piano ti rifletti perfettamente.Conosci altri tipi di pellicola facilmente reperibile e dove? (resto sempre dell'idea che la migliore soluzione siano gli specchi di vetro)

CITAZIONE (ariel72it @ 2/11/2007, 22:18)

...
x eddy 79
del piemonte ma di dove

Biella
Facci sapere !

Edited by Eddy79 - 3/11/2007, 19:39

Ciao

Si e' vero utilizzando alcool bisognerebbe avere un pozzo termico molto efficente tipo un ruscello dove dissipare l'energia... Non conviene,,,

Per quando riguarda la pellicola delle cipster temo che degradi rapidamente se esposta agli ultravioletti , sono anch'io dell'idea che gli specchi siano la soluzione migliore
Si potrebbe incollarli su una superficie metallica solida che ne eviti il piu' possibile la rottura in caso di grandine e che ne permetta il corretto orientamento; poi non credo che siano necessari fattori di concentrazione pari a 800 , ho trovato realizzazioni pratiche con numero di specchi molto inferiore ..

http://digilander.libero.it/digitalrino/co...%20parabola.htm
Questo e' interessante

Fatta la parabola ci incolli su tanti quadratini di specchio e il gioco e' fatto .. quasi nel centro ci metti l'evaporatore dove ci pompi dentro acqua ed estrai vapore
Al massimo se non funziona fa vapore per il ferro da stiro ...

Ciao
Eddy

QUOTE (Eddy79 @ 3/11/2007, 19:37)

http://digilander.libero.it/digitalrino/co...%20parabola.htm
Questo e' interessante
Fatta la parabola ci incolli su tanti quadratini di specchio e il gioco e' fatto .. quasi nel centro ci metti l'evaporatore dove ci pompi dentro acqua ed estrai vapore

L'avevo vista anche io quella parabola, aparte non so che parabola sia, sicuramente 2,5 o 3 metri quadri, uno spreco allucinante di energia per un motorino cosi piccolo. Ho visto girare gli stessi motori con parabolette da 60/80 cm di diam con attaccato scotch di quello di alluminio per chiudere i tubi termici.
Le parabole che trovi poi in giro difficilmente le trovi oltre il metro di diametro.Il mio obietivo era creare una parabola capace di fornirmi 1000W utili, circa 3,5/4 mq per uno stirling che mi fa girare un generatore di quella potenza.
Un'altra idea potrebbe essere questa usata per le cucine solari:

http://www.sunspot.org.uk/Solar1000/alldraw1000.htm

Buona per una cucina ma piccola per quel che mi serve...
Stavo cercando un'altra fatta con gli specchi ma non la trovo.....
Saluti
Gustavo

Gira e rigira ho trovato un programmino per disegno con le stazioni di taglio dell'iperbole e punto di fuoco.
Ecco a voi il ink dove fare il download:
http://mscir.tripod.com/parabola/index.htm
Spero vi sia utile, in rete non sono riuscito a trovare altro.
Saluti
Gustavo

x mpazzitoinvolo

il programma è quello che ho anche che io

Ciao

Se progetti di generare 1000 w elettrici e' un progettino di tutto rispetto ;
In tal caso ti consiglierei di costruire una struttura metallica a forma di parabola alla quale montare un adeguato numero di specchi incollati su pannelli di metallo orientabili per correggere le inprecisioni costruttive.
Sara' costoso ma sicuramente concentri bene i raggi in una superficie grossa quanto un singolo specchio .
Questa potrebbe essere sistemata dietro ad un vetro piano che ti assicura un buon isolamento ed effetto serra
Per la costruzione dei singoli spicchi di parabola puoi ricorrere ad un qualunque disegno oppure imitare la curvatura di quelle satellitari , solo parecchio piu' grossa...

Ciao
Eddy