Discussione: quale generatore per una pelton ?

Buona sera a tutti, sono alle prese con il ripristino di una vecchia turbina pelton che vorrei utilizzare per la generazione in isola di energia elettrica. Ho fatto alcune prove ma i risultati non hanno raggiunto le mie aspettative e vi chiedevo gentilmente consigli tecnici.
Descrizione dell'impianto idraulico:
- Dislivello 12 mt circa
- Diametro condotta primi 30 metri = 30 cm poi 6 metri da 10 cm
- Diametro ugello iniezione 35 mm o 50 mm
- Turbina tipo pelton diametro 35 cm circa (profilo esterno) con pale 10 cm x 12

Ho fatto alcune prove tecniche con un alternatore auto 24v 100A con due batterie (in serie) e inverter 2500W ma a fatica riesco a raggiungere i 300 w. Mi sembra di aver capito che il problema principale sia relativo ai giri di rotazione. Per mandare a regime l'alternatore devo usare pulegge con moltiplica di 5 a 1. Quando l'impianto va sotto carico il rallentamento della turbina non permette all'alternatore di lavorare con sufficiente potenza.
Non ho notato una differenza sostanziale tra gli ugelli di 35 o 50 mm.
A questo punto vi chiederei un consiglio per ultriori prove. Meglio un alternatore sincrono da 3000 giri 2.5 Kva (a 1500 giri così piccoli non li fanno) o un motore trifase c 2c da 1400 o 700 giri 2-3 cavalli ?

Ringrazio molto quanti potranno rispondermi

Buon anno a tutti ,
Benvenuto Beppe ,bello il tuo nik , un po meno il tuo impianto .
Il Diametro massimo per una ruota da 30 cm (diametro medio ) è quello da 35 mm Il dislivello netto è di circa 10 mt (hai quella strozzatura con tubo da 100mm)
Comunque ogni ugello da 35 mm che riesci a mettere sulla tua turbina avrà una portata da 13 lt/sec
Questo significa avere una potenza idraulica di 1275 W
Premesso che la pelton con 1 bar di pressione ha un rendimento veramente basso (non supera il 70 % ) ottieni all'albero 890 W
I giri nominali della tua ruota sono 410 al minuto .
Ti serve un rapporto a cinghia 1 a 4 (rendimento 95 % )
Ti consiglio un generatore asincrono trifase da 1.1kW collegato c-2c 4 poli che se è di buona qualità ha un rendimento del 75%
Questo significa ottenere 600W a 230 V ,non di più!
Sostituendo il getto da 35 con quello da 50 non ottieni miglioramenti perchè
il rendimento della ruota diminuisce ,e le perdite di carico della condotta aumentano.
Se hai acqua a disposizione avrai gia capito quanto inadatta è la tua pelton su questo impianto . Se è una cassa con albero verticale , forse riesci a inserire ancora 2 o 3 ugelli . Non è detto che la potenza in uscita aumenti in modo proporzionale al numero di getti perchè le difficoltà di scarico della pelton sono notevoli .
Ciao.

Grazie mille per la tua risposta, sono rimasto affascinato dalla tua competenza tecnica! La pelton l'avevo già, pensa che risale alla seconda guerra mondiale (esercito tedesco). Il mulino dove era installata era sede di un comando tedesco ed il proprietario mi ha detto che riuscivano ad ottenere quasi un "chilo e mezzo"... per le apparecchiature radiotelefoniche, perciò mi ero montato un pò la testa...
Ma non importa... seguendo i tuoi preziosi consigli, cercherò di ottere il più possibile. La prossima settimana vado in cerca del motore trifase. Mi potresti aiutare anche per quanto riguarda il valore dei condensatori ?
Grazie ancora!
Beppe

Ciao tecnobeppe ,
deliziaci con qualche foto se ti è possibile .
Per il motore trifase non c'è problema, ricorda però che se devi fare la continua e caricare batterie ti servono i condensatori d'eccitazione (25 + 50 uF ) poi 3 trasformatori toroidali ,un ponte rifase e un sistema che inserisca un carico quando le batterie sono cariche ,se invece vuoi fare 500-600 W a 230 V usa solo i condensatori e poi un regolatore che mantenga i 230V altrimenti quando scolleghi il carico la turbina va in fuga e la tensione va oltre 300V .
Personalmente preferisco la versione a 230V perchè non usa batterie e inverter .
Non cercare vecchi motori scassati vai da un rivenditore ABB,Siemens ,Marelli e prendi il motore ,ora sono disponibili anche le versioni eff1. 1500 giri 230-400V
Ciao.

