Discussione: Consiglio piccolo impianto idroelettrico

Originariamente inviata da Wilmorel

....Se utilizzerai una adeguata interfaccia elettronica, questa provvederà a compensare o meglio a mantenere pressochè costante il numero di giri al variare del carico e della disponibilità di portata dell'acqua......

Ciao Wilmorel, mi sfugge come si possa mantenere il numero di giri costanti al variare della portata. Se questa ad esempio aumenta e il numero di giri rimane uguale per forza di cose aumenta il livello a monte perchè la ruota non smaltisce la portata in arrivo e quindi finisci per far tracimare l'acqua da qualche parte, così come se mantieni i giri costanti e la portata diminuisce svuoti il corso d'acqua con cali di rendimento mostruosi.

Ciao Giorgio.
Il numero di giri viene mantenuto costante a partire dalla portata nominale (massima) a scendere, variando elettronicamente il carico sull'alternatore e tramite la "saracinesca di macchina". La portata in esubero viene sfiorata dalla soglia di tracimazione. Le tazze o vani pale si riempiranno di meno se la portata diminuirà.
In pratica, l'interfaccia elettronica modula il carico sulla ruota/alternatore in funzione della portata.
E' evidente che debbono essere predisposti sensori di livello e di giri per gestire il tutto.
Le ruote idro, in primis quelle "per di sopra" presentano rendimenti molto costanti al variare della portata, dal max fino ad un 20%.
Quello che cala al variare della portata è la potenza erogabile.
Se disponi di un generatore a magneti permanenti, con inverter di interfaccia alla rete, non necessiti neppure di mantenere i giri costanti.
Io poi non ho particolari cognizioni di elettrotecnica, quindi lascio ad altri considerazioni appropriate sulle modalità di regolazione.

buonasera a tutti!
grazie ancora per le risposte!
appena avrò tempo andrò a prendere le misure delle ruote...

Per quanto riguarda la parte elettrica io pensavo di usare un alternatore a magneti permanenti (se non sbaglio è il tipo più efficiente), non sarebbe male usare un alternatore derivato dall'eolico, che hanno il vantaggio di lavorare a bassi rpm. In questo modo avrei un moltiplicatore molto più semplice e compatto.

Dopo l'alternatore, seguirebbe un raddrizzatore, poi batterie o banco di condensatori ed, infine, inverter di rete.
Mi pare un sistema abbastanza semplice. Ci sono soluzioni migliori?

Grazie

Il mio amico mi ha appena inviato un disegno delle ruote esistenti, dite che riescono a smaltire 1-1.2m^3/s di acqua?

Ciao Bertu
A mio parere la portata somma delle due ruote difficilmente dovrebbe superare i 0.7-:0.8 m3/sec e le ruote dovrebbero avere una velocità non superiore a 7.5-:8 g/min.
In queste condizioni, la potenza idraulica lorda sarebbe 21 kW, la meccanica all'asse 13-14 e la elettrica ai morsetti 9-10 kW.
Per quel salto di 2,7 m avrei visto ruote con proporzioni un poco diverse, come 4 m di diametro, il che avrebbe consentito di realizzare cassette più profonde (45 cm) e con maggiore capacità, anche se a discapito di una velocità un poco minore.
Tuttavia, non è facile dire se queste ruote possono smaltire la portata indicata, che in parte dipende dalla posizione reale della bocca di ingresso dell'acqua alla ruota. Se la bocca è relativamente bassa, il dislivello rispetto alla superficie libera sarà più elevato e di conseguenza la velocità di ingresso alla ruota sarà maggiore, e quindi le cassette potranno riempirsi meglio e la ruota potrà girare più velocemente e smaltire una maggiore portata. Tuttavia, se le cassette non saranno conformate opportunamente, una maggiore frazione della energia potenziale e cinetica verrà dispersa per urto e quindi il rendimento si abbasserà.
Di solito non è una buona idea variare i parametri di vecchie macchine per cercare di aumentare le prestazioni.
Ho visto ruote che presentavano bocche di immissione "sgangherate", e che quindi ne penalizzavano le prestazioni.
Mi pare però che la conservazione e il ripristino delle ruote originali non può ridursi a considerazioni di resa energetica, ma dipende anche dalle condizioni delle macchine. Potrebbe essere più oneroso restaurare che non ricostruire.
Le ruote sono in ferro, ghisa, legno, miste? Come sono fatti e in quali condizioni sono i supporti, le opere in muratura, i locali che dovrebbero accogliere moltiplicatore, generatore ecc? Quali sono le condizioni di griglie e paratoie? Quest'ultime si prestano ad essere automatizzate?
Come vedi le domande da porsi per un corretto ed efficiente recupero sono molteplici.

Originariamente inviata da bertu2000

bu

Per quanto riguarda la parte elettrica io pensavo di usare un alternatore a magneti permanenti (se non sbaglio è il tipo più efficiente), non sarebbe male usare un alternatore derivato dall'eolico, che hanno il vantaggio di lavorare a bassi rpm. In questo modo avrei un moltiplicatore molto più semplice e compatto.

Dopo l'alternatore, seguirebbe un raddrizzatore, poi batterie o banco di condensatori ed, infine, inverter di rete.
Mi pare un sistema abbastanza semplice. Ci sono soluzioni migliori?

