Discussione: Errore nei calcoli. Dove sbaglio?

Salve,
scrivo per avere chiarimenti in merito ad un possibile sfruttamento di un ruscello.
Avrei a disposizione una portata media di circa 0,2 mc/s e un dislivello di circa 30 metri.
Che tipo di turbina consigliate di utilizzare?
Da totale profano in materia ho calcolato che con queste caratteristiche produrrei circa 41 kW di potenza considerando un rendimento del 70%.
Ho poi letto sulla rete che esiste una tariffa omnicomprensiva che per 15 anni paga l'energia circa 22 eurocent al kWh.
I miei quesiti sono più che altro relativi alle unità di tempo, con le quali faccio un po' di confusione:

41 kW = 41'000 W = 41'000 J/s

1 kWh = 3'600'000 J --> 41'000 J/s / 3'600'000 J = 0,011 kWh/s (circa)

0,011 kWh/s x 3'600 (s in un h) x 24 (h in un giorno) x 365 (giorni in un anno) =346'896 kWh/anno

346'896 kWh/anno x 0,22 €/kWh = 76'317 €/anno ( edit: avevo sbagliato una posizione decimale)

Questo calcolo è esatto? Sapreste cortesemente indicarmi eventualmente dove sbaglio?

Grazie!

[![/QUOTE]

All'incirca va bene, cioè i passaggi son quelli, ma è più semplice fare

KWh per numero di ore in un giorno per giorni dell'anno per 22 cent

avendo la potenza in KW e la tariffazione in KWh viene meglio

79015 €

Originariamente inviata da homohominilupus

......portata media di circa 0,2 mc/s e un dislivello di circa 30 metri...

200 lt/s complimenti bella portata... sei sicuro?

Originariamente inviata da homohominilupus

......produrrei circa 41 kW di potenza.....

Ok, ovviamente hai calcolato Potenza=70%(metri dislivello*litri/secondo*9,81)
Peccato che questa sia la potenza (idraulica) ottenibile dalla turbina non quella che ottieni (elettrica) dal generatore e comunque si sta parlando di potenza istantanea


41 kW = 41'000 W = 41'000 J/s (fin qui OK)

1 kWh = 3'600'000 J --> 41'000 J/s / 3'600'000 J = 0,011 kWh/s (circa) (qui sbagli)

se la potenza istantanea elettrica (per secondo) fosse di 41kW ovvero 41kWsecondo allora avresti 147600 kWora uao! Praticamente una centrale nucleare

Da cui 147600 x 24h x 365gg x 0,22 € = 284454720€

Ho qualche spicciolo da parte facciamo società?

L'errore é: (cito da wikipedia)
"Un Joule è anche il lavoro svolto per produrre la potenza di un watt per un secondo" per cui se io in 1s produco la potenza di 41kW in un ora produrrò la potenza di 147600 kW che corrispondono comunque sempre a 41000 J/s

Lupino,
ti stai sbagliando tu. E di grosso!

Originariamente inviata da Lupino

se la potenza istantanea elettrica (per secondo) fosse di 41kW ovvero 41kWsecondo allora avresti 147600 kWora

41 kW * 1 s = 41 kJ = 0,011389 kWh

Originariamente inviata da Lupino

se io in 1s produco la potenza di 41kW in un ora produrrò la potenza di 147600 kW che corrispondono comunque sempre a 41000 J/s

Quando moltiplichi una potenza per un tempo ottieni un'energia. Com'è possibile che parli ancora di potenza?

41 kW * 3600 s = 147,6 MJ = 41 kW * 1 h = 41 kWh

Programma per calcolo Potenza e stima Costi Impianto Idroelettrico

su questa discusione trovi un mio programma di semplice utilizzo nell'ultimo post e un'altro programma ben fatto di un'altro utente molto piu' completo.

41kW non sono un energia ma la potenza diretta sulla turbina ed è calcolata in secondi.
Se la si vuole trasformare in Joule è pari a 41kJ/s
Come dire la mia auto fa 1mt/s..... in un ora farà 3600mt ovvero 3600mt/h
Altrettanto se la mia condotta (certo che 200lt/s sono tantini) è capace di esprimere 41kJ/s in un ora saranno 41*3600 kj/h

Ovvero 41Kj/s= 41kJ*3600/s*3600
Dopodichè se W=J/s allora avremo che W*s=J per cui 41kW*3600s=41kJ*3600


Torno comunque a ribadire, si sta parlando di potenza idraulica, la quantità di energia elettrica ottenibile è data dal tipo di turbina installata e dal generatore ad essa accoppiato.

