accumulatore di energia tramite volani

[serman]

sembra la copia del progetto pirelli. Infatti il rotore appare come una matassa di filo sottile avvolta su un rocchetto destinata a polverizzarsi in caso di breakdown del rotore senza sparare proiettili in giro.La descrizione appare decisamente generica. Ottenere finanziamenti per progetti "green" oggi non e' difficile ma costruire qualcosa di concreto e vendibile e' un'altra cosa.Staremo a vedere .....

 

[mariomaggi]

serman,
dubito che quel volano potesse accumulare 20 kWh.
L'unico costruttore al mondo che finora ha prodotto alcune migliaia di supervolani (da 800 mm di diametro) con cuscinetti magnetici, garantisce il buon funzionamento anche durante terremoti fino ad un certo grado, e la fermata senza danni del rotore monoblocco in acciaio, qualora venga a mancare l'elettronica di controllo.
Ciao
Mario

 

[serman]

Non sono in grado di recuperare i dati di quelle prove che sono rimasti alla Pirelli ma sono abbastanza sicuro che quel valore di energia era stato quasi raggiunto nel prototipo.I cuscinetti magnetici erano stati scartati perche necessitavano a loro volta di energia elettrica a prova di black out perche una mancanza di campo avrebbe portato alla immediata distruzione del volano.Con l'olio il problema non c'era perche era pressurizzato da un sistema pneumatico con serbatoio di riserva.Alla fine hanno prevalso ragioni di costo perche l'accumulo a volano offriva solo vantaggi in termini di ingombro rispetto ai classici accumulatori ma era nettamente piu critico sotto il profilo della sicurezza e decisamente piu costoso.La progressiva riduzione delle potenze richieste dai centri Edp ha ha poi tolto molte motivazioni a proseguire ulteriori ricerche almeno per applicazioni sugli Ups.Vale poi una considerazione incontrovertibile che qualunque sistema meccanico ha un'affidabilita inferiore di un analogo sistema statico.

 

[Elisabetta Meli]

@Serman, avrebbe dovuto avere un diametro di circa 130 cm per accumulare 20kWh a 80.000 RPM pesando 10Kg.
Nessuno ha mai pensato ad una coppia di volani di pari capacità in controrotazione posti uno inglobato nell'altro.
In caso di incidente l'energia dei due, raggiunto il contatto, non dovrebbe parzialmente annichilire distruggendoli ?

 

[serman]

Non credo che sia meccanicamente fattibile comunque dove sarebbe andata tutta l'energia, probabilmente in un bel botto che avrebbe distrutto il contenitore....


Aggiungo : perche parli solo di diametro ? se usi un cilindro puoi giocare su due dimensioni diametro e altezza in migliaia di combinazioni.

 

[lucusta]

serman,
dubito che quel volano potesse accumulare 20 kWh.

il volano della patriot poteva dare 15" a 300Kw, quindi piu' o meno 1.25Kwh; poteva accumulare quest'energia in frenata e dalla turbina, ma la gran parte in frenata, dove un veicolo del genere puo' sviluppare una potenza di un miliaio di Kw (rallentare una massa di circa 800Kg da 300km/h a circa 100km/h in meno di 2 secondi)... piu' o meno in una frenata del genere si ha a disposizione 1Kwh (meno, molto meno considerando i rendimenti ed il fatto che la funzione primaria e' frenare, quindi molta energia la dissipano i freni veri e non viene recuperata)...
pur considerando che non si azzerasse l'intera quota d'energia cinetica, ma solo 1/3, son sempre e solo 3 o 4 Kwh.
20Kwh son tanti...

In caso di incidente l'energia dei due, raggiunto il contatto, non dovrebbe parzialmente annichilire distruggendoli ?

la chrysler censtino' il progetto patriot dopo l'esplosione di un volano (ed ho scritto sopra che non doveva immagazzinare poi cosi' tanta energia cinetica)... erano blindati in un'armatura multistrato in titanio e compositi, calcolata in modo da poter resistere ad un'eventuale esplosione.
a quanto ricordo c'era una foto del laboratorio; c'erano solo i muri maesti in piedi (quei bei capannoni industriali alti una decina di metri... non c'era piu' nemmeno il tetto!).
in una postazione fissa puoi fare un bunker sotterraneo che ti eleva lo standard di sicurezza, ma non l'affidabilita'...

