Motore a pannello solare termico .

[experimentator]

Pannello termico solare circolare , oppure motore a pannello solare.

Salve .
Pensando a come potrebbe essere sfruttabile l’energia solare a bassa temperatura ho pensato a questo sistema che utilizza dei pannelli solari disposti in maniera circolare.
Il problema del perché una pannello solare termico venga confinato solo nel riscaldare un pò di acqua a temperatura di 60-70 C , e perché non si possa ricavare lavoro mediante un motore a combustione esterna , consiste nel fatto che la resa energetica di un motore termico tipo stirling non sarebbe molto alta se generato a temperature cosi basse.
Ho pensato perciò ad un altro sistema , cercando di ridurre gli attriti e quindi senza pistoni o turbine.
Mi spiego subito , se guardiamo la figura , questo pannello solare circolare è suddiviso in 8 sezioni ,ognuna staccata ed indipendente dalle altre tranne che con la sezione diametralmente opposta con cui è collegata tramite un tubicino.
Prendiamo per esempio la sezione n .5 , questa è in comunicazione con la sezione n.1 ,.
La sezione n. 6 è in comunicazione con la n.2 , e cosi via.
Allora cosa succede se io riempio di un liquido la sezione n. 5 , sino alla tacca obliqua e cosi via le altre sezioni sino alla n.8.
Riscaldando con i raggi solari la metà in basso del pannello , la temperatura di 50-60 gradi la pressione dei vapori generati, spinge una quantità di liquido a spostarsi dalla sez. 5 alla 1 , e cosi dalla sez. 6 alla 2 .
Le sezioni 1 e 2 diventeranno più pesanti e faranno ruotare questo pannello termico .
I pannelli 1 e 2 si posizioneranno in basso mentre 5 e 6 in alto .
I pannelli 1 e 2 essendo riscaldati dalla luce solare diverranno più caldi dei pannelli 5e 6 i quali nel frattempo si saranno raffreddati , e quindi la pressione dei vapori spingerà questa volta il liquido a fluire verso i pannelli 5 e 6 che diverranno più pesanti e ruoteranno di nuovo verso il basso .
Insomma questo sarebbe un motore termico a combustione esterna , ma funzionante grazie alla forza di gravità , in quanto consiste nello spostare masse di acqua da un livello più basso ad un livello più alto.
?

[Elisabetta Meli]

IMHO,
Coperti 7-8-1-2
Iniezione da 6 su 1 ; 5 e 4 su 2
Discesa fluido da 7-8 su 3

1 si carica da 6
2 risulta mezzo caricato da precedente iniezione in posizione 1.
2 si continua a caricare da 4 e 5 e passa in posizione 3
Passato in posizione 3 riceve da 7 e 8
Passato su 4 inizia a caricare su 2
In posizione 5 continua a caricare su 2 ( 1° stallo )
In posizione 6 carica 1 ( 2° stallo )
In posizione 7 è in ( 3° stallo ) fino al punto di pendenza in cui carica 3
Passato in 8 si svuota portando tutto il contenuto su 3
Tutto gestito da un mozzo centrale fisso che convoglia i fluidi nelle rispettive sezioni tramite delle luci di apertura programmate nei sensi di deflusso ed apporto ( calcolare gli angoli di apertura e chiusura delle varie fasi )
Il problema potrebbe essere la giunzione tra mozzo centrale e ruota su cuscinetti per la tenuta stagna.
Posizione non verticale.

Da provare, ma non credo che possa erogare molto in termini di potenza.
Forse sottile e leggero potrebbe ottenere delle buone velocità con dosi appropriate di liquidi.
La tua proposta mi sembrava troppo bilanciata ( più stalli possibili credo )

[experimentator]

Ciao Elis.
Be la potenza come puoi ben capire dipende dalle dimensioni del pannello in quanto assorbi calore in base alla superficie esposta al sole .
Quindi supponiamo, un pannello di un metro quadro assorbe teoricamente 1 kwh. La resa teorica del calore assorbito è del 80% , quindi
0.800 kwh .

Ma io ho pensato di costruire, tanto per iniziare, un pannello del raggio di 1 m e quindi diametro 2 m , quindi la potenza aumenterebbe in base al raggio del pannello . Ma si possono costruire anche dei pannelli con raggio maggiore , 2 - 4 m .

Certo il pannello deve essere sottile, 1cm circa, per essere veloce.

