Una nuova tipologia di pala eolica.

[alemassimo00]

Salve a tutti,
quello di cui voglio farvi partecipe e la creazione di un nuovo tipo di pala eolica basata su un principio differente rispetto alle pale eoliche ad asse orizzontale o verticale presenti in commercio.
Da precisare che al momento non c'è nessun prodotto in vendita e siamo in attesa del primo prototipo comparabile con le pale industriali da parte di una azienda interessata che ci permetterà di avere dati più precisi sulla reale efficienza.

In questo blog trovate alcune caratteristiche salienti, il principio di funzionamento e qualche dato misurato su prototipi "artigianali":

Orbiting axis wind turbine – New wind turbine design.

In attesa delle vostre considerazioni ...

[marcober]

interessante..ma alla base della maggior potenza per area spazzata..cosa ci sarebbe? una maggio efficienza dell'ala' o un maggior numero di ali per ugual superficie?


In un disegno sul sito mi pare che in una certa fase l'ala debba risalire il vento..per cui consuma energia...mentre una pala standard è sempre in spinta..questo farebbe supporre minor efficienza di questo apparato, sbaglio?

Lo vedo poi poco scalabile in dimensioni...

Come di mette "in bandiera" in caso di uragano?

[alemassimo00]

In un disegno sul sito mi pare che in una certa fase l'ala debba risalire il vento..per cui consuma energia...mentre una pala standard è sempre in spinta..questo farebbe supporre minor efficienza di questo apparato, sbaglio?

Ciao Marco,
tieni conto che al momento siamo ancora in fase di sperimentazione... e in una prima fase vorremmo comunque partire con turbine microeoliche... ma è tutto da vedere, stiamo aspettando un primo prototipo comparabile con prodotti industriali che dovrebbe fornirci una azienda che ha deciso di sfruttare il nostro brevetto.

Cerco di rispondere in merito alla tua domanda:
Quando la pala è in risalita essa è posta parallelamente alla direzione del vento, quindi non oppone resistenza, anzi la novità sta proprio nel fatto che la pala è sempre attiva ( o al limite nulla) rispetto al vento.
Per capire meglio: tutte le pale si devono comportare secondo lo stesso principio descritto in questo post del blog:

Generatore eolico asse orbitante: Nuovo concetto di pala eolica.

Il funzionamento è simile ai pedali di una bici, nel momento in cui un pedale ha il massimo della spinta l'altro ha spinta nulla.
Non so se sono riuscito a spiegarmi...

[marcober]

Quando la pala è in risalita essa è posta parallelamente alla direzione del vento, quindi non oppone resistenza, anzi la novità sta proprio nel fatto che la pala è sempre attiva ( o al limite nulla) rispetto al vento...

beh..se è di taglio la vento ma si muove contro venmto..conusmaera poco..ma non zero.

invece una paap orizzontale..è sempre in spinta..non ha mai un momneto di stallo o di risalita del vento...non capisco perche dovrebbe rendere meno..quindi non mi hai risposto

[alemassimo00]

Scusami ma non è molto facile spiegare...
Allora il movimento rispetto all'asse principale ( il cerchio nero) della pala è visibile in figura, come puoi vedere quando la pala è vicina all'asse si pone in modo da non opporre resistenza al flusso del vento oltre che azzerare il braccio (distanza asse-pala) e quindi influire molto poco rispetto alla pala messa nel punto di massima estensione in cui essa è perpendicolare al vento e ha braccio (r) massimo.

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Si può notare anche che anche nelle fasi intermedie (tra il momento massimo e il momento nullo) la pala si pone sempre in modo tale da sfruttare la portanza della stessa.

[Tordesillas]

Alemassimo,
sul tuo blog si legge:
"favorable opinion of several experts and universities"; dove possiamo leggere tali opinioni?

Saluti.


T

[alemassimo00]

Alemassimo,
sul tuo blog si legge:
"favorable opinion of several experts and universities"; dove possiamo leggere tali opinioni?

Saluti.


