Discussione: Ruote Idrauliche

Buona sera a tutti sono nuovo del forum, e non ne capisco molto di energia idroelettrica,però da un pò di tempo a questa parte stò pensando se vale la pena installare delle ruote idrauliche sfruttando l'acqua di un torrente vicino a casa mia attraverso la costruzione di un canale parallelo al torrente.
Il dislivello tra la presa e lo scarico dovrebbe essere 5/6 metri,la portata media annua del torrente è di circa 0,5 metri al secondo, il canale verrebbe lungo circa 100 metri e la sua larghezza credo non dovrebbe superare 1,5m
Ho visto in rete che c'è una ditta che produce ruote idrauliche e che esiste la possibilità di metterne più di una in serie per sfruttare al meglio la potenza idrica.
Volevo sapere cosa ne pensate.

Buongiorno Gabrio,
per "non ne capisco molto di energia idroelettrica" hai fatto una bella descrizione del Tuo progetto!!
Per dare risposte concrete bisogna avere una sufficiente certezza che i dati indicati (salto e portata) siano corretti. E' prematuro fare dei numeri ora in quanto si alimenta un'aspettativa che potrebbe essere disattesa.
Sulle ruote idrauliche ci sono diverse discussioni aperte che, con una ricerca specifica, puoi recuperare e leggere.
In questo settore specifico ci sono tra noi dei veri appassionati e vedrai che nn Ti faranno mancare il loro contributo.
Buona continuazione.
ciao car.boni

Salve Gabrio
Non posso che confermare il suggerimento di Carboni, (che saluto) di leggere alcune delle discussioni del sito che sono oltretutto corredate di interessanti immagini.
Per il momento, oltre al link di una di queste, faccio soltanto alcune premesse.
Dai dati che fornisci, risulta che può essere idonea una sola ruota per di sopra con un solo salto.
La potenza idraulica lorda (alla quale vanno decurtati tutti i rendimenti, idraulici, maccanici ed elettrici) si situa attorno a 24 kW. Ovviamente è indispensabile, per qualsiasi conto economico di convenienza della installazione, conoscere l'andamento delle portate nell'arco dell'anno da determinare, insieme al dislivello/ salto, non a sentimento, ma in modo strumentale.

Dovrai accertati dei vincoli e le condizioni di ordine proprietario e ambientale sia dell'area di installazione, sia di attraversamento del canale, e la esistenza o meno di concessioni sull'acqua, per esempio di tipo irriguo.

Nelle installazioni di questa dimensione, se non è preesistente un mulino storico, e quindi non esistono vincoli ambientali, paesaggistici ecc. le ruote idrauliche entrano in concorrenza sia funzionale che economica, con altre macchine, in primo luogo la coclea.
Converrà quindi mettere a confronto costi e rendimenti di più di un tipo di macchina.

restauro ruote idrauliche e mini idro

Aggiungo il link ad uno dei pochi costruttori di ruote idrauliche:
Waterwheel - modular ... every water quantity works

Ciao Wilmorel, grazie per il tuo intervento e volevo precisare che ho pensato alle ruote idrauliche messe in serie per sotto per avere la possibilità di poter moltiplicare il rendimento mettendone più di una,se mettessi una ruota per sopra sarei costretto ad installarne una sola.
Per quanto riguarda la coclea non sò se sia una cosa fattibile,in quanto il torrente a volte ha delle piene veramente eccezionali e la ruota idraulica con un sollevamento tramite pistoni idraulici ed una cateratta posta davanti alla presa eviterebbe il loro danneggiamento.

Salve Gabrio
Il rendimento di un impianto idro non lo moltiplichi mediante due macchine che utilizzano ognuna la metà del salto (in serie) rispetto ad una macchina singola sull'intero salto. Avrai viceversa un lieve peggioramento del rendimento complessivo a causa delle perdite in ingresso e allo scarico e alla tipologia delle ruote (Le ruote di fianco o alle reni o Poncelet hanno tutte, in diversa misura, rendimenti (o efficienze) inferiori alla ruota per di sopra.)
In altre parole, 2 macchine da 0,5 m3/sec su 2,5 metri di salto, daranno una potenza complessiva un poco minore di quella fornita dalla singola macchina che turbina 0,5 m3/sec su 5 metri.
Quanto poi al rischio piene, non credo che comunque convenga installare la ruota in alveo. Puoi mettere le ruote o qualsiasi macchina idraulica non appositamente concepita, direttamente in alveo, solo nel caso di canali artificiali, nei quali l'acqua non presenta piene al di fuori del previsto e non contiene corpi galleggianti o in sospensione di grandi dimensioni. Nel caso di fiumi o torrenti, con la eccezione di mulini natanti, o Tidal, PEACE o poche altre tipologie galleggiani, l'acqua deve essere derivata tramite una opera di presa ed un canale che realizzi l'opportuno salto (senza il quale non ricavi energia), turbinata e restituita in alveo.
Nelle ruote "per di sotto" o natanti ecc. la potenza idraulica lorda, come abbiamo a più riprese segnalato Lupino, Cornetto ed io, è data da: Pidr=0,5*v^3*A con P in kW, v in m/sec, A in m2, e quindi diventa rilevante solo con alte velocità della corrente d'acqua.
Evidentemente, hai tratto ispirazione dalle ruote della Bonciani-Enercat, che però funzionano in un alveo semi artificiale con corrente veloce o su galleggianti ancorati.
Prova a leggerti questo argomento:
Turbina sommersa?
oppure questo:
Informazioni progettazione ruota idraulica