Un'altra cosa tra un pannello e quello opposto non vi sono complicate valvole che possono guastarsi ma sono semplicemente collegati con un tubicino, e non enterferisce non la rotazione .
Ho provato in piccolo a cotruire due pannelli per prova e ti faccio vedere qualche foto per avere un idea. Ciao.
P.S.
Il progetto è libero da brevetti chiunque lo può replicare . Saluti, datevi da fare.

[experimentator]

Per meglio capire il funzionamento del sistema guardiamo la figura sotto.
Il pannello di sutto n 5 ,viene esposto ai raggi del sole e quindi ragiunge una temperatura superiore al pannello di sopra n 1.
Il liquido contenuto nel pannello inferiore , a causa della pressione , viene spinto verso l'alto entrando nella intercapedine .
Questo spostamento di liquidi, fa aumentare il peso del pannello superione, il quale quindi viene spinto a ruotare per ristabilire il
baricentro ,infatti il pannello inferiore è diventato più leggero .
Quindi seconda fase il pannello n1 , ora si trova in basso essendo più pesante, mentre il pannello n. 5, si trova in alto.
In basso vi sono i raggi del sole che riscaldano il pannello n, 1 , aumentando la temperatura e la pressione del liquido e spingendo questa volta
il liquido a spostarsi verso il pannello n.5 più in alto.
Tra i due pannelli vi è solo un tubicino di raccordo, non vi sono valvole .

[experimentator]

Ciao Zag.

Ma fammi capire , è la pressione dei vapori che spinge il liquido verso sopra , pannello 1 ? O sono i vapori che passano attraverso il tubicino ?

[renatomeloni]

Salve Prof.
Viste le foto del post 3, hai già fatto dei test o sei in procinto??
Saluti

[Mr.Hyde]

ciao Zag, idea brillante, ma mi chiedevo ... non ho capito 2 cose .. 1- il liquido, per passare da un settore all'altro, avra' bisogno di un delta P superiore alla pressione che il solo liquido crea in risalita nella cannetta di comunicazione( quindi aumentando il diametro deve aumentare il deltaP?? ) ... 2- dentro ai settori oltre al liquido c'è anche un gas? ...aria? azoto? cosa? ... grazie per le delucidazioni da Francy

[experimentator]

Salve.
Si ho fatto delle prove costruendo di piccoli pannelli trasparenti come quelli mostrati nella foto.Ancora non ho costruito il pannello circolare completo , in quanto lo vorrei fare un pannello grande, raggio 1 o 2 m .Ma ho provato con due pannelli collegati con un tubicino .
In pratica il pannello solare che viene esposto al sole aumenta la temperatura interna e quindi anche la pressione , rispetto all'altro pannello che rimane in ombra. Questo fa si che una parlte del liquido viene spinto verso il secondo pannello , facendo aumentare il peso.
Io ho utilizzato della semplice acqua , ma il sistema diventa più efficiente se si utilizza dell'acetone che ha una t.e. di 55 C.
Espongo sotto un'altra foto più esplicativa. Per chi volesse provare il sistema , fatelo senz'altro è libero da brevetti.
Tenete presente che è importante che il sistema sia a tenuta ermetica , se no il liquido fuoriesce .

[renatomeloni]

Si potrebbero fare dei test, inserendo etanolo come liquido e creando il vuoto all'interno dei vari triangoli 1-5 / 2-6 ecc. stile tubi HP per intenderci. Penso raggiungerebbe velocità sicuramente più elevate.
Solo che a livello hobbistico è un tantino difficile da fare
Ci potrebbero però essere problemi di equilibratura del rotore e di stallo da determinate velocità di rotazione in su, causate dalla forza centrifuga, non penso quindi che si possano raggiungere grandi velocità di rotazione.
Parere personale chiaramente!!!
Come tutte le invenzioni è da testare sul campo, osservando ciò che accade.

Saluti

Dimenticavo i triangoli trasparenti captano pochissimo!!! Perlomento occorre veniciare di nero il lato posteriore, meglio ancora se all'interno vi è un foglio di "Tinox"

[experimentator]

Ok Renato.

Quoto quello che dici . Avevo pensato a mettere un foglio di alluminio riflettente . Cosa ne pensi ?

Per quanto riguarda i liquidi potrebbe essere una miscela di due liquidi , ad esempio acetone ed alcool etilico o metilico , in modo che uno dei due componenti evopara facilmente e fornisce pressione , mentre l'altro viene spinto nell'altro scomparto .