T

Al momento non ci sono opinioni scritte, quello che abbiamo chiesto sono valutazioni in merito ma non ci sono calcoli che certificano l'efficienza della macchina anche perché molto complessi... e sia ben chiaro che non voglio nemmeno dare per certo che essa funzioni a prescindere.
Il punto della situazione adesso è questo:
Una azienda del settore (forse 2) ha accettato di utilizzare il brevetto per creare 2 prototipi funzionanti confrontabili con prodotti industriali sui quali effettuare delle misurazioni che ci daranno dati certi sulle reali potenzialità.
Le misurazioni sperimentali da noi ottenute sono incoraggianti (Generatore eolico asse orbitante: Punti di forza e dati sperimentali.) e stiamo cercando di produrre un quadro completo (potenze sviluppate per diverse velocità del vento nelle diverse condizioni) anche sui prototipi "artigianali" da noi costruiti.
L'unica cosa certificata al momento è il brevetto che attesta la novità, l'innovazione e la fattibilità industriale... non tanto delle singole pale ma del principio di funzionamento.
Chi vivrà vedrà ...
Grazie dell'interessamento.

[Tordesillas]

... L'unica cosa certificata al momento è il brevetto ...

Il numero di brevetto lo puoi fornire?

[alemassimo00]

Il numero di brevetto lo puoi fornire?

certamente... il numero di brevetto internazionale è PCT/IB2015/059500 .

[marcober]

come puoi vedere quando la pala è vicina all'asse si pone in modo da non opporre resistenza al flusso del vento oltre che azzerare il braccio (distanza asse-pala) e quindi influire molto poco rispetto alla pala messa nel punto di massima estensione in cui essa è perpendicolare al vento e ha braccio (r) massimo.

[ATTACH=CONFIG]59884[/ATTACH]

"molto poco" non significa zero...per cui devi spendere energia per:
- far alzare la pala dallo quota piu bassa a quella piu alta..energia che compie lavoro non utile e che solo parzialmente viene restituita dalla pala stessa che poi "cade" alla quota precedente..perche attrito frena il Mondo...
- spingere la pala contro vento per la distanza pari alla lunghezza del semiasse minore..aldila del fatto che anche andando "di bolina" l'ala ti produce una spinta..se tu tale spinta la usi per far risalire la pala nel vento, è energia che NON puo partecipare alla produzione di energia estratta dal sistema.

Posso capire che tutto i sistemi verticali abbiano il difetto di dover andare "contro vento"...e questo sistema si propone di diminuire lo sforzo per andarci (introducendo pero altri sforzi, come quello di alzare la vela e di cazzare la vela..2 operazioni che ogni velista sa che richiedono lavoro e non producono lavoro)..ma il punto è...che nei rotori orizzontali NON hai momenti morti o momenti in cui assorbi energia..per cui continua a sfuggirmi come tale sistema possa rendere di più di uno orizzontale.

Poi..se hai tante pale..quella sottovento sono disturbate d quelle sopra vento...perche di nuovo il velista sa che se cerchi di doppiare un avversario sottovento, sei scemo.

[alemassimo00]

"molto poco" non significa zero...per cui devi spendere energia per:
- far alzare la pala dallo quota piu bassa a quella piu alta..energia che compie lavoro non utile e che solo parzialmente viene restituita dalla pala stessa che poi "cade" alla quota precedente..perche attrito frena il Mondo...
- spingere la pala contro vento per la distanza pari alla lunghezza del semiasse minore..aldila del fatto che anche andando "di bolina" l'ala ti produce una spinta..se tu tale spinta la usi per far risalire la pala nel vento, è energia che NON puo partecipare alla produzione di energia estratta dal sistema.

Purtroppo non sono un velista e alcuni termini non li conosco , e a dire la verità sono un programmatore informatico e non sono quindi nemmeno un esperto del settore dell'eolico, ho giusto qualche nozione di fisica...
Comunque volendo rispondere alla tua ottima osservazione:

E' vero che c'è un periodo della rotazione della pala in cui l'energia da essa sviluppata è nulla ma ci sono alcune considerazioni da tenere presenti:
- la potenza di trascinamento ( quando la pala è esattamente particolare alla direzione del vento) è molto maggiore di quella sfruttata dalla sola portanza della pala ( come avviene nelle pale eoliche ad asse orizzontale)
- la coppia generata dalle pale eoliche ad asse orizzontale diminuisce con l'aumentare del numero di pale, mentre nel nostro caso all'aumentare del numero di pale ( fino ad 8, poi come hai detto tu si ha un effetto scia non trascurabile) aumenta anche la coppia generata (almeno questo risulta dalle misure sui prototipi sperimentali) .
- possiamo variare l'ampiezza delle pale ( invece che il numero o solo la lunghezza come in quelle attualmente in commercio) per avere maggiore o minore coppia ( dipende dalla ventosità del luogo)
- quando una pala è posizionata nel punto di minimo ( o nullo) contributo la pala opposta è al suo massimo della spinta , spinta che abbiamo detto essere di solo trascinamento ( nel punto più lontano)

Voglio linkarti un video che mostra alcuni prototipi "grezzi" che mostrano ancora meglio quello che voglio dire...