 

[serman]

Errata Corrige !Ho trovato alcuni foglietti di vent'anni fa relativi al progetto Pirelli. L'obiettivo era dare 10 ' di autonomia ad un gruppo da 20 Kva ( cosphi 0,8) quindi servivano 16 kw x 10' = 2,5 Kwh e non 20 Kwh come ho citato nel messaggio. (Sorry alla mia eta' capita, i neuroni scappano .....)Comunque confermo che non eravamo lontani dal target quando il progetto aborti'

 

[Elisabetta Meli]

Visto che ne dico tante ( di fesserie ) ne aggiungo un'altra.
Un volano toroidale giroscopico il cui interno sia costituito da un liquido, non acqua, mi viene in mente per ora solo il piombo fuso.
Ecco l'ho detta :bored:.

 

[SE-POL]

Mi permetto di dare una risposta molto semplice, una massa liquida non dà nessun contributo alla resistenza meccanica di un volano, l'equivalente in massa di un materiale solido di elevata resistenza meccanica dà invece il suo considerevole contributo.

 

[richiurci]

forse intendeva un liquido pesante con apposite paratie che lo mettano in movimento solidale con l'involucro esterno.... in caso di disastro non farebbe i danni di schegge solide.
Non certo piombo fuso però, altrimenti ai danni si aggiungerebbero ustioni e incendi! Neanche mercurio...troppo velenoso...

 

[Elisabetta Meli]

Intanto grazie per i vostri contributi e per i mancati reoccupato: insulti.
Mie considerazioni: una massa liquida raggiunta una predefinita rotazione assume lo stesso moto inerziale di una massa solida, se priva di atmosfera inoltre porta il punto di fuzione a T più basse (Pb 327,46° ad 1 atm)
Ma esistono leghe eutettiche stagno piombo che raggiungono punti di fuzione a 183° ad 1 atm.
Ho voluto prendere il piombo come riferimento per la sua conosciuta elevata densità e per la bassa T di fusione, due elementi utili al fine preposto.
Una massa liquida ha la propensione alla dispersione emulsionante a mio avviso meglio controllabile con involucri contenitivi rispetto ad una massa solida, soprattutto se, potrebbe essere questo il caso, congiunti ad eventuali refrigeranti di contenimento.
La struttura giroscopica è per evitare parzialmente interferenze e vibrazioni dall'esterno, cosa paventata come problema in molti test effettuati.
La forma toroidale è per consentire una distribuzione uniforme centrifuga del contenuto liquido del volano senza deflagrazioni dello stesso come accaduto con strutture solidali.
Comprendo che è ambizioso, e probabilmente antieconomico per piccole capacità, ma potrebbe essere un metodo ?
Immaginatelo come se fosse un piccolo nucleo planetario, una sfera tiepida con all'interno una piccola sfera di metallo fuso che ruota e che asseconda le potenziali variazioni di traiettoria.
Sarebbe da studiare bene anche il magnetismo come sottoprodotto!

 

[experimentator]

Mi chiedo che senso ha accumulare energia tramite volani? Intanto può essere limitato ad impianti fissi ed inamovibili, con il pericolo che durante un terremoto tutto vada scatafascio, con notevole pericolo per le cose e le persone.
Altro aspetto bisogna fornire sempre energia per mantenere la rotazione della massa rotante , che altrimenti rallenterebbe. Ottenere nuovamente energia elettrica bisogna collegarla ad un alternatore che dovrebbe fornire immediatamente energia, ma che non può fornirla immediatamente in quanto vi sono inevitabilmente dei tempi morti per attivare gli ingranaggi meccanici.
Non è più semplice allora sopperire alla carenza di energia con degli accumulatori di carica elettrica, che possono fornire energia immediatamente?
La trasformazione di energia da una fonte all'altra comporta inevitabilmente delle perdite quando si devono trasformare da da un tipo ad un altro. Per esempio trasformazione di energia potenziale o energia cinetica in elettrica, o energia termica in energia meccanica o cinetica. Le trasformazioni omologhe sono quelle a minor spreco a massimo rendimento. Un mulino a vento che trasforma l'energia di rotazione della pala eolica in rotazione della macina del mulino è a massimo rendimento, in quanto l'energia non viene trasformata da una forma ad un'altra. Per generare energia elettrica idem , gli elettroni debbono essere prelevati da una fonte primaria di elettroni , che sono le pile o batterie o accumulatori di carica elettrica.
Scusate questa mia intromissione, ma è da tempo che sento parlare di questi sistemi di accumulo di energia a volano, ma che li ritengo obsoleti o limitati solo a particolari applicazioni .

