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Pelton con alternatore: quale regolazione?

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  • Pelton con alternatore: quale regolazione?

    Vorrei cominciare a dimensionare una minicentrale, (salto 100-150m , portata 3 l/s per la mia baita in montagna.
    Posso variare la quota della vasca di accumulo, in funzione del raggio della turbina (ammesso di trovarne una), in modo da ottenere i giri giusti (uso l'equazione velocità del cucchiaio=metà della velocità dell' acqua all'ugello e l'equazione di Bernoulli)
    Ma come regolo i giri in funzione del carico?
    è possibile mantenere i 50 Hz mentre uso il pc e intanto si accende e si spegne il frigo, o una lampadina da 100 Watt?
    Mi sa che rischio la morte del p.c.
    Tanto per cominciare.
    Teoria ne ho fatta tanta (pure l'esame di idraulica e quello di analisi dei sistemi, a Milano) ma il mio mestiere riguarda il calcolo strutturale, (ma so tenere in mano la cazzuola, il martello da carpentiere, il tester, la pialla.)
    O devo pensare subito alle batterie e all'inverter?
    Ecco, ho buttato giù qualcosa. Tanto per cominciare.
    Grazie a tutti quelli che vorranno intervenire, di cuore.
    (p.s. di elettronica comunque non ci capisco un acca)

  • #2
    ora che ci penso l'inerzia dell' asse rotante deve essere importante nel transitorio fra le 2 potenze richieste. E intanto che l'inerzia lavora, col tegolo e la spina aggiusto la portata. Funziona così, non è vero?

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    • #3
      Ciao Nuovo,

      facendo i calcoli con 150 metri hai una potenza idraulica di circa 4 KW ... mettici un pò di rendimenti idraulici ed elettrici ed arrivi a spanne a 3 KW ... tutto si può fare ma il mio consiglio è di mettere un alternatore a 24 volt, le batterie (magari al gel) e fare un sistema di regolazione in base alla portata ed alla carica delle batterie e dopo un inverter innalzatore (da 24 Vcc a 230 V50 Hz). Così facendo ti risolvi il problema della regolazione della frequenza e i transitori di carico vengno gestiti dallel batterie e dall'inverter.
      Così ti accendi il pc senza il timore di fulminarlo, il frigo fa quello che vuole ... e le lampadine io le metterei a led a 24V. Il motivo di questa scelta ... semplice se hai le batterie scariche ... diciamo a 5 volt, l'inverter non parte ma se accendi una lampadina qualcosa di luce fa, poi apri l'acqua e l'alternatore inizia subito a dare corrente e la luce intanto funziona ... poi con calma arriverà anche il frigo e l'inverter. Inoltre in caso di problemi con l'inverter l'illuminazione rimarrà sempre!
      spero di esserti stato utile, nel caso chiedi pure.
      ciao
      mat

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      • #4
        una ditta del torinese che se vuoi ti comunico in privato (solo per rispettare il regolamento) fa sistemi elettronici in grado di gestire perfettamente reti in isola, lo fa smaltendo l'energia in eccesso in acqua, che puoi usare anche come riscaldamento...se invece la butti via poco male, hai scladato l'acqua invece di macinare i sassi nel corso d'acqua
        "Tutti sanno che una cosa è impossibile da realizzare... finchè arriva uno sprovveduto che non lo sa, e la realizza"

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        • #5
          se hai una portata fissa non ci sono problemi e la regolazione mediante spina diventa piu precisa...se hai una portata variabile allora è il caso di mettere una bella presa di carico a plc...cosi ti regolerà la vasca in funzione della portata d'acqua!!

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          • #6
            Non che di elettrotecnica non sappia un cavolo, ma non so da dove cominciare. Di certo non mi aspettavo che entro 20 ore circa avrei già avuto 3 preziosi consigli. Grazie.
            Forse potrei incominciare a cercare la componentistica, ma in questa bella giornata pensavo di essere su, alla baita, a scavare nel bosco per metterci il tubo della condotta.
            Il bello è che devo ancora misurare la portata precisa, e fare un calcolo dell'uso. Sono comunque sicuro che la vasca di accumulo, più grande è , meglio è. (da 1 a 8 mc) La produzione dovrà essere quasi esclusivamente diurna, specie nei fine settimana. Di notte dovrà funzionare solo il frigo, e qualche piccola lucina.
            sarebbe bello usare l'energia in eccesso scaldando il terreno dell'orto con una serpentina sotto....
            D'inverno gela tutto, sono a 2000 m. le vasche e l'impianto vanno svuotati, altrimenti il ghiaccio spacca tutto.
            Inoltre non ho molto tempo a disposizione, e questo progetto lo porterò avanti credo pian piano.
            Vi chiedo solo di darmi un'occhiata ogni tanto, vi comunicherò le mie decisioni e le mie perplessità.
            Mi piacerebbe invitarvi sù, fra un anno o 2, a vedere l'impianto in funzione, nel cuore delle Alpi.