Secondo il mio parere , il sistema deve essere bilanciato all'inizio del processo, mettendo la stessa quantità di liquido in tutti gli scomparti. Dopo sarà il calore a trasferire il liquido dove necessario, creando un gradiente di peso in base al calore assorbito.

[renatomeloni]

Salve Prof.
riflettente no!! dev'essere nero opaco se si vuole scaldare il liquido velocemente!!
Inoltre occorre realizzare tutti i triangoli perfettamente identici e dello stesso peso.
Questo però non basta ad equilibrare perfettamente il rotore, operazione che inizialmente va fatta senza liquido, ma non preoccuparti c'è un sistema semplice, per fare una buona equilibratura fai da te a costo quasi zero. Appena riesco posto qualche foto della mia equilibratice fatta in casa.

Saluti

[Elisabetta Meli]

Concordo per il fondo nero, che al sole assorbe calore ed all'ombra lo dissipa.
Sicuramente sul fondo, sarebbe da provare anche sul fronte.
Fondamentale è capire il tempo impiegato dal liquido per passare in parte da uno stadio all'altro e quanto ne passa nel tempo e con quale curva.
Questo consente di dimensionare correttamente lo spessore ed il peso del tutto.
Mi spiego, nel 1° secondo passa 1gr, nel 2° '' passano 4 gr nel 3° '' passano 16 gr e poi ? incrementa sempre o decrementa.
Inoltre la distanza temporale è di 1'' di 15'' o di 1'
Se fosse 1' converrebbe farlo molto pesante, se fosse 1'' converrebbe leggero, ragionando successivamente su moltiplicatori di giri etc.

[experimentator]

Bene , sul bilanciamento del sistema concordo che deve essere fatto a priori prima di mettere il liquido.
Il liquido verrà aggiunto dopo, bilanciando ogni settore con il settore opposto, perchè il principio è proprio quello di creare una differenza di peso , grazie al calore.
La parte calda peserà di meno della parte fredda, sia per l'espansione termica del liquido , sia per il trasferimento di liquido nel settore opposto.
Poi facciamo un fondo di assorbimento nero , ma con un vetro semiriflettente all'inizio , in modo che i raggi solari entrando non vengano più riflessi fuori, ma rflessi all'interno , in modo che la radiazione solare sia totalmente assorbita.
Io credo che non ci siano dei punti morti o di stallo. Lo stallo si verificherà quando non ci sarà luce, la sera.
Ma il giorno dopo quando il sole riscalderà la parte in basso , più pesante , una frazione di liquido sarà spinta in alto ed il ciclo rotativo riprende. Il ciclo rotativo , non sarà molto veloce in quanto il pannello deve avere il tempo di riscaldarsi, per questo io sarei propenso di costruire almeno dei pannelli di due metri.
I settori possono essere anche 16 , anzichè 8 , che ho descritto prima .

[Elisabetta Meli]

Cerco di ragionare su come si possa utilizzare la tecnica dei concentratori parabolici o lineari o in questo caso ' a spicchi ' creando un punto focale senza necessità di inseguimento nei 180° inferiori, al posto dell'assorbitore nero posteriore.
E come possano gli altri 180° coperti far convogliare i propri raggi in un punto focale anteriore per poter recuperare il 50% di potenza utile.
Se si riuscisse inoltre a confinare il fluido in uno spazio ristretto in cui vengono convogliati tutti i raggi solari ( chiamiamola zona della buccia ), otterrei il vantaggio di innalzare velocemente temperatura e quindi pressione.
In fase di discesa, al contrario, se si potesse fare percorrere al fluido tutta l'altra area non riscaldata precedentemente dal concentratore otterrei una dissipazione notevole poichè passerebbe da una zona potenzialmente non riscaldata.

[renatomeloni]

Equilibratrice

@Zagami
Forse per i test sarebbe opportuno fare prima un prototipo in scala 1:10, è più semplice ed economico.
Riguardo l'equilibratrice la si può realizzare con dei micro cuscinetti prelevati da vecchi hard disk montati su dei supporti a "V", fissati ad una barra filettata a passo fine, che ruota su un dado fissato sulla base di un supporto ad "U"
Queste le foto di quella che ho realizzato per equilibrare il volano della mia cippatrice 2.0 .
In caso di squilibrio l'asse si fermerà sempre nello stesso punto, rivelando che la parte bassa è più pesante in qul punto preciso. Basterà aggiungere dei piccoli pesi nella parte superiore per bilanciare la ruota.
Richiede un pò di pazienza ma fa un buon lavoro





Saluti

[experimentator]

In fase di discesa, al contrario, se si potesse fare percorrere al fluido tutta l'altra area non riscaldata precedentemente dal concentratore otterrei una dissipazione notevole poichè passerebbe da una zona potenzialmente non riscaldata.