ciao Sandro,
ero partito con alterntore 24v da pulman e sistema batterie-inverter per non avere problemi di regolazione della tensione. Per quanto riguarda il motore asincrono trifase mi è venuto un dubbio: non è che con un carico induttivo di diseccita ? Se così fosse non potrei collegarlo al trasformatore e non potrei usarlo per alimentare motori vari come per esempio una pompa di calore. Mi sarebbe piaciuto utilizzare l'energia prodotta per supportare l'impianto di riscaldamento a pavimento. Con i 500 - 600 W previsti potrei alimentare un boiler a resistenza ma, sencondo me, con scarso rendimento in termini di riscaldamento dell'acqua. Utilizzando un sistema a batterie da almeno 100 Ah potrei avere una poternza molto superiore per brevi periodi (tipico di una utenza domestica) ma per quanto riguarda il sistema di riscaldamento sarei punto e a capo... mah...
Mentre aspetto di trovare motore e condensatori, sto facendo delle prove a banco per testare il rendimento dell'alternatore da pulman. Lo faccio trainare da un motore elettrico 1Kw da 1400 giri con moltiplica 1 a 1,80 e guardo quanti amper riesco a tirare fuori... tanto per farmi un'idea...
Per quanto riguarda le foto ne farò alcune e le posterò appena ho rimontato il tutto !
P.S. pensa che l'albero della turbina è 35 mm e ci ho montato una puleggia in legno (stupenda) di circa 400 mm di diametro per 70/80mm di larghezza. Un bel volano!...
Ciao
Beppe

Ciao ,
Ora comincio a capire cosa vuoi farne di questa turbina .
Condivido con te l'idea della pompa di calore ma a questo punto devi buttare alternatori da camion,motori asincroni ,batterie e inverter .
Usa un bel compressore aperto tipo Dettagli
Modificare l'impianto idraulico originale della pompa di calore non è un problema .
L'accoppiamento lo puoi fare sempre a cinghia ,non ti servono regolatori .
Una semplice valvola a farfalla motorizzata sulla turbina sostituisce l'interruttore di marcia del compressore .
Se il COP è buono puoi sperare in 3 kW termici .
Pensaci !

cavolo!!! poteva essere proprio un'ottima idea. Purtroppo la turbina si trova ad un centinaio di metri da casa, dentro al mulino. Questa mattina ho fatto la prova con un motore da 1 cv trainante l'alternatore. E' incredibile quanta forza occorra per produrre corrente !... Oltre l' amper in uscita dall'inverter il motore si siede e rallenta. Mi sto facendo un'idea delle forze e potenze in gioco e quanto sia importante non sprecare energia (anche nell'utilizzo domestico...). Non voglio tediarti oltre. Ti ringrazio molto per le tue risposte. Continuerò nelle mie prove cercando di ottenere il massimo. Ormai la turbina è piazzata e la condotta è fatta e non posso mollate tutto ora. In base a quanta energia riuscirò a produrre vedrò che utilizzo farne. Grazie ancora
Beppe

Ciao a tutti ,
Ancora con l'alternatore da camion ? E' proprio il peggio che si possa utilizzare su una turbina idraulica ! Soltanto l'eccitazione ti porta via 100W poi non parliamo del rendimento di conversione delle batterie e inverter ,se porti a casa 200W costanti a 230 V è gia un gran successo ! E cosa te ne fai di 200W ,illumini il giardino ? Alimenti un frezzer ? E' sempre meglio di niente ,daccordo .
Però l'idea della pompa di calore .... Se la metti vicino la turbina puoi spillare l'acqua dalla condotta a 1 bar per lo scambiatore ,l'acqua del fosso è sempre a 5 -8 gradi no ?
Se a casa vai con una linea elettrica di 100 mt puoi mettere 2 tubi coibentati come si deve e fai andata e ritorno del riscaldamento ,non è un problema visto anche le basse temperature .
Il concetto " in base a quanta corrente faccio decido come utilizzarla " è sbagliato , uno fatica ,installa una turbina e la condotta ,poi siccome fa solo 200W ci illumina il giardino ??
si deve partire con un buon progetto e portarlo a termine !
Ciao.