YouTube

Grazie ancora per le tue osservazioni.

[marcober]

E' vero che c'è un periodo della rotazione della pala in cui l'energia da essa sviluppata è nulla .

se fosse NULLA sarebbe bello..il problema è che è NEGATIVA..cioè ne assorbe..è qeusto che vedo continui un pò a negare...

la potenza di trascinamento ( quando la pala è esattamente particolare alla direzione del vento) è molto maggiore di quella sfruttata dalla sola portanza della pala

sicuro?
perche la barca a vela va PIU FORTE al TRAVERSO che di POPPA..cioè a parita di velocita vento..se usi la PORTANZA esprimi piu energia che se semplicemente ti fai tirare dal vento..sopreso? cade il castello quindi?

- la coppia generata dalle pale eoliche ad asse orizzontale diminuisce con l'aumentare del numero di pale

io sono un ex pilota..e ti assicuro che il tripala "tira" piu del bipala..solo che poi gira piu piano (e fa piu rumore)
Per cui penso proprio che piu pale hai, piu coppia hai, ma cala la velocità..quindi al potenza resta probabilmente quella..anzi, con troppe pale poi aumenta attrito e dunque magari cala pure. Il vantaggio delle pale ultile è che si muovono con venti inferiori...
Morale..si usano multipala su barche a vale perche hai venti a quota bassa e quindi devi sfruttare la minima brezza..tripale su impiantieolici a 10-20 metri...bipala su torri a quote alte dove la velocita cut in non è un problema..

guarda che io non dico che non si muovono..dic solo che..se paragonate ad un asse verticale classico "magari" potrebebro avere un vantaggio perche ottimizzi l'inevitabile fase "contro vento" (bisogna vedere se si asorbe piu energia facendo risalire nel vento una vela al contrario..come si fa di solito..oppure se si assorbe meno energia a "variare" la posizione della vela e farla poi traslare..li ci puo essere un vntaggio..da calcolare)..ma contro un asse orizzontale, partita persa mi pare.

Poi siccome nel giardino di casa renderebbe di piu un asse verticale, allora per usi casalinghi potrebbe essere interessante lo stesso..ma per grandi impianti, mi pare non ci sia partita fra assi verticali e orizzontali.

Ho anche dubbi sulla durata nel tempo del cinematismo..mi pare molto sollecitato..

[alemassimo00]

se fosse NULLA sarebbe bello..il problema è che è NEGATIVA..cioè ne assorbe..è qeusto che vedo continui un pò a negare...

Non voglio negare , però... il braccio quando la pala oppone resistenza tende a 0 ( si avvicina all'asse principale) mentre la pala opposta è al massimo dell'estensione e quindi massima coppia braccio X Forza correggimi se sbaglio ( ti ripeto io non sono un esperto ).

perche la barca a vela va PIU FORTE al TRAVERSO che di POPPA..cioè a parita di velocita vento..se usi la PORTANZA esprimi piu energia che se semplicemente ti fai tirare dal vento..sopreso?

ù
Sicuro di non star parlando della velocità apparente del vento vista da una barca in movimento ? Direi che qui il discorso si ampia ...

Per cui penso proprio che piu pale hai, piu coppia hai, ma cala la velocità..

Quindi non hai più potenza a disposizione sull'asse... se la potenza è data dalla velocità di rotazione X la forza di torsione. Come hai detto tu stesso aumenta la coppia ma diminuiscono i giri.
Dai dati sperimentali che abbiamo effettuato sul nostro prototipo (grezzo) noi abbiamo un aumento della coppia con l'aumento delle pale e con pale di lunghezza 1 m riusciamo a arrivare a velocità nominale a 7 m/s mentre le pale classiche hanno bisogno di un vento di almeno 11,5 m/s .

