Discussione: concentratore solare 16mq

a mio parere una buona via è quella di sistemi di captazione e rifocalizzazione della radiazione solare adatti per relativamente grandi superfici: i sistemi eliostatici a specchi piani sono di questo tipo: il costo complessivo deve essere inferiore a 50 €/m².
con questo costo le modalità di utilizzo della radiazione rifocalizzata diventano una scelta di minore importanza: potrebbero essere anche celle fotovoltaiche raffreddate, ad alto rendimento (25%) e alto costo.






Problema

Progettare e realizzare un sistema di rifocalizzazione scalabile per medio-grandi superfici (da 20 a 10000 m²) che comprenda:

un semplice cinematismo di orientamento degli specchi
un sistema di guida e controllo del sistema di specchi (PC - rete - microcontrollori)
un sistema di raffreddamento del bersaglio

ad un costo complessivo inferiore a 50 €/m²


fatto questo, il resto (cosa fare con la radiazione solare concentrata) è un dettaglio (da lasciare ai compratori).

Certamente che per parecchi mq occorre una soluzione a "torre" anche se con un rendimento minore.

Avevo pensato ad una cosa del genere che per molti versi risolve parecchie problematiche sia tecniche che di costi....

Vorrei documentarmi , ma in rete non trovo quasi nulla di "tecnico" se non varie descrizioni mooooolto generali...

Hai qualche link , o altre documentazioni da consigliarmi ?

Penso che i 50 euro / metro non siano cosi' impossibili da realizzare.
avrei gia' in mente una paio d'idee.

L'unica cosa che mi blocca e' l'eliostato , o meglio la parte di controllo dell'inseguitore solare...e non ho trovato NULLA in rete a riguardo ...
Lo si potrebbe progettare completamente "software" ma penso ci siano soluzioni , piu' semplici , economiche , ma sopratutto funzionali...

La costruzione , gli attuatori , la generazione , ed il parallelo con enel non sarebbero un problema , almeno per me

il sistema di controllo può essere completamente software: PC (master) - rete (wireless) - microcontrollori (server).

per ogni istante (refresh di 1 - 2 minuti):
1) nota la direzione dei raggi solari (calcolata + unico sensore per la correzione fine)
2) nota la posizione del singolo specchio
3) nota la posizione del bersaglio

il PC calcola la giacitura di ogni specchio e la attua via rete e micro.
(è un problema di calcolo vettoriale).

I micro dovrebbero essere tipo PIC preprogrammati a meno di 5 € l'uno.
Gli attuatori ... non quelli tipo parabole (troppo costosi).

Certamente , che, avendo tutti gli angoli noti calcoli l'inclinazione corretta.

Non e' difficile fare uno stupido programmino di questo tipo.

Ma questo complica la costruzione degli eliostati , occorre montare che sensori sui due assi , ovviamente stagni , ed avere un'elettronica di controllo per ogni specchio.

In definitiva mi complica la vita ---> $$$
Speravo in qualcosa di piu' banale...

Sicuramente i pic sono una risposta economicamente valida , ma speravo di trovare qualcosa gia' in commercio .
Anche perche' altrimenti la cosa diverrebbe piuttosto "laboriosa" )

Non necessariamente la rete deve essere wireless , anzi per me e' piu semplice ed ecominica una rete ethernet su categoria 5 , ho giusto trovato e provato nei giorni scorsi una scheda server poco costosa....con 16 uscite a rele' , e 8 ingressi.

Unico problema : la scheda ha lingressi digitali 0-1 indi trasduttori 0-10v o 0-20 mA per il posizionamento non possono essere utilizzati

CITAZIONE (illo41100 @ 12/8/2006, 14:17)

Certamente , che, avendo tutti gli angoli noti calcoli l'inclinazione corretta.

Non e' difficile fare uno stupido programmino di questo tipo.

Ma questo complica la costruzione degli eliostati , occorre montare che sensori sui due assi , ovviamente stagni , ed avere un'elettronica di controllo per ogni specchio.

In definitiva mi complica la vita ---> $$$
Speravo in qualcosa di piu' banale...

Sicuramente i pic sono una risposta economicamente valida , ma speravo di trovare qualcosa gia' in commercio .
Anche perche' altrimenti la cosa diverrebbe piuttosto "laboriosa" )

Non hai gli angoli noti.
Hai il versore dei raggi solari, la posizione degli specchi e del bersaglio, da questi dati calcoli la giacitura di ogni specchio (versore ortogonale al piano dello specchio).

Non è difficile se utilizzi il calcolo vettoriale.

Non occorre montare un sensore sui due assi (bastano due ampolline reed), ma la cinematica di attuazione degli specchi non deve essere di banale rotazione su due assi come nelle parabole.