Grazie

Ciao,

il generatore a magneti permanenti non ha un rendimento così alto da compensare le perdite del riduttore, ha senso se si usa in diretta senza moltiplicatore ... però se lo dimensioni per andare in accoppiamento diretto con la ruota ti costa una follia, se ci metti il riduttore ... a quel punto ti conviene aumentare i giri fino alla velocità di un asincrono. Il costo del riduttore è proporzionale alla coppia di ingresso, poi sul prezzo influisce anche il numero di stadi ma molto meno.
Qui hai una coppia di circa 28.000 Nm .... il costo del generatore in diretta sarà > 30.000 € ... moltiplicatore e generatore asincrono costano meno di sicuro.

Per la parte elettrica invece io installerei un inverter a doppia conversione ... ma su quello si può discutere dopo aver deciso la configurazione del generatore.

sempre a disposizione!

ciao
Mat

Originariamente inviata da Wilmorel

Ciao Bertu
A mio parere la portata somma delle due ruote difficilmente dovrebbe superare i 0.7-:0.8 m3/sec e le ruote dovrebbero avere una velocità non superiore a 7.5-:8 g/min.
In queste condizioni, la potenza idraulica lorda sarebbe 21 kW, la meccanica all'asse 13-14 e la elettrica ai morsetti 9-10 kW.
Per quel salto di 2,7 m avrei visto ruote con proporzioni un poco diverse, come 4 m di diametro, il che avrebbe consentito di realizzare cassette più profonde (45 cm) e con maggiore capacità, anche se a discapito di una velocità un poco minore.
Tuttavia, non è facile dire se queste ruote possono smaltire la portata indicata, che in parte dipende dalla posizione reale della bocca di ingresso dell'acqua alla ruota. Se la bocca è relativamente bassa, il dislivello rispetto alla superficie libera sarà più elevato e di conseguenza la velocità di ingresso alla ruota sarà maggiore, e quindi le cassette potranno riempirsi meglio e la ruota potrà girare più velocemente e smaltire una maggiore portata. Tuttavia, se le cassette non saranno conformate opportunamente, una maggiore frazione della energia potenziale e cinetica verrà dispersa per urto e quindi il rendimento si abbasserà.
Di solito non è una buona idea variare i parametri di vecchie macchine per cercare di aumentare le prestazioni.
Ho visto ruote che presentavano bocche di immissione "sgangherate", e che quindi ne penalizzavano le prestazioni.
Mi pare però che la conservazione e il ripristino delle ruote originali non può ridursi a considerazioni di resa energetica, ma dipende anche dalle condizioni delle macchine. Potrebbe essere più oneroso restaurare che non ricostruire.
Le ruote sono in ferro, ghisa, legno, miste? Come sono fatti e in quali condizioni sono i supporti, le opere in muratura, i locali che dovrebbero accogliere moltiplicatore, generatore ecc? Quali sono le condizioni di griglie e paratoie? Quest'ultime si prestano ad essere automatizzate?
Come vedi le domande da porsi per un corretto ed efficiente recupero sono molteplici.

Grazie Wilmorel! potrei sapere come hai fatto a determinare la portata e la velocità di rotazione delle ruote? pura curiosità!
Riguardo le tue domande allego due immagini con le ruote che mi ha inviato il mio amico... Spero si possa capire qualcosa...

Originariamente inviata da matasnic

Ciao,

il generatore a magneti permanenti non ha un rendimento così alto da compensare le perdite del riduttore, ha senso se si usa in diretta senza moltiplicatore ... però se lo dimensioni per andare in accoppiamento diretto con la ruota ti costa una follia, se ci metti il riduttore ... a quel punto ti conviene aumentare i giri fino alla velocità di un asincrono. Il costo del riduttore è proporzionale alla coppia di ingresso, poi sul prezzo influisce anche il numero di stadi ma molto meno.
Qui hai una coppia di circa 28.000 Nm .... il costo del generatore in diretta sarà > 30.000 € ... moltiplicatore e generatore asincrono costano meno di sicuro.

Per la parte elettrica invece io installerei un inverter a doppia conversione ... ma su quello si può discutere dopo aver deciso la configurazione del generatore.

sempre a disposizione!

ciao
Mat

grazie anche a te per le risposte!
Scusa la domanda: ma un alternatore sincrono è meno efficiente di un asincrono? io sapevo il contrario, ma di sicuro mi sbaglio!

Nel caso si scegliesse un alternatore asincrono, come si comporrebbe l'impianto?
Tornando al sincrono, c'è sono configurazioni migliori di quelle che ho proposto io?

Grazie mille a tutti per le risposte e per la pazienza!

Originariamente inviata da bertu2000

Grazie

grazie anche a te per le risposte!
Scusa la domanda: ma un alternatore sincrono è meno efficiente di un asincrono? io sapevo il contrario, ma di sicuro mi sbaglio!

Nel caso si scegliesse un alternatore asincrono, come si comporrebbe l'impianto?
Tornando al sincrono, c'è sono configurazioni migliori di quelle che ho proposto io?

Ciao,

il sincrono ha un rendimento più elevato di un asincrono (ma non talmente tanto da copensare le perdire del moltiplicatore) ma i conti non si fanno solo con il rendimento ma anche con i costi ed i rientri! Se tu cominci a spedere di più ed avere un rendimento finale inferiore ... i tempi di rientro si allungano!

Nel caso tu decida di utilizzare il generatore asincrono metti un inverter per il comando del generatore e un AFE per rigenerare in linea.
Se cerchi la discussione delle coclee a velocità variabile la ho spiegato il funzionamento. Che sia una coclea od una ruota il funzionamento non cambia per nulla.

ciao

Mat

P.S. sempre a dispozione quando posso!