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            • #7
              ciao a tutti ,
              mi spiace ma sono in disaccordo quasi con tutto quello che è stato detto !

              se hai 3 lt sec con 140 mt netti ottieni 3 kw elettrici ,
              è un suicidio buttarli in batterie e poi prelevarli .
              Non esistono problemi di regolatori ( da noi ) nemmeno per alimentare sofisticate apparecchiature (che poi oggi funzionano tutte con alimentatori switching che vanno da 100 a 250 V)
              Se la portata è abbastanza costante che senso ha realizzare una vasca gigantesca ,basta da 1 mcubo per decantare l'acqua ! se poi d'autunno hai solo 1 lt /sec è sufficiente fare una turbina con 2 getti fissi : 2lt e 1 lt . Las turbina farà 1 2 3 kw in funzione delle spine aperte .
              Non esistono problemi di ruote idrauliche economiche di tutti i diametri guarda in rete ,
              Ok per la formula per ottenere il diametro ,usa 0.47 non la metà inoltre calcola la velocita all'uscita getto con un coefficiente di 0.97 dovuto alle perdite d'attrito .
              Considera un generatore da 1550 giri asincrono da 4 kW . Considerato che è una turbina estiva e che i getti hano un diametro piccolo potresti considerare un generatore 2 poli da 3100 giri asincrono ad alta efficienza (hanno un grado di bilanciatura molto buono ) il diametro ruota sarà circa 150 mm .
              Se la condotta è lunga 400-500 mt ti serve un tubo in polietilene da 63 mm che con 3 lt ha una perdita di 30 mt al Km .
              Manca la cosa più importante : la concessione per la derivazione di acqua per uso umano e idroelettrico !
              S.

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              • #8
                Ciao Sandro,

                a mio avviso il forum serve appunto per discutere le varie idee quindi ognuno dice la sua quindi giusto che tu sia in disaccordo ma ti pongo una domanda:
                se ho poca acqua, 2 kw elettrici e per qualche motivo parte il frigo, accendo le luci e ho il pc accesso e per diciamo per un pò di tempo 10 minuti ho un consumo di 2,5 kw ... ci posso riuscire se ho un controllo del livello a monte e una regolazione di portata molto precisa (ma quanto costa fare il tutto) mentre se non ho questo l'alternatore si carica, la velocità cala e tutto va a farsi benedire! ... la mia idea che tu reputi da suicidio è un'idea dovuta anche al fatto che la portata non è certa e sopratutto nel momento un cui la potenza prelevabile è inferiore alla richiesta .... con le batterie hai un pò di autonomia (di notte le carichi e di giorno le usi o viceversa) ... senza ... lasci spento tutto!
                ciao
                mat

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                • #9
                  risposta a matas

                  Azzardo una risposta a Matas, propendo per Sandro...
                  A monte la vasca DEVE garantire un dislivello costante, mentre l'impianto è acceso, a prescindere dal carico.
                  La regolazione, che permette di risparmiare acqua quando non c'è bisogno di energia, si fa a livello di ugelli e/o di spine (meccanicamente la spina è un dettaglio difficile da realizzare, credo).
                  E' certo che occorre comunque un dispositivo che possa assorbire o consumare in qualche modo l'energia in eccesso, e che smette di assorbirla quando è richiesta altrove.
                  La mia preoccupazione è di avere una spina con Tensione e frequenza STABILI, ma forse è una preoccupazione eccessiva.
                  E' mia intenzione spegnere ( o ridurre al minimo) l'impianto per ricaricare la vasca, nell'eventualità che, per l'eccessivo consumo durante il giorno, si stia per esaurire.
                  Sicuramente dovrò adottare qualche sistema che mi segnala lo stato della vasca; credo che insieme al tubo dovrò interrare un cavo..., per non dover salire sempre a tener d'occhio la vasca.
                  Ciao.

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                  • #10
                    concetti per la regolazione

                    Sono scarso a livello di principi fisici che consentono la regolazione.
                    Mi spiegoer non sprecare mai energia il sistema di regolazione deve essere in grado, (a livello teorico in tempo reale, lasciamo per ora perdere i transitori) di variare la portata in modo da mantenere costante i giri dell'alternatore, e quindi la frequenza.
                    Ora, cosa succede quando ho un delta di carico di +0,5 kW?
                    Sicuramente la tensione cala, così come la velocità di rotazione.
                    (Il sensore del regolatore è sulla tensione in uscita o sui giri, o su tutti e due?) Accortosi del calo, apre il secondo ugello. Siccome ora la portata è troppa, i giri sono + del necessario, come la tensione. Allora, o regolo precisamente la portata (con la spina), oppure dissipo(o accumulo) l'energia in più con qualcosa.
                    Che cosa può essere questo "qualcosa"?
                    So inoltre che devo considerare la stabilità del sistema.
                    Sono persino arrivato a pensare di produrre idrogeno per elettrolisi!!, ma poi che ne faccio? faccio esplodere tutto?