Ho anche dubbi sulla durata nel tempo del cinematismo..mi pare molto sollecitato..

Beh ... il video mostra prototipi "casalinghi", aspettiamo di aver un prototipo con criteri costruttivi paragonabili a quelli industriali per avere una effettiva veridicità dei dati.


Potrei anche darti ragione sul fatto che la forza di resistenza può essere anche inferiore della portanza, ma il momento di maggior portanza della pala è sicuramente posto in un punto lontano ( con un braccio più lungo => maggiore coppia) e (forse, dimmi tu) coincide che nello stesso punto la pala opposta si trovi nel punto di maggiore resistenza ma con braccio vicino allo zero ( quindi minore influenza)...

Purtroppo, come ti dicevo, non sono esperto... posso solo dire che i risultati sperimentali sono incoraggianti, un professore di Meccanica (dell' UNICAL) si espresso favorevolmente alla continuazione della sperimentazione ma non ha garantito che essa funzioni a prescindere ( i calcoli non sono affatto semplici) e una azienda sta investendo nell'idea.
Magari è tutto un flop e non sarebbe il primo...

Prendo atto che non sei convinto... forse hai ragione, tanto vale aspettare dati più precisi

[marcober]

... il braccio quando la pala oppone resistenza tende a 0 ( si avvicina all'asse principale) mentre la pala opposta è al massimo dell'estensione e quindi massima coppia braccio X Forza correggimi se sbaglio ( ti ripeto io non sono un esperto ).

il braccio tende a zero..ma hai semrpe lo stesso braccio da muovere in verticale..col suo peso. ergo ASSORBE energia
E anche se è "di taglio" non ha attrito zero nell'aria..e siccome ruisale per la lunghezza dell'ase minore dell'ellissi..non lo fa per "grazie divina e volontà della Nazione"..ma sottraendo energia alla pala che spinge.
In un eolico orizzontale..spingono sempre tutti..non hai punti "negativi".

Sicuro di non star parlando della velocità apparente del vento vista da una barca in movimento

Assolutamente si...la velocita delle imbarcazioni si misura in nodi, cioe miglia nautiche..cioè il riferimento è la massa d'acqua su cui galleggiano..non in relazione al vento apparente dentro cuo navigano..MA proprio sommando vento apparente a quello reale l'andatura la traverso è cosi veloce rispetto a quella di poppa, che sfrutta solo la resistenza della vela nel vento reale e quindi puo essere la massimo pari a quella. Il record dela vela è circa 60 nodi al traverso con 25 nodi di reale...l'appartente è ovviamente 60..la somma vettoriale dei due crea la portanza che la vela sfrutta.

La pala eolica fa la stessa cosa...diventa efficinete perche ha anche una componente apparente che crea portanza..una spinta molto superiore alla resistenza..per m2 di superficie
D'altra parte per volare con la sola "resistenza"..cioe con profilo alare piatto o simmetrico..servono velocita elevate e incidenza adeguata--mentre se sfrutti portanza, anche un alinate a 40 nodi sta su mezza giornata in un vento apparente di salita con rateo quasi nullo (aria calda che sale in assenza di vento reale)

Come hai detto tu stesso aumenta la coppia ma diminuiscono i giri.

E beh..ma tu dicevi che piu pale=meno coppia ..capisci che come promoter del "sistema" non sei molto credibile

noi abbiamo un aumento della coppia con l'aumento delle pale e con pale di lunghezza 1 m riusciamo a arrivare a velocità nominale a 7 m/s mentre le pale classiche hanno bisogno di un vento di almeno 11,5 m/s .

ogni pala ha il suo range migliore..vedi sotto




che di scelga la pala in base al sito mi pare ovvio...dove il vento è scarso nessuno mette pale grandi..al massimo si mette qualche giocattolino verticale..ci sono delle pale tipo Savonius che hanno P nominale a 7 m/s e ingggio a 3-5 m/s...poi a velocita superiori ovvio, la resa cala..come sarebbe per la vostra.
E quindi il tema torna ad essere..fanno meglio delle Savonus-Darreius note da tempo?
Da vedere..tutte le verticali, compresa la Vs..hanno un certo Consumo di energia per "riposizionarsi"..la vs ne usa meno? puo darsi...ma dove il vento vero c'è..ovvio, si usa un orizzontale.

