Discussione: Consigli per il restauro di una ruota idraulica

Volevo porre nuovamente la questione relativa alla parte elettrica.
Vista la bassa potenza in gioco (2 kW) conviene prevedere una installazione ad "isola" per autoconsumo o si può anche valutare l'ipotesi di vendere l’energia e quindi interfacciarsi con la rete del gestore?

Potrebbe essere una buona applicazione e per basse velocità la soluzione di un gen. sincrono con iverter potrebbe essere la soluzione più idonea.

Ti consiglio di non fermarti sulla soulzione di gen. asincrono ma di valutare altre possibilità. Con i gen. sincroni ultimamente si sono ottenute delle buone prestazioni a velocità basse (80-170g/1').

Premetto che non sono un esperto per quanto riguarda la parte elettrica.
Ho in mano un preventivo poco sotto i 7000 € per la fornitura e posa in opera di generatore di corrente elettrica e moltiplicatore di giri ad assi paralleli collegati con giunto cardanico.
Ho solo queste indicazioni generiche, senza specificare tipo di macchine, ecc.
Cosa mi conviene fare per chiarire che tipo di macchina installare?
Avete già trattato questi problemi in qualche post del forum?

PS: per quanto riguarda la ruota sono arrivato alla configurazione definitiva del progetto… ora, salvo imprevisti, ci prepariamo per la realizzazione.

Ciao,
Del forum sono un novello.
Ti consiglio di chiarire bene il tipo di macchina e di sistema.
I 2kw sono riferiti all'albero girante? Qualè la velocità della girante?

Salve a tutti
Ho trovato decisamente interessante il sito del link postato da Matasnic.
In particolare ho apprezzato la attrezzatura per gli esperimenti, e le ruote in plexiglass.
Consolante che centri di ricerca impegnino denari e risorse per sfatare o quanto meno verificare la fondatezza dei ridicolizzati rendimenti delle vecchie macchine idrauliche.
Qualcuno si è giustamente chiesto se le moderne tecniche costruttive, materiali ecc. non possano essere in grado di elevarli oltre i valori storicamente accertati...

Buonasera a tutti ,
Max la ruota ha un funzionamento a coppia costante e non si intasa mai .
l'efficienza massima con poca acqua si ottiene a 5 RPM e genera 3 kW con tanta acqua deve fare 8 giri per ottenere 6 kW . La tecnica usata per costruirla è molto raffinata (penso sia di fine 800 ) . La raggiatura del profilo del canale di adduzione non coincide con il raggio esterno della ruota bensì parte molto distante (50 cm )per poi portarsi vicino alle pale solo dopo 150 cm di pecorso sulla circonferenza . Questa soluzione porta principalmente 2 vantaggi importanti :
1 La velocità della ruota è particolarmente elevata viste le dimensioni (6mt) grazie proprio alla trasformazione di una parte di energia potenziale in dinamica .
2 l'impatto delle pale con l'acqua è inesistente perchè grazie alla particolare raggiatura del canale , le stesse entrano nel flusso dell'acqua progressivamente .

Pioneer , mi sembra che non stai facendo un progetto complessivo dell'opera , se avrai problemi ,nessuno sarà il colpevole addossando le responsabilità ad altri .
Non si puo progettare una ruota da 4 mt a prescindere dal riduttore .Considera che la potenza è pochissima per il lavoro che stai facendo e che ad ogni passaggio meccanico e elettrico -elettronico perdi qualche cosa ,alla fine ti ritrovi con niente !
CDMauro l'applicazione di generatori a magneti permanenti e inverter rigenerativi è destinata a quelle applicazioni dove è assolutamente indispensabile ,sia per il prezzo elevato sia perchè comunque non potrà fare a meno di un riduttore . Inoltre se immetterà l'energia in rete servirà un apparecchiatura omologata di parallelo oppure un'altro inverter .
Pioneer Il mio consiglio è di fare autoconsumo ,poi potrai sempre "andare in rete " . L'uso dell'asincrono in queste applicazioni è davvero un'ottima soluzione : costa poco è impermeabile , si hanno a disposizione tanti modelli a poli e potenze diverse ma soprattutto in caso di corto circuito o sovraccarico non sono in grado di bloccare il riduttore con conseguenti valori di coppia distruttivi .
Ciao.

Ciao Sandroturbine,
5rpm-3 kW/8rpm-6 kW. Ma nel caso di un asincrono (750rpm o 1000rpm) con moltiplicatore ed alto rapporto, il rendimento non peggiora?
Non sarebbe il caso di un sincrono a MP con vel. nominale di 170-200rpm e un rapporto molto più basso?

Ciao Sandro,

il fatto che il magneti permanenti sia costono e sia necessario un inverter ... concordo ... ma con l'asincrono direttamente in rete come regoli la velocità in base alla portata? se la portata è costante tutto l'anno ok, il gioco vale la candela ma se la portata varia rischi di girare o troppo veloce o troppo lento!

ciao!