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                    • #11
                      Ciao Nuovo,

                      vedo che la domanda ti è venuta spontanea ... cosa succede quando ho una potenza che è a mezza via?
                      Più regolazioni fai ... più complicato viene il sistema e più difficile sarà gestirlo!
                      Io ho realizzato una Pelton con spina regolante ... ma poi entrano in gioco i transitori e li ci si diverte!
                      In bocca al lupo

                      ciao

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                      • #12
                        ciao ragazzi

                        ciao matasnic ,è un suicidio perchè per fare 3 kW serve un inverter da 2000 euro ,altrettanti di batterie e altrettanti per cambiare le batterie ogni 5 anni ! Se ho 2kw cerco di farmeli bastare e ti assicuro che bastano in una baita di montagna ,inoltre il regolatore quando arriva alla potenza massima impostata attiva un cicalino.
                        Nuovo... Realizzare un controllo PID è semplice : serve un PLC ,un sensore di livello a immersione , una spina doble sulla turbina ,un attuatore elettrico con relativo sensore di posizione , delle batterie per alimentare il tutto .... se realizzi tutto tu spendi 5000 euro altrimenti il doppio . Ma il mio concetto è un 'altro : che senso ha fare una regolazione da centrale idroelettrica quando mi bastano 2 valvole a sfera ?? al limite prendo quelle motorizzate ,di notte lascio 1kw con 1 lt e di giorno ,quando mi serve apro la spina da2 lt e 2 kw ,non complicarti i la vita ! Poi il regolatore a carico costante provvederà a mantenere stabile frequenza e tensione .
                        S.

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                        • #13
                          Ciao Sandro,

                          forse non ci siamo capiti, io ho espresso un'idea tecnica tu hai risposto con " è un suicidio" ... questo non mi è piaciuto.
                          Io su questo forum cerco di proporre la mia esperienza tecnica, cerco di limitarmi più possibile sul commentare a meno che non siano bestialità ....

                          Giusto te scrivi alcune delle possibili soluzioni:
                          - batterie + inverter 4.000 € (con le batterie da cambiare ogni 5 anni ...)
                          - PID con regolazione del livello ecc . 5.000 € 10.000 € (se non di più.... facendo i lavori fatti bene)
                          - getti fissi con regolatore su dissipazione (quindi devo avere portate con valori giusti per i getti altrimenti rischio di svuotare tutto!!)

                          Sono 3 diversi modi di fare il lavoro, si potrebbero trovare i pro i contro di tutte ... ma, almeno io, non conosco le portate, il posto dove andranno installatte e molti altri particolari.

                          Inoltre nei vari messaggi Nuovo dice che vorrebbe risparmiare l'acqua che non consuma (giustamente) ... e tu invece proponi di dissipare le potenze in eccesso su resistenze.

                          Io resto dell'idea di essere propositivo, accetto tutte le critiche costruttive senza problemi, poi sarà il diretto interessato a decidere cosa fare e come farlo ... ma potrà decidere in modo corretto solo se avrà davanti a se delle idee tecniche chiare ... i commenti non servono a nulla!

                          ciao Mat

                          P.S. per Nuovo ... per caso hai modo di verificare la reale portata e salto disponibile? 100 o 150 metri ... capisci bene che parli del 50% di differenza!!
                          Ultima modifica di matasnic; 20-10-2010, 07:04.

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                          • #14
                            ciao ragazzi ,
                            Scusa mat se ti ho offeso ,non era mia intenzione .... Ora nuovo ha 2 pareri opposti e potrà trovare la soluzione più adatta a lui.
                            S.

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                            • #15
                              Per Mat e Sandro

                              grazie a tutti e 2, ragazzi!
                              Non immaginate quanto sia piacevole per me leggere le vostre discussioni, su un argomento proposto da me!!
                              Raccomando il tono corretto, ma vedo che qui siamo tra persone civili, quindi, passo ad altro.
                              Domenica andrò a misurare la portata e mi farò prestare un altimetro per misurare il dislivello.
                              Intanto, parlando con degli amici, ho saputo di questa posssibilità:
                              Turbina con 2 ugelli, alternatore in asse, batterie a 24 volt - 50 A che fanno da polmone di energia;questa forse è una mediazione fra le 2 vostre diverse posizioni...
                              però abbiate pazienza, l'inverno è alle porte, se va bene comincierò a scavare a maggio 2011!!
                              Intanto comincierò la trafila dei permessi e concessioni, per sistemare anche la baita.
                              Mi fate capire gli input del sistema di regolazione?
                              Ieri ho guardato che cosa è un controllo PID, di derivate e integrali me ne intendo, ho letto un listato del programmino che è il vero controllore, ... datemi il tempo di capire, e, se non chiedo troppo, fatemi capire dove prende l'imput il controllore.
                              Domani vado a vedere la curva caratteristica del motore asincrono, mi sembra di ricordare dall'esame di elettrotecnica di tanti anni fa, che sia una cosa importante...
                              ciao ragazzi, grazie ancora, fatevi vivi ogni tanto, è un forte stimolo per me a continuare in fretta ad imparare.

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                              • #16
                                Ciao Sandro,

                                non mi sono offeso, mi interessa solo che nuovo possa trovare in questo forum un supporto corretto nulla più!
                                Solo discutendo ed esponendo le proprie idee si può crescere .... e visto che io sono ancora piccolo ho voglia di crescere!!

                                Sandro no problem, tranquillo

                                ciao

                                mat

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