Per quanto riguarda la rotazione di una massa liquida proposta da Meli, anche questa non è esente da rischi e pericoli e pone ancora più problemi anzichè risolverli.

 

[Elisabetta Meli]

zagami comprendo le tue motivazioni, ma permettimi di spendere alcune parole in favore dei volani.
Il quantitativo di energia necessario per mantenerne il moto, raggiunta la velocità desiderata, e minima, serve solo per compensare gli inevitabili attriti, e molti progressi sono stati fatti in tale settore con risultati impressionanti in termini di durata del moto che può perdurare senza manutenzione per decine di anni ( io mi accontenterei di molto meno, anche un solo mese e forse è anche troppo).
La possibilità di prelievo è istantanea e non necessita di organi meccanici o altro, inoltre è modulabile molto velocemente in funzione della richiesta tanto che vengono utilizzati spesso come tampone nei grossi sistemi UPS.
La velocità di scarica (C), se paragonata ad una batteria è molto più elevata, P.E. una buona lifepo4 con coefficente C 25 pari a 2,4' mentre un volano può arrivare a cedere energia in 15'' ossia circa dieci volte più velocemente.
La profondità di scarica DOD per le batterie è un punto molto critico poichè diminuisce la vita utile degli elementi rendendo gradualmente meno capace l'accumulo e la potenza erogabile, cosa che nel volano è inesistente, puoi scaricare fino alla fine e non modifichi la vita utile del volano nè la sua capacità di accumulo.
Le trasformazioni inevitabilmente prevedono delle perdite, ma il mulino del tuo esempio non accumula ma trasforma direttamente, cosa diversa accade negli accumuli di qualsiasi natura, nel caso delle batterie è una trasformazione chimica utile ai fini dell'accumulo, per una successiva ritrasformazione chimica dall'accumulo in energia, una perdita c'è sempre pur se minima.
Le limitazioni ci sono, e sicuramente l'utilizzo stazionario è prediligibile per i volani.
La tecnologia è vecchia, risale ancor prima delle batterie, ma nutro grosse speranze sulla sua potenzialità per accumuli anche domestici.
I rischi ci sono in qualsiasi condizione e con qualunque accumulo, da valutare quale possa essere il minore, il mio esempio 'liquido' non saprei se possa rappresentare una soluzione ad alcuni problemi, di certo ne crea di altri.
Il volano come accumulo lo ritengo quello più ecologico, meno ingombrante e meno pesante in rapporto ad altri, ma c'è ancora molto da studiare per renderlo economicamente appetibile.

 

[Stregatto]

Scusate se intervengo solo ora; è da un pezzo che sto lontano.
Vorrei far notare che l'energia immagazzinata in un volano non può superare certi valori, perchè in caso di arresto per un guasto si trasformerebbe in energia termica, dunque in riscaldamento improvviso del volano, che si trasmetterebbe poi all'involucro.
Direi che un limite ragionevole è di 100 Wh/kg, che corrisponde a qualche centinaio di gradi di riscaldamento.
100Wh/kg è circa la capacità di una buona batteria al litio, che non ha bisogno di involucri blindati.

E poi c'è un altro punto, il fatto che un volano è un giroscopio, il cui asse si oppone a qualunque cambiamento di inclinazione; un'auto con un solo volano avrebbe un assetto rigidissimo. Bisogna usare due volani controrotanti. E comunque gli sforzi sugli assi dei rotori ogni volta che l'auto cambia l'inclinazione, per una buca o una salita, sarebbero enormi, forse eccessivi.
In conclusione io sono molto scettico che dei volani si possano usare su un veicolo in movimento. Ma la Volvo c'è riuscita..

 

[carrara_54031]

io ho sentito parlare di volani per l'accumulo di energia da oltre 30 anni a questa parte e so che alcune applicazioni siano state fatte, ma penso che si tratti di applicazioni fisse. nelle applicazioni mobili probabilmente i problemi di sicurezza imporrebbero costi aggiuntivi non indifferenti.
al di la delle tecnologie costruttive per resistere alle forze centrifughe che si generano, si aggiungerebbero costi anche relativi ai controlli periodici; non mi meraviglierei se venissero richieste radiografie periodiche sui rotori per verificare l'insorgenza di cricche o altro.
non capisco invece perchè non si possa immaginare un sistema ad accumulo di energia basato sull'impiego di aria liquida che peraltro darebbe numerosi vantaggi ed avrebbe numerose applicazioni per impianti fissi o mobili con numerose possibili differenti modalità di utilizzo per la generazione di energia.
indicativamente la quantità teorica di energia recuperabile da un kg di aria liquida è di circa 0,1 kwh/kg e la tecnologia di produzione, conservazione e trasporto è ormai così vecchia da sfiorare il secolo se ancora non lo ha superato.
ciao

 

[Solarfranco]

Mi intrometto.