Ciao a tutti !
Sandro, intanto ti ringrazio per l'interessamento. Non utilizzerei l'alternatore da camion. Sto aspettando dopo le feste per andare a procurarmi motore e condensatori. Ho chiesto anche per un alternatore asincrono (sarebbe il top) ma di piccola potenza lo fanno solo a 3000 giri. Nel frattempo avrei anche trovato un boiler a pompa di calore da 600 w 200 litri collegabile anche a pannelli solari. Ho anche valutato la possibilità di posare la linea idraulica ma dovrei spaccare un piazzale di selciato ed il proprietario del mulino mi guarderebbe un pò storto... La linea elettrica sarebbe per qualche metro aerea e poi interrata...Inoltre ci piacerebbe utilizzare la corrente d'estate per altri scopi. La domanda specifica che ti faccio è: secondo te, ottimizzando il tutto, riuscirei a tirar fuori 600/700 w con il generatore sincrono a 3000 giri 2.5Kva ? In caso negativo esiste un sistema per evitare che il motore collegato c-2c si disecciti alimentando un altro motore?
Grazie mille !
Beppe

No ,
Con il 3000 giri "sincrono " non riesci a fare 600W ,le perdite sono troppe ,inoltre devi fare 2 stadi di riduzione a cinghia . Poi hai il problema del regolatore . Quindi se vuoi fare corrente non hai alternativa al'uso di un motore trifase . Usa il 2.2Kw 4 poli 1500 giri l'eccitazione è 45+90 uF , poi se devi partire con il compressore da 600w ci sono i condensatori per lo spunto dei motori trifase ,hanno gia inserito un timer .
E' indispensabile un regolatore di tensione con le zavorre .

OK grazie Sandro! Farò come dici tu. Dopo la befana mi procuro il materiale e monto il tutto. Poi ti faccio sapere come funziona.
Grazie ancora!
Beppe

Ciao Beppe ,
mi dispiace di avere risposto solo io ai tuoi quesiti ,sono però contento perchè ci siamo capiti !
Certo trovare un piccolo generatore sincrono 4 poli con regolatore di tensione incorporato ..... ma non esiste . Poi se vuoi spendere puoi usare un gruppo generatore -inverter tipo quelli montati su i generatori portatili honda eu1000 , ma spendi un pacco di soldi ,poi devi fare alberi ,flange porta cuscinetti ,supporti .... Usa il tuo bel motore in versione B3 , (cerca l'eff1 ) una bella cinghia 2 pulegge e sei a posto . Se poi senza regolatore vedi che la tensione ti scappa una mano con il regolatore e le zavorre te la do io volentieri .
Buon lavoro .

ho trovato un motore trifase 1,5 Kw a 900 giri (6 poli). Condensatori 40 e 80 microF. Ho fatto qualche prova a banco e funziona. Secondo te posso procedere all'installazione o meglio apettare di trovare un motore con le specifiche che mi hai già dato?
Grazie!
Beppe

Originariamente inviata da sandroturbine2

Ciao ,
Ora comincio a capire cosa vuoi farne ....
Usa un bel compressore aperto tipo Dettagli
......
Se il COP è buono puoi sperare in 3 kW termici .
Pensaci !