Questa soluzione richiede un po' di lavoro, ma solo di carta e penna.

Il costo dell'hardware è invece inferiore a 50 €/m².

La rete dovrebbe essere su semplice protocollo seriale su un unico canale (wireless o doppino) con indirizzo del micro e dati di comando.
Niente regolazioni analogiche 0-20 mA ma solo impulsi o onde quadre in uscita dal micro per la rotazione dei motorini elettrici in CC.
Il posizionamento è garantito dal cinematismo senza sensori di posizione.

Ti interessa ?

certo che mi interessa !


Per i motori avevo pensato anche ai passo passo... o step motors ... ma sono costosissimi... anche se l'angolo sarebbe sempre noto.

Hai comunque qualcosa in merito ?

no motori passo-passo.

motori CC + contatti reed + ... (+ una bella botta di conti) = giacitura specchio sempre nota

2 motori CC = 10 €
2 reed = 3 €
1 micro = 5 €
2 ... = 5 €

ok... scolta , ma stavo cercando prezzi e caratteristiche dei moduli HCPV o meglio per i moduli fotovoltaici a concentrazione.... ma non ho trovato nulla sopratutto per quel che rigurada i prezzi ... sai qualcosa ? sono veritiere rese del 36% ??? mi ci butto subito ! altro che stirling & rankine...



qualche progetto in rete rigurado i concentratori , inseguitori solare eliostati , ecc ecc c'e' ? Tanto per avere qualche idea in piu' ....

Chi piu' ne sa piu' ne metta !

http://www.spectrolab.com/

http://www.spectrolab.com/prd/terres/cell-main.htm

CITAZIONE (illo41100 @ 13/8/2006, 19:25)

ok... scolta , ma stavo cercando prezzi e caratteristiche dei moduli HCPV o meglio per i moduli fotovoltaici a concentrazione.... ma non ho trovato nulla sopratutto per quel che rigurada i prezzi ... sai qualcosa ? sono veritiere rese del 36% ??? mi ci butto subito ! altro che stirling & rankine...



qualche progetto in rete rigurado i concentratori , inseguitori solare eliostati , ecc ecc c'e' ? Tanto per avere qualche idea in piu' ....

Chi piu' ne sa piu' ne metta !

comunque tu pensa a realizzare un sistema che possa scrivere su un muro anche W LA F a caratteri luminosi.

il resto é peluria (compreso il costo delle celle al 33% di rendimento).

ti torno a ripetere che non e'un problema... con la soluzione reed ed un micro
la cosa e' meno costosa... sicuramente..., tu dici che gli angoli non sono noti... bhe' l'angolo che fa il sole e' noto , l'angolo del bersaglio rispetto allo specchio e' noto la posizione dello specchio e' nota.

non vedo il problema.

E' chiaro che qualcosa puo' andare storto e lo specchio fa i c... suoi... ma a questo punto sono "dettagli" .

sviluppare un'intero protocollo di comunicazione.....sicuramente no.

Troppe incognite e troppi problemi... usare ethernet ( soluzione a mio avviso tecnologicamente e praticamente meno costosa e SICURA)e' una scelta conveniente .
Ci sono poi schede COMPLETE di ingressi opisolati , e rele' ed interfaccia ethernet ( con server web incorporato ).
a circa 25 euri a eliostato.

Se poi le producessimo direttamente .. non costerebbe neppure la meta'... ma che voi fa'... tutti dobbiamo campa' !!

Modificando la tecnologia di trasmissione xAP e dedicandola completamente a questo scopo "forse" si potrebbe spendere qualcosa di meno... dubito.
O meglio il gioco non ne vale la candela...

L'unica cosa da lavorarci sopra e' il programma di controllo che devve essere in java.


tcp/ip su ethernet la possibilita' sono poi infinite , dal telecontrollo su internet , a piu' console di controllo , sensa alcun software dedicato , ecc ecc...

Una soluzione "custom" come tu proponi , forse costera' qualcosa in meno.. ma sicuramente , ti dara' piu' problemi.

Gia' con dei semplici PLC o micro-PLC si possono ottenere risultati ottimi... a prezzi sopracitati.

Piuttosto la parte meccanica , comprensiva dei motori in CC ( sicuro che non siano meglio dei classici monofase o trifase ? ) mi da' qualche problema...

Disegni in dwg o altro tanto per avere un'idea di massima ne hai ?

I motori a 10 euro , intanto dove li piglio ? quanti Nm possono generare ?
Sono flangiati ? ed i riduttori ?

Per quel che rigurda la "Wla F..." sarebbe meglio uno scanner l'immagine sarebbe piu' persistente

troppe chiacchiere. (poca sostanza ?)