Ciao Wilmorel, ti voglio confermare che ho preso ispirazione dalle ruote di Bonciani-Enercat, e dal video allegato al sito CALUSO: Consorzio Canali Canavese - YouTube
Nel sito si parla di 7 ruote che nel complesso producono 132 Kw e io mi accontenterei di produrne un terzo......o è pura fantasia?Anche la formula indicata nel video è inesatta?
Ho fatto anche un video del torrente video pescia - YouTube, consisera che è abbastanza in secca e normalmente ha un pò più di acqua.

Buongiorno Gabrio,
come vedi hai trovato il giusto interlocutore.
L'amico Wilmorel (contraccambio il Tuo saluto caro Wil) e' un grande appasionato delle ruote idrauliche.
Continuo a seguirVi .........
ciao car.boni

ciao Gabrio, ho visto il tuo video, così a naso nel torrente ci saranno 300 l/s ma a parte ciò mi chiedo come tu possa mettere li quelle macchine che evidenzi nell'altro video. Già non è che le capisca molto perchè tutta la velocità che ha l'acqua è dettata da una pendenza del canale e quindi "raccogliere" quella pendenza in altro modo e sfruttarla con una turbina "normale" penso che sia nettamente meglio; ma anche a livello di costi alla fine a naso spenderesti meno piuttosto che mettere tutte quelle ruote in fila. Nel tuo caso comunque dovresti costruire un canale e a sto punto chi te lo fa fare di metterci delle ruote?

Grazie Giorgio,sono d' accordo con te che al monento del video ci saranno circa 300 l/s, ma io ho detto 0,5 m/s di media annua.
Allora te dici che con una turbina avrei una resa elettrica maggiore ed un costo di investimento minore?

Nel "tuo" torrente di cui mostri il filmato, la vedo dura inserire una ruota come quella della Enercat.
Alla prima piena ti troveresti tutto a valle.
La portata visibile di certo non supera i 300 lt/sec, forse meno. In compenso, la zona è montana, quindi ti conviene lavorare sul salto, il che ti consentirà di risparmiare sui costi delle opere e della turbina.
In merito al filmato della Enercat, che conoscevo, la velocità della corrente è molto elevata, forse superiore ai 3 m/sec, la portata di forse 1 m3/sec, anche se la sezione di flusso è inferiore al metro. Le valutazioni sono spannometriche e senza pretese, ma il filmato mostra una situazione molto diversa dalla tua. Il corso d'acqua poi a me sembra un canale e non un torrente (vedi la sequenza iniziale dell'acqua in uscita dal tunnel), e con questo si ritorna al discorso fatto in precedenza.
A mio giudizio, due passaggi tecnici devono precedere la scelta della turbina.
La determinazione del salto realmente disponibile.
La determinazione accurata delle portate, la loro durata e variabilità nel corso dell'anno.

Concordo assolutamente con Will....
1. determinazione del salto disponibile.
2. determinazione della portata derivabile e la sua variabilità nel corso dell'anno.
Poi mi farei qualche giretto dentro qualche ufficio per capire che aria butta dalle tue parti...

Originariamente inviata da Wilmorel

Nel "tuo" torrente di cui mostri il filmato, la vedo dura inserire una ruota come quella della Enercat.
Alla prima piena ti troveresti tutto a valle.
La portata visibile di certo non supera i 300 lt/sec, forse meno. In compenso, la zona è montana, quindi ti conviene lavorare sul salto, il che ti consentirà di risparmiare sui costi delle opere e della turbina.
In merito al filmato della Enercat, che conoscevo, la velocità della corrente è molto elevata, forse superiore ai 3 m/sec, la portata di forse 1 m3/sec, anche se la sezione di flusso è inferiore al metro. Le valutazioni sono spannometriche e senza pretese, ma il filmato mostra una situazione molto diversa dalla tua. Il corso d'acqua poi a me sembra un canale e non un torrente (vedi la sequenza iniziale dell'acqua in uscita dal tunnel), e con questo si ritorna al discorso fatto in precedenza.
A mio giudizio, due passaggi tecnici devono precedere la scelta della turbina.
La determinazione del salto realmente disponibile.
La determinazione accurata delle portate, la loro durata e variabilità nel corso dell'anno.