Infatti Elisabetta , mi hai preceduto. La forma del pannello triandolare è fatta apposta in quel modo con la barriera di ritenzione .
Guardando le fasi successive della rotazione (pannelli 7 e 3 ), si vede che il liquido rimasto nel pannello caldo , ora ruotando tende a spostarsi nella zona centrale a punta.
Questo implica che il pannello 3 peserà di più, mentre il pannello 7 diminuirà il suo peso per effetto della leva che è più corta, essendosi il liquido spostato a centro .
Ancora più evidente , diventa questo nel pannello 8 e 4 , che descriverò la prossima volta .

Anche il recupero del 50 % della luce solare del pannello in ombra è previsto con degli specchi riflettenti , che rflettono in basso e concentrano nella metà inferiore. Ma questo è un discorso più in la da venire. Ora ci interessa il meccanismo di funzionamento.




iL pannello solare subisce varie fasi durante la rotazione . Nel disegno sotto viene mostrato come presumibilmente dovrebbe apparire il pannello nella fase 4 -8

[Mr.Hyde]

ciao raga , io sono ancora fermo sul trasferimento del liquido in questione da un vaso(spicchio) all'altro .nel senso che ...se la ruota ha 2 m. di diametro , ammettiamo che l'altezza del tubo di comunicazione/trasferimento sia 1,6 m (tra battente inferiore ed altezza uscita vaso superiore) , ammettiamo poi che il liquido sia H2O, e sapendo che 10,33 m. di acqua corrispondono a 1013 mbar.... 1,6 m. saranno 157 mbar di delta P per essere all'equilibrio. per superare l'equilibrio e quindi far entrare acqua nel vaso superiore, il delta P reale dovra' essere maggiore del valore calcolato teoricamente, influendo sul tempo di travaso . bisognerebbe vedere quali liquidi e gas inserire, per avere un valore minimo di differenza pressione intorno ai 0,2 bar tra uno spicchio e l'altro .. o no?

[experimentator]

x Hyde.

Be , ho già detto che l'acqua non si presta bene per tale esperimento , iin quanto bisognerebbe innalzare la temp. vicino a 100 C, ma potrebbe anche funzionare , però ci vuole più tempo in quanto dovrebbe assorbire più calore . Se il sistema assorbe più calore puo vincere la pressione teorica da te prevista di 157 mbar.
Ma io preferisco usare una miscela binaria di liquidi , in modo che uno dei componenti più volatile raggiunge più facilmente la temp. di ebollizzione che corrisponde ad una pressione teorica di una atmosfera e quindi superiore alla pressione di 157 mbar, spingendo il liquido rimasto , poco volatile , in alto creando en. pot.
Cosa ne pensi ?
Bisognerebbe provare il sistema , con un pannello solare completo. Io ho provato solo due sezioni , ma il concetto di base non cambia .
Come diceva Renato , è difficile a livello hobbistico realizzare dei pannelli a perfetta tenuta stagna .
Se ci fosse qualche Ditta interessata, in grado di realizzarlo , si potrebbe provare la cosa .
Ma come si sa in Italia non esiste ricerca ed innovazione e tutto viene delegato nelle mani di appasionati ed hobbisti come noi.
Saluti.
Zag.

Per completare lo schema di questo motore circolare io direi che approssimativamente dovrebbe funzionare cosi.
Purtroppo non posseggo un programma di grafica , ma mi aiuto con excel.
La parte bassa del pannello vene riscaldata dal sole e spinge parte del liquido verso l'alto del pannello opposto , provocando la rotazione del pannello termico per forza di gravità , in quanto il pannello cerca di ristabilire il baricentro .
Il trasferimento di liquido avviene sino a quando si stabilisce un equilibrio tra la pressione del pannello caldo e quella del pannello freddo.

[nll]

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[sonny63]

Ciao.
Si potrebbe ipotizzare l'utilizzo di fluidi diversi dall'acqua magari ad una pressione inferiore a quella atmosferica, così da abbassare la temperatura di vaporizzazione.
Qui alcuni dati sulle temperature di vaporizzazione...........Grafici temperatura di ebollizione.