1) intanto prova a dare l'espressione del versore ortogonale allo specchio in funzione del versore dei raggi solari, coordinate punto di rotazione specchio, coordinate punto a piacere del bersaglio.

2) per il protocollo seriale niente paura sono capaci di farlo anche all'ITIS.

3) i motori CC a 5 € li trovi (carissimi) su RS.
si trovano (cari) avvitatori completi di batterie ricaricabili e caricabatteria a 12 €.

4) bisogna sforzarsi un po' a trovare soluzioni personali, differenti e non precotte.
sempre con un occhio alla grammatica.


Edited by a2000 - 14/8/2006, 10:00

Ciao
mi pare che si possa realizzare un inseguitore in loop aperto con correzzione fine con pochi euro ma poi affiore il problema strutturale...
stamane provavo una lente fresnel in pieno sole ed in prersenza di brezza e mi sono reso conto delle forze che agiscono sulla superficie che sia lente o specchio.
Se da un punto di vista algoritmico il calcolo vettoriale o un clock con opportuna geometria possono risolvere il puntamento a costi ragionevoli, dall'altro la meccanica puo' risultare costosa per il semplice fatto che deve resistere agli agenti atmosferici limite.
Ciao

e questo è un altro vantaggio dei sistemi eliostatici: l'effetto di leva ottica permette piccoli tilt che riducono drasticamente l'area trasversale esposta al vento.

in altre parole gli specchi stanno spianati sul terreno (anche non orizzontale tra l'altro).

(è per questo che è utile fare qualche conto prima)

giusto "inseguitore in loop aperto".

Ciao a2000,
sono molto interessato alla soluzione ad eliostati e quello che dicevo e' proprio perche' mi sono posto il problema in modo serio al punto che mi sto domandando: non sarebbe forse piu' economica la costruzione di unita' modulari indipendenti che, se da un lato hanno il sovracosto dell' autonomia dall'altro possono godere del vantaggio sia dell'economia di scala che della possibiltita' di premontaggio e collaudo in fabbrica?
Ciao

Scusa dimenticavo un particolare:
E' vero che gli eliostati offrono una minore resistenza aerodinamica ma solo d'estate e molto meno in inverno quando le condizioni meteo sono peggiori...
Hai qualche idea su come risolvere il problema strutturale?

Un altro particolare:
la superficie (e la forma) della proiezione dello specchio sul bersaglio dipende dall'angolo tra i due e questo riduce il numero di ore di utilizzo efficiente

paletto in acciaio zincato altezza 50 cm, diametro/lato 4-5 cm

snodo a 2 gradi di libertà realizzato con ruota snodabile da carrello

posizionamento feedforward e vincolo realizzato con 2 ... indovina ?

movimentazione: 2 gruppi con motori in CC a bassa tensione (tipo avvitatori)

controllo: 1 microcontrollore tipo PIC


compatibilmente con altri vincoli strutturali ed ottici è bene tenere alto il bersaglio rispetto al campo eliostatico anche per ridurre gli ombreggiamenti reciproci.

Ok
pensavo che stessi ragionando su un sistema industrializzabile
come non detto.
Che ci fai con un paletto da 50 cm di altezza? che dimensioni avrebbero gli specchi?
Ciao

dell'ordine di 1mx1m

è industrializzabile e scalabile.

non prima di fare un prototipo diciamo da 100 m²




http://www.sandia.gov/Renewable_Energy/sol...rmal/nsttf.html
http://www.sandia.gov/Renewable_Energy/sol...TF/question.htm

Conosco...
in rete c'e' una azienda americana che produce un piccolo sistema analogo a quello illustrato che aziona tutti gli specchi con due soli motori e tiranti tra loro, utilizzando la geometria del concoide di nicomede
Se non hai il link te lo potro' dare solo la prossima settimana (sono ancora in ferie)

no a me interessa poter scrivere anche W LA F

anche sul pirellone (quel de milan)

ok... sto svolgendo i compiti )

Mi e' sorto un dubbio... uno dei tanti... :

Il fattore di concentrazione sul bersaglio in termini di energia e calore come si calcola...

O meglio se voglio ottenere per esempio 400 gradi "quanti soli" dovro' puntare per ottenere questo ?

In termini di energia prodotta ,quanto e come incide questo fattore ?

bye

Esistono i grafici...altrimenti devi fare un bilancio energetico....dipende molto dal calore perso dall'assorbitore.

... ok... dove posso reperire questi grafici.... lo so che dipende molto dallassorbitore....

A questo rigurado hai qualche link o info per la costruzione dell'assorbitore ? materiali , tecnica , dimensionamento , ecc ecc... insomma tutto quanto...
Anche libri ... qualsiasi cosa ..