Ciao Wilmorel, ovviamente quando parlo di torrente parlo del mio caso, è evidente che quello di enercat è un canale e mi sembra ovvio che nel caso facessi un canale artificiale non lo farei certamente all'interno dell'alveo del torrente come in quel caso ma parallelamente con una adeguata scogliera a difendere l'opera,ed una cateratta che nel caso di piena chiuda il tutto (nella zona ne ho viste altre).Il salto misurato effettivo và vicino agli 8 m misurando con un laser, ma ho preferito restare basso e considerare tutte le tolleranze e le direttive d'ufficio.Per quanto riguarda la portata come faccio a determinarla?

Se il "tuo" torrente è catalogato, la prima cosa da farsi sarebbe ricercare i dati storici che ARPA mette a disposizione. In Emilia R. sono classificati anche corsi d'acqua molto piccoli.
Esistono numerosi sistemi per misurare le portate, alcuni molto efficaci per certi tipi di corsi d'acqua, ma non per altri.
Dal filmato che hai inserito, penso che uno dei metodi più adatti possa essere la misurazione tramite stramazzo. Ti allego due documenti, uno riguarda gli stramazzi a bocca rettangolare, l'altro, segnalato da Buran anni or sono, a bocca a V 90°, la cui formula della portata è: Q=1365*H^2.5 con Q in lt/min, H in millimetri.
Ti ricordo però che non è consentito costruire manufatti in alveo senza autorizzazione. Se dovessero intervenire i vigili provinciali o le guardie ecologiche, rischieresti una contravvenzione.

Leggendo quello che ho scritto in precedenza si potrebbe pensare ad una stroncatura della ruota Bonciani-Enercat.
Non è mia intenzione criticare una macchina che conosco troppo poco. Viceversa, dal catalogo e dai filmati che ho visto, sembra ben costruita e curata nei dettagli. Una macchina probabilmente buona per l'impiego per il quale è stata pensata. Una ruota per di sotto in canali con correnti molto veloci.
Azzardando una ipotesi, penso che con limitate modifiche e modeste penalizzazioni di rendimento, potrebbe essere utilizzata come una Poncelet per salti ridotti.

Ciao Wilmorel,per la portata provo a sentire il consorzio di bonifica cosa mi dice. Per quanto riguarda i manufatti sò bene che ci vuole l'autorizzazione, perchè ho un impresa edile.
Non mi fraintendere nemmeno io sono fossilizzato sulle ruote enercat,sono solo alla ricerca della migliore soluzione ed aperto a qualsiasi cosa possa ottimizzare il rendimento.
Devi scusare la mia ignoranza ma che cosa è una Poncelet?

Poncelet è il nome del generale e professore di epoca napoleonica che ha inventato e sviluppato questa ruota.
Le sue specifiche caratteristiche sono:
-Elevata velocità di ingresso dell'acqua alla ruota.
-Posizione di ingresso del flusso molto bassa, al piede, per effetto di una bocca a battente appositamente conformata ed avviata.
-Ruota con pale sagomate allo scopo di ridurre l'impatto della corrente e le conseguenti perdite.
La ruota, all'epoca forniva potenza con rendimenti del 60%, superiori a qualsiasi ruota del tipo: alle reni, di fianco e da sotto.
Penso che utilizzando tecniche, tolleranze costruttive e materiali contemporanei, la ruota possa dimostrare maggiori rendimenti.

Segnalo questo sito Svedese dove c'è un modulo per il dimensionamento di una ruota Poncelet: 24volt.eu Vattenhjul Poncelet

Ciao Wilmorel!
Interessante la descrizione della poncelet che hai fatto tuttavia non riesco ad aprire il file zip che hai allegato...

Ciao Pitterzenari
ho scaricato a mia volta il mio file, e a me funziona regolarmente.
Per agevolarti te lo trasformo in un file txt, leggibile tramite Word e Blocco note.
Essendo in origine un htm, perderà qualcosa, mantenendo l'essenziale.
Ciao

Grazie Wilmorel! ho provato su un altro pc e lo apriva anche a me...