Ciao ragazzi,
La velocità viene regolata da un inverter .Il principio è lo stesso di quello che viene usato per i generatori a magneti pemanenti : La sequenza è sempre uguale :Si eccita il generatore (se asincrono o sincono ) Si raddrizza il 400V trifase e si manda nell'ingresso DC di un inverter tipo solare o eolico ,Li c'e un convertitore DC bust -back controllato da un MPPT il quale sposta il punto di lavoro del convertitore in modo da trovare sempre il prodotto V I migliore , In uscita abbiamo un Bus dc stabile a 560V poi c'è il vero convertitore PWM che genera il 400V alternata trifase a 50 Hz .
Il vantaggio è che si prendono addirittura 3 piccioni con una fava .
1 l'mppt trova sempre il numero di giri ottimali in automatico .
2 Risolviamo il problema dell'interfaccia omologata di parallelo rete .
3 non è necessario alcuna apparecchiatura che tenga a frequenza costante il nostro generatore ,serve solo un crow-bar cioè un limitatore di tensione DC quando la rete manca e di conseguenza la nostra turbina o ruota idraulica va in "fuga ", essendo la tensione di un generatore quasi proporzionale al numero di giri.
Mauro , ti ricordi che è stato detto che i generatori hanno un prezzo proporzionale alla coppia ? Bene ti faccio un esempio :
1000 giri 5.5kW altezza d'albero 132 peso 54Kg
750giri 5.5kW altezza d'albero 160 peso 88 Kg
500 giri 5.5 kW altezza d'albero 160 peso 100Kg
250 giri 5.5 kW altezza d'albero 200 peso 200Kg
125 giri 5.5 kW altezza d'albero 280 peso 400Kg

E tu pensi che per risparmiare una coppia di ingranaggi che sottraggono 2% all'efficienza totale del riduttore si possa fare un lavoro del genere ??? solo sulla carta io credo , Oppure in una turbina Kaplan a bulbo dove fare la manutenzione è costosissimo .
Ciao

Mi potete confermare se per impianti microidroelettrici di potenza inferiore a 3kW non è consentito il collegamento in parallelo alla rete elettrica pubblica?

ciao a tutti, vi aggiorno sulla situazione del mio impianto.
Purtroppo siamo ancora in attesa delle autorizzazioni per procedere alla costruzione e all'istallazione della ruota.

Ho letto la critica di sandroturbine e ho riflettuto su alcune scelte fatte...

Mi sono posto alcune domande, soprattuto per quanto riguarda la generazione di energia e la connessione con la rete.

Prima di arrivare al dimensionamento del motore elettrico per fare "un progetto complessivo dell'opera", vi riassumo i dati del dimensionamento geometrico e pongo una questione relativa alla velocità di rotazione della ruota:
- diametro esterno: 4,4 m
- diametro interno: 3,3 m
- largezza ruota: 1,0 m
- portata: 0,5 mc/s
- salto idraulico: 0,9 m.
Il canale di carico è dimensionato per avere una velocità di ingresso dell'acqua pari a 1 m/s.
A questo punto, per avere il massimo rendimento, è consigliato considerare una velocità di rotazione della ruota pari al 50% della velocità di ingresso dell'acqua. Altre fonti consigliano per ruote colpite sul fianco di mantenere una velocità di rotazione più elevata, pari all'80-90% della velocità di ingresso dell'acqua.
Nei due casi trovo:
1- v=0,5 m/s ==>> 2 RPM
2- v=0,9 m/s ==>> 3,5 RPM
Correggetemi se sbaglio: considerando un alternatore a 4 poli, il rapporto di riduzione sarà:
1- v=0,5 m/s ==>> 2 RPM ==>> 700
2- v=0,9 m/s ==>> 3,5 RPM ==>> 400
Ovviamente, in termini di rendimenti è meglio un rapporto di riduzione 1/400 che mi sembra già molto alto.
Propenderei quindi per la velocità di rotazione più elevata pari a circa 1 m/s.

Ciao,

come vedi il problema della ruota sta nella bassissima velocità di rotazione che ti porterà ad avere una coppia in ingresso enorme (circa 14.000 Nm considerando un rendimento della ruota del 70%). Questo si traduce in costo e visto che al variare della portata varierà la velocità se hai un sistema a giri costanti il rendimento sarà buono solo per una determinata portata! o hai portata costante o ti conviene studiarci su un bel pò altrimenti ti ritroverai ad aver speso tanti soldi per nulla!
Se invece monti un inverter potresti regolare la velocità in base alla portata ottenendo così un rendimento costante ... ovviamente questa valutazione la puoi fare solo se sai come varia la portata nel corso dell'anno!
ciao

mat

Ciao Sandro,
Con le soluzioni Eoliche e Solari io vado molto cauto. Se si ha una portata costante potrebbe essere una soluzione ma con una portata variabile rimango dell'opionione di un gen. asincrono+inverter o gen. sincrono PM+inverter. Oggi a circa 2.5Keuro puoi trovare un gen. sincrono PM ed inverter per 3kw-170rpm-gr. 160-rend. 85% e con una portata variabile potresti continuare a produrre energia senza problemi (utilizzando anche una semplice trasmissione cinghia puleggia rend. 94%).

Originariamente inviata da sandroturbine

Ciao ragazzi,
La velocità viene regolata da un inverter .Il principio è lo stesso di quello che viene usato per i generatori a magneti pemanenti : La sequenza è sempre uguale :Si eccita il generatore (se asincrono o sincono ) Si raddrizza il 400V trifase e si manda nell'ingresso DC di un inverter tipo solare o eolico ,Li c'e un convertitore DC bust -back controllato da un MPPT il quale sposta il punto di lavoro del convertitore in modo da trovare sempre il prodotto V I migliore , In uscita abbiamo un Bus dc stabile a 560V poi c'è il vero convertitore PWM che genera il 400V alternata trifase a 50 Hz .

Rileggendo questi interessantissimi post , mi domandavo , con un generatore asincrono ed un inverter eolico come e' possibile eccitare il generatore asincrono :Con i classici condensatori ?