Scusa Sandro, è che non posso morire senza aver capito sta cosa del compressore aperto Frasc...Lo collega dove ? Per ottenere che ? Sono ignorante in materia, I known, ma pure te ! La butti lì come fosse roba trita e ritrita ! Please let us known something... :-)) pls

Eh si hiram ,questo è un forum per superesperti !!!
Scherzo dai , provo a spigarti quello che ho proposto .
Beppe ha una pompa di calore . Il suo funzionamento si basa su un compressore come quello montato nelle celle frigorifere .
Beppe ha una turbina idraulica . La potenza disponibile all'albero della turbina calcolato è circa 900W . Se accoppiamo tramite cinghie un generatore elettrico il cui rendimento è del 70 % otteniamo 630W elettici.
Con questa potenza alimentiamo un compressore sigillato tipo frigorifero il quale ha un'efficienza del 70% . All'ingresso della sua pompa avremo 440W .
Bene , il mio intento è quello di eliminare il generatore e il motore e alimentare il compressore frigorifero direttamente dal'albero della turbina .Semplice vero ?? Avremmo a disosizione 900W invece di 440 W !
Come si può fare tecnicamente ? Semplice basta acquistare un compressore "aperto " cioè che ha un albero perchè è sprovvisto di motore elettrico (sono quelli montati sui camion frigo e sono accoppiati tramite puleggia alla cinghia della ventola o quella delle altre pompe di bordo .
La pompa di calore ha un rendimento di 1 a 5 se funziona in modo corretto .
questo significa che Beppe potrà ottenere2200W termici se usa il generatore
4500W termici con l'accoppiamento diretto .
Siccome la turbina funziona 24 ore al giorno la potenza giornaliera sarà di 108kWh/giorno .
Usando un generatore 6 poli e mandando l'energia in una resistenza in immersione nel boiler ottiene 15kWh/ giorno ... Bella differenza no ?

Rispondo anche a Beppe . Supponiamo di essere fortunati e avere 900W all'albero .
Con il più efficiente motore 4 poli potrai sperare in 720W elettrici
Con il tuo 6 poli ottieni 630W , vedi tu .

Ciao .

Originariamente inviata da sandroturbine2

Eh si hiram ,questo è un forum per superesperti !!!
....... questo significa che Beppe potrà ottenere2200W termici se usa il generatore 4500W termici con l'accoppiamento diretto .
15kWh/ giorno ... Bella differenza no ?
Ciao .

Splendido !! Davvero interessante. Quanta energia meccanica richiede -assorbe- un compressore del tipo che hai indicato ? Una turbina a vento opportunamente dimensionata lo fa girare ? E dopo ci metto una pompa di calore e da una parte ci scaldo acqua e dall'altra ci raffresco casa - o una cella frigo - o no ? Qui la temperatura durante l'anno oscilla fra 22 quando fa freddo e 35 quando è caldo. Oggi è 32. Natale 32, Capodanno 33......e che p..le

saluti e profondi ringraziamenti !

Scusa Sandro se abuso della tua competenza. Io mi ero fatto l'idea opposta credendo che fosse più efficiente. Inoltre credevo che potendo girare più piano e quindi utilizzando un moltiplica inferiore avrei potuto sfruttare maggiormente la forza della turbina ed ottenere più potenza... Mamma mia quante cose devo ancora imparare...e capire...
ciao!
Beppe

Ciao Ragazzi ,
Vi ricordo che Potenza = Velocità X coppia . Giusto ! girando piu piano aumento la coppia =forza e diminuisco la velocità (1000 giri ) ma il prodotto rimane costante e quindi anche la potenza .
Ciao.

In un sistema ideale senza attrito sì... ma visto che l'attrito c'è io direi che tenere la velocità di rotazione al minimo possibile sia una buona politica.

certo, che stupido! A 1000 giri per ottenere la stessa potenza che avrei con il 1500 giri devo aumentare la coppia all'albero per cui lo sforzo della turbina alla fine non cambia o cambia di poco.
Visto che la turbina sotto sforzo rallenta parecchio pensavo che avendo un sistema a "bassa" velocità avrei avuto più margine.
Benvenuto Superman!
Ciao!
Beppe