Ricordo un esperimento scolastico: all'interno di un recipiente in vetro costituito da 2 ampolle collegate da un tubicino lungo circa 15 cm era contenuto dell'acool (non ricordo il tipo) sotto vuoto spinto
Tenendo in mano una delle due ampolle il solo calore della pelle bastava a far "bollire" il fluido che evaporando si condensava nell'altra ampolla....... Tanti anni fa (sigh)
Buona sperimentazione

[Mr.Hyde]

ciao sonny,infatti nel caso dell'acqua dobbiamo scendere ad almeno 160 mbar (o 120 mmHg)(assoluta) per farla bollire a circa 54-55 °C ,tempo fa' ho ripreso l'ebollizione dell'acqua a 55°C DSCN0149 - YouTube quella che vedi nella beuta è acqua bidistillata, dentro ho messo della pomice in pezzetti, per omogeneizzare l'ebollizione, aumento o diminuisco il vuoto chiudendo o aprendo una valvola, posizionata sulla pompa da vuoto, in comunicazione con l'atmosfera. Comunque se il pannello dovesse contenere solo il liquido ed il suo vapore, di notte scenderebbe bruscamente di pressione, ed all'esterno del pannello su ogni cm2 grava una forza di circa 1 kg, non vorrei mai che implodesse

[experimentator]

L'idea mi sembra buona , ma secondo me il punto critico è la velocità di rotazione .
Se gira troppo velocemente non assorbe abbastanza calore per espandersi. Bisognerebbe calcolare esattamente quale potrebbe essere la velocità di rotazione ideale , ma comunque non dovrebbe essere molto alta , ma circa un giro al min.
Quale potrebbe essere il rendimento termico di tale sistema ? Veramente non saprei dire . Come si dovrebbe calcolare?

No Hyde , non credo che conviene fare i vuoto all'interno di questi pannelli , in quanto credo essendo sottili, si risucchierebbero.
Conviene mettere un componente molto volatile .

[Al Mizar]

... Be la potenza come puoi ben capire dipende dalle dimensioni del pannello in quanto assorbi calore in base alla superficie esposta al sole .

... la potenza aumenterebbe in base al raggio del pannello .

Non ho capito se la potenza dipende dalla superficie esposta al sole, o dal raggio del pannello.

[experimentator]

Ma come Maz , non l'hai capito ?

Mi dispiace per te, ma io non ci posso fare niente.

[Al Mizar]

Oh sì che potresti farci qualcosa, per esempio potresti dire chiaramente se secondo te la potenza dipende dalla superficie esposta al sole, o dal raggio del pannello.

[Mr.Hyde]

a me sembrava chiaro , piu' superficie ,piu' energia in gioco, quindi automaticamente piu' raggio equivale a piu' superficie ... sono d'accordo con tonino , il punto critico penso sia la velocita' di rotazione , ma ancora bisogna trovare i liquidi idonei

[experimentator]

Visto Maz?

Hyde ti ha spiegato chiaramente la cosa .Ci voleva tanto ? Ti ricordi qual'è la formuletta per trovare la superficie del cerchio di raggio r ?

Hyde hai ragione tu e Tonino infatti questo sistema ha dei limiti ma il conceTto è valido.

Ma mi chiedo non esiste nessuna Ditta interessata a fruttare tale tipo di invenzione? Si potrebbe pensare ad un sistema più efficiente per ricavare energia elettrica anche da pannelli solari a bassa temperatura .
Come mai nessuno ci ha pensato ? Esiste anche una invenzione ancora più evoluta di questa , da cui sono partito , con un alta resa termica .
Ma siamo nel forum energie rinnovabili ? Ma le ditte serie che si occupano di energie ninnovabili ci sono ?
O ci siamo solo persone che si scambiano parole tanto per parlare ?
Le Ditte non si occupano più di sperimentazione ed innovazione ? O si occupano solo di comprare dei pannelli in Cina e rivenderli in Italia?

[Yuz]

Questa invenzione è già al camposanto in compagnia dello Stirling e del Brayton.

Mulini termici

[experimentator]

In che senso spiegati meglio .

Hai fatto degli esperimenti in proposito ?

Saluti.

[Yuz]

In che senso spiegati meglio .

Ma hai cliccato sul link al mio precedente commento?
Lì troverai tutte le spiegazioni.