Grazie per le risposte, anche se ho ancora qualche dubbio sull'esattezza del mio calcolo, visto i pareri un po' controversi...
Pensavo di aver risolto il problema energia meccanica --> energia elettrica utilizzano un coefficiente di rendimento del 70% (cioè perdo il 30% nella trasformazione).
Provo a guardare anche il programma per il calcolo linkatomi.
Per il tipo di turbina? Qualche suggerimento?

Ciao,

attenzione alle ore di lavoro.

In un anno ci sono 365 giorni, ma l'impianto temo non lavorerà tutti i giorni dell'anno. Devi considerare i periodi di magra o comunque i periodi in cui la portata che consideri sarà inferiore alla media e la produzione minore.

L'impianto avrà bisogno di manutenzione, ci saranno imprevisti, magari periodi di piena in cui fermare tutto per sicurezza.

Serve una curva delle portate e qualche riflessione.



Roberto

Buongiorno a tutti.
Principalmente si hanno 3 tipi di turbine;
Pelton: grandi salti (>15mt sino a 1400mt) ma piccole portate
Kaplan: piccoli salti (qualche decina di mt.) ma grandi portate
Francis: una media delle due precedenti.

Se l'impianto è autocostruito io punterei su una Pelton, tecnicamente più semplice. In base ai giri del generatore (dati di targa), sceglierai il diametro della turbina. Su wiki c'è comunque una buona descrizione di tutte e tre i tipi di turbina

Salve a tutti.
Sto seguendo da un pò le discussioni e a proposito vorrei sapere se con i dati riportati da homohominilupus non sarebbe meglio usare una turbina bancki e comunque vorrei sapere quali sono le rese effettive delle differenti tipologie di turbina utilizzabili per salti che vanno da 20 a 30 m. con portate di 100/200 l.
Saluti e grazie per la risposta.

Per la Banki se 200 Lt/s sono perfettamente nel suo range di portata 30 mt di salto sono invece un valore quasi limite.
Piuttosto per capire meglio vorrei sapere da homohominilupus come è realmente costituito l'impianto, c'é una condotta immagino, con caduta di 30 mt. posta come? In verticale? O con che dislivello (angolo di incidenza tra condotta e turbina)? Materiale (per le perdite di carico)? Sezione? Come ha calcolato la portata? Stiamo parlando di un torrente immagino, c'è un bacino di raccolta a monte (vedi legge di Torricelli)? La turbina, di qualsivoglia tipo, sarebbe di fattura industriale o autocostruita?
A proposito era ovvio che i mie calcoli erano farlocchi , la realtà è mooolto più semplice.
Se 41000 sono i W di potenza alla turbina in un ora (considerando un sistema teorico di trasformazione al 100%) avremo 41kWh di energia.
Torno a ripetermi leggete wikipedia magari la parte in inglese che è più precisa

Originariamente inviata da HPA

Salve a tutti.
.....le rese effettive delle differenti tipologie di turbina utilizzabili per salti che vanno da 20 a 30 m. con portate di 100/200 l.
.....

E come si fa a parlare di rese effettive???? Dipendono da troppi fattori. Al limite si può parlare di rese teoriche con impianti teoricamente perfetti..... inesistenti per definizione stessa di perfezione.

Buongiorno.
Nel caso che stò analizzando ci saranno 20 m di dislivello con una lunghezza di condotta pressochè rettilinea di 100 m. in cui la perdita di quota sarà di 2 m., da lì in poi ci sarebbero 40 m. di tubazione con un dislivello di 20 m. circa, per una turbina banki l'angolo di accesso dell'acqua dovrebbe essere normale al piano.
La portata è da considerarsi molto instabile, con piogge o temporali o nei mesi invernali si arriva a 400 l./s. mentre nei mesi estivi la portata è vicina allo 0.
Per l'allacciamento eletrico ci sono linee di tensione nelle vicinanze.
La mia perplessità è la notevole perdita di resa dell'impianto rispetto alla sua potenzialità iniziale,
Vorrei accertarmi che la diminuizione di 0,7 prima e di 0,65 dopo sul calcolo della resa teorica mon siano eccessivi.
In oltre ho sentito parlare di certificati verdi, questi si sommano ai 22 eurocent/kWh o non centrano niente.
Scusa se hò posto una caterba di quesiti ma queste incertezze mi disturbano parecchio.
Ringrazio tutti coloro che mi daranno chiarimenti.

Ho postato doppio scusate!