Ho montato il generatore (motore 1,5 KW - 900 giri- condenstori da 40 e 80 microF) sulla turbina con puleggia 400 mm e questi sono stati i risultati:
Con puleggia sul motore da 158 mm ottengo una tensione a vuoto di 240v 51 hz . La tensione scende a 200 v con un carico di 1 A quindi circa 200 w
Con puleggia sul motore da 85 mm ottengo una tensione a vuoto di 280v che scende a 200 con un carico di 1,6 A quindi circa 320 w con ugello di 50 mm. con ugello 35 la potenza scende a 200 W.
La pelton è montata su un pozzetto in muratura a base rettangolare largo come la cassa e lungo circa un metro. L'altezza è di circa 90 cm. Il pozzetto è aperto anteriormente da dove entra la condotta ed esce l'acqua di scarico. Posteriormente è chiuso e la cassa della turbina è a filo della chiusure posteriore. Mi è venuto un dubbio: non è che lo scarico sia insufficiente? Ovvero quando il getto d'acqua urta il cucchiaio in teoria viene deviato con un certo
angolo in direzione opposta all'entrata. Ho notato che quando le pale prendono velocità il getto urta anche la parete posteriore del pozzetto che si trova praticamente a 10 cm e la cassa di riempie d'acqua. Non vorrei che questo fenomeno diminuisca il rendimento della pelton stessa.
Visto lo scarso rendimento, c'è una turbina alternativa alla pelton che potrei utilizzare ?
Grazie!
Ciao a tutti
Beppe

ciao
se i dati sono corretti:
10 metri netti (installa un manometro, quindi controllerai a valvola aperta la pressione)
ugello da 35 mm corrispondono 13 litri/secondo
per una potenza di 1270 watt (a cui togliere le perdite)

tu parli di un diametro esterno turbina 35 cm.
significa un diametro "centropala" (su cui fare i calcoli) che ipotizz0 30 Cm

allora la tua pelton, per lavorare con efficienza DEVE girare a 400 giri/minuto. La velocità periferica della turbina deve essere circa la metà della velocità di uscita dell'acqua del getto!

quindi, se hai un un generatore da 900 rpm devi avere un rapporto di moltiplica di 900/400= 2.25
quindi l'abbinamento delle pulegge più corretto sembra essere
400 mm turbina e 158 sul generatore=2.5 .


cause possibili basso rendimento:
1)vi è un limite tra diametro turbina e diametro ugello.
secondo me devi installare due ugelli.
Due ugelli da 26 mm sono equivalenti ad un ugello da 35 mm

2) probabilmente la turbina non scarica bene

manda delle foto

un motore da 6 poli 1.5 kw ha un efficienza diciamo del 70%
una pelton, se pur malanda diciamo 80%
trasmissione cinghia 96%
0.8x0.7x0.96 = 0.53 questo rendimento credo sia possibile da raggiungere.
quindi devi trovare il problema

mi sono accorto di aver ripetuto le cose dette da sandroturbine
scusa

sono appena rientrato dal mulino, ormai fa freddo e l'acqua è gelida. Ciao esux, grazie per il tuo intervento. Sono d'accordo con voi ma nei fatti il rendimento è molto più basso e non riesco a trovarne il motivo. Con l'ugello di 35mm ottengo più giri ma meno potenza, con quello da 50mm meno giri (circa 250) ma più potenza. Ottimizzando il tutto: puntamento ugello, allineamento fine delle pulegge, tensione della cinghia ecc ecc ho 220 v con 1,6 amper con carico misto composto da faretto alogeno 100 w e trapano. Il tutto con la puleggia più piccola da 85 mm. A questo punto mi viene da pensare che la turbina non sia una vera e propria pelton, guardandoci bene le pale non sono proprio come quelle che ho visto sul web. Per intenderci sono un pò più rettangolari ma hanno comunque la superficie frontale divisa in due conche da una costa centrale, inoltre manca quella specie di solco centrale esterno alla base della costa divisoria... difficile spiegarsi a parole. Appena riesco inserisco qualche foto. Si tratta di una turbina molto vecchia in ghisa con la cassa in legno. Con un motore 4 poli 1500 giri temo di non riuscire nemmeno a raggiungere i giri nominali quando si eccita... Per questo nel frattempo utilizzo un 900 giri anche se rende un 10 % in meno.
Ciao a tutti !
Beppe

Aggiungo che la condotta da 30 cm scorre per alcuni metri in orizzontale dopo un dislivello di circa otto metri e la presa che utilizzo è a 90 gradi rispetto quest'ultima con un ulteriore dislivello di 2 -3 metri. Forse è l'insieme di tutti questi fattori che fà diminuire il rendimento finale.
Beppe