Anche una Darreius presenta la pala "di taglio" quando essa è parallela alla direzione del vento (2 volte al giro) ..e 2 volte sta "di fronte" al vento...e poi per altri 356 gradi lavora di bolina..con una velocita di vento apparente non nulla

La vs , mi dici, lavora per resistenza..io dico che è vincente la portanza...visivamente , per fare un parallelo, vedo la stessa differenza fra questo

e questo




Ovvio..se hai mezzi limitati, costruisci il primo...se vuoi efficienza..usi il secondo.
Poi..ilprimo se lo fai in carbonio è piu leggero e guadagni 1% di efficienza? ok..e risolvi?

pero aspettiamo i dati di qualche universita che la testi ...sempre si impara.

Di certo il brevetto non dice nulla..ne che sia valido, ne industrializzabile..i cassetti sono peni di brevetti che non funzionano

[alemassimo00]

Penso di aver capito bene cos'è la velocità apparente del vento: sommatoria vettoriale del vettore vento (reale) con il vettore velocità della barca cambiato di segno...
Conosco anche bene l'impiego delle diverse pale e le curve di efficienza in base alla velocità del vento... ormai mi sono fatto una cultura al riguardo :-)

Sulla coppia ho detto una inesattezza è vero ... dai dati sperimentali sul nostro prototipo aumentando il numero di pale ( o l'area delle singole pala) abbiamo un aumento della coppia a parità del numero di giri, questo lo affermo sulla base di misurazioni effettive.

Anche sul "problema" del braccio in risalita ci sarebbe molto da discutere, dipende molto dal prototipo a cui ci si riferisce, abbiamo fatto diversi ragionamenti sulla scomposizione delle forze aerodinamiche sul braccio e la direzione della pala ma è difficile anche spiegare il tutto qui soprattutto contando che siamo in uno scenario in 3 dimensioni.

Hai ragione quando dici che il brevetto non è garanzia di efficienza, e infatti ho messo le mani avanti già dal primo post... non ci rimane che aspettare...
Comunque una discussione interessante... grazie per il tuo tempo.

[Tordesillas]

Grazie Alemassimo per il riferimento al brevetto; può darsi che non sia aggiornato? Perché lo status appare A1*, domanda di brevetto.
Gli ho dato una scorsa veloce, per cui magari è già spiegato lì, ma per pigrizia lo chiedo direttamente a te: il movimento delle pale che chiami "oscillazione", è un movimento alternato? Ossia, il moto delle pale relativamente ad altre parti della macchina, si inverte periodicamente? Dai video non lo capisco, ma mi sembra di sì.

Sono molto colpito dalla estensione della lista** di Paesi attenzionati:
AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, JP, KE, KG, KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PA, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW.
African Regional Intellectual Property Organization (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
Eurasian Patent Organization (AM, AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ, TM)
European Patent Office (AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR)
African Intellectual Property Organization (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG).





T
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*: IB2015059500 A SYSTEM WITH ORBITING SHAFT FOR CONVERTING ENERGY
**: https://patentscope.wipo.int/search/...tab=PCT+Biblio

[alemassimo00]

Il brevetto è stato approvato ma sarà pubblico solo da giugno.
In merito alla domanda tecnica...
Le pale non invertono la loro rotazione intorno al loro asse, ruotano sempre mantenendo la loro velocità angolare uguale a quello che loro hanno sul l'asse principale ( trasmissione)...
Può dare una occhiata a questa pagina dove viene mostrato il particolare costruttivo di un ingranaggio relativo ad una pala ( o una coppia di pale), gli ingranaggi servono solo a sincronizzare...

Generatore eolico asse orbitante: Un dettaglio costruttivo dei prototipi visti.

Questo è solo un metodo costruttivo, ce ne sono molti altri... bisogna adesso capire quello che ha meno sollecitazioni/attriti.
Teni presente che non è stata brevettata una pala eolica ma un il principio di funzionamento.

Grazie per l'interesse.



T
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*: IB2015059500 A SYSTEM WITH ORBITING SHAFT FOR CONVERTING ENERGY
**: https://patentscope.wipo.int/search/...tab=PCT+Biblio[/QUOTE]