Buona sera a tutti.
Forse più che i mesi invernali intendi quelli primaverili, immagino.
Quindi la portata di cui parli è quella del torrente, non quella della condotta, giusto? A proposito il sito di cui stai parlando si trova in montagna?

Salve
Le portate che presumo sono riferite al condotto, il torrente è in montagna e le sue potate dovrebbero permettere il prelievo di 200 l./s. per 5/6 mesi l'anno, io considero un utilizzo dell'impianto per 200 gg./anno.
Per ora si tratta di ipotesi ma con qualche dato certo in più forse non sarebbe male,
A proposito non riesco a trovare fornitori di tubi in vetroresina ho visto che sono quelli più consigliati, se qualcuno ha qualche dritta è ben accetta,
Ho considerato di usare un diametro di 600 mm. per contenere eventuali aumenti di portate ma mi preoccupa il costo di tale impianto.

Grazie

Con 600 mm di diametro avrai una portata nel primo tratto di 100m di circa 1,3 m³ nel secondo, dislivello di 20m e lunghezza di 40m ad una portata di quasi 7,5 m³ ben superiore cioè al tuo prelievo anche nei periodi "grassi".
Con una condotta di 400 mm arrivi a 0,45 m³ nel primo tratto e circa 2,6 m³ nel secondo. Tutto ciò tenendo conto delle perdite di carico e basandomi sull'utilizzo di tubi PE, PVC o PRFV.
Oltretutto considera che diametro minore = spesa minore
Per i fornitori puoi dare un occhiata qui:
http://www.sarplast.com/ita/products-fiberglass.php
o qui
http://www.selip.it/selip_ita/vetroresina_piping.asp

...oppure se invece della vetroresina prendi in considerazione il polietilene puoi dare un occhiata qui
Unidelta, da Trent'anni sul mercato – Unidelta S.p.A.

Grazie mille Lupino
Ho pesato a quei diametri tenendo conto di alcuni parametri per mantenere il flusso laminare all'interno del tubo, ma forse qui non è il caso,

Comunque con 450 l./s. e 400 mm. ho una velocità di 3,6 m./s.
non è troppa ? in questo campo io mi muovo a tastoni.

Buongiorno a tutti
Attenzione a non confondere le portate massime dei tubi in questione con quelle reali date dal prelievo di acqua dal torrente.
I valori che ti ho riportato sono indicativi solo della portata massima che tali "tubi" possono sopportare, ovvero, nel ottica del risparmio, tendevano ad evidenziare la possibilità di utilizzare condotte con diametro inferiore a quelle da te ipotizzate e, quindi, probabilmente più facilmente reperibili.
In ogni caso, ipotizzando l'uso di una turbina Pelton, come da me indicato precedentemente maggiore sarà la velocità maggiore l'energia cinetica trasformata dalla stessa nel rispetta della formula
E = ½ mv² , tant'è che i un sistema Pelton la stessa viene ulteriormente accellerata dall'ugello finale.
Per la potenza continua comunque a far riferimento alla formula da te usata precedentemente ovvero P=ρ*V*g*H tenendo presente però che essa non calcola le inevitabili perdite di carico

Originariamente inviata da Lupino

... se la mia condotta (certo che 200lt/s sono tantini) è capace di esprimere 41kJ/s in un ora saranno 41*3600 kj/h...
...Ovvero 41Kj/s= 41kJ*3600/s*3600
Dopodichè se W=J/s allora avremo che W*s=J per cui 41kW*3600s=41kJ*3600....

Hai provato a fare la moltiplicazione che suggerisci?
Come dici tu 41 kW darebbero in un' ora 147 MWh !? Moltiplicato 8 000 ore... 1,25 GWh in un anno!?


forse è meglio che ti ristudi la faccenda, parti da questa certezza: la potenza di 1 kW applicata per un' ora fa preciso preciso 1 kWh.

amir

Buongiorno Amir
Certo che i calcoli sono sbagliati, lo evidenzio nel post 11#, ed è esattamente come dici tu (rileggi bene tutta la discussione).
I miei passaggi erano volutamente errati per evidenziare che per ottenere l'energia erogata (Wh) in questo caso da un complesso turbina-generatore ma generalizzando si può applicare a qualsiasi generatore, conoscendo la potenza (istantanea) il risultato finale non necessita di calcoli ma semplicemente di un passaggio logico ovvero se un generatore ha una potenza di 41Kw e se essa perdura per un ora si avrà un erogazione di energia pari a 41Kwh

Originariamente inviata da Lupino

...I miei passaggi erano volutamente errati ...