Giorni fa ho letto che la beaconpower produce supervolani in assenza di aria,
con ottimi valori di immagazzinamento: 25 kwh - 100 kw, 4 kwh - 15 kw, ecc...
Sbirciando online i prezzi pare che siano sui 1500 $/kwh, purtroppo sul sito della beaconpower non li ho trovati.

La cosa che secondo me manca a questi supervolani è la mancanza di ricarica meccanica, in quanto per un volano
dovrebbe essere di ordinaria amministrazione...

 

[mariomaggi]

Solarfranco,

Sbirciando online i prezzi pare che siano sui 1500 $/kwh, purtroppo sul sito della beaconpower non li ho trovati.

ti sbagli di grosso! Per quel tipo di volani - che costano di certo oltre 100.000 $ - non troverai mai prezzi veri pubblicati online.

La cosa che secondo me manca a questi supervolani è la mancanza di ricarica meccanica

Con supervolani si intendono di solito quelli che ruotano a velocita' ben superiori a quelle delle normali macchine elettriche, dove e' quasi impossibile collegare un accoppiamento meccanico.

Anch'io molti anni fa consideravo i volani come oggetti superati, poi mi sono ricreduto e mi sono messo a venderli a livello professionale. Considero i volani ottimi per le applicazioni di elevata potenza (1.... 3 MW) che richiedono la continuita' immediata e assoluta, come per esempio si esige nei datacenter, negli ospedali e nelle grandi centrali telefoniche.
Sui veicoli non ce li vedo proprio, ci sono troppi problemi.
Ci sono dei supervolani che anche in caso di rottura dei cuscinetti o di terremoto si fermano naturalmente, con un movimento cicloidale smorzato da schiume apposite ammortizzanti.
Per i volani stazionari "piccoli" secondo me non saranno convenienti per potenze minori di 50 kW, ed avranno una capacita' non superiore ad 1 kWh. Per diventare competitivi bisogna pensare a produzioni annue di 100.000 pezzi, che equivale a circa 200 volte l'attuale produzione complessiva mondiale. Siamo ancora molto lontani, servira' un'azienda che abbia una filosofia simile a quella di Tesla Motors, che produca prima un supervolano a prezzi maggiori e nel frattempo punti alla grande serie.
Ciao
Mario

 

[mariomaggi]

Con la disponibilita' sul mercato di supercondensatori sempre piu' affidabili, stabili ed economici, si intravedono tempi duri per i volani, che tipicamente si usano in applicazioni stazionarie, con potenze solitamente tra i 100 kW ed i 3 MW, e con capacita' comprese tra 1 e 10 kWh. Essendo modulari, con i supercondensatori si possono realizzare sistemi personalizzati rispetto alle esigenze, mentre con i volani si e' molto legati alle caratteristiche non modificabili di un certo modello di volano. Supercaps, ultracapacitors, supercapacitors e supercondensatori sono diversi modi di chiamare lo stesso oggetto. Oggi giudico particolarmente i sistemi a supercondensatori per supportare i carichi elettrici durante la transizione dall'alimentazione da rete pubblica verso l'alimentazione da genset, senza la minima microinterruzione. Le taglie molto convenienti potrebbero essere quelle da 1 MW, con tempi compresi tra 10 e 30 secondi, quindi indicativamente da 3 kWh a 8 kWh. Cio' significa avere supercondensatori per una capacita' fino a mille Farad.
Ciao
Mario

 

[perestuk]

salve, scusate vado un po OT ma aprire una discussione apposta mi sembrava stupido, avrei una domanda: il rapporto peso e dislivello per produrre 1kwh di energia elettrica?.. riferito a un sistema meccanico di recupero dell'energia cinetica, per intenderci su questo principio: https://www.youtube.com/watch?v=I3N70D-C2HI&list=LLX1nGhbYWhUU0ov-qozwm1Q&index=2
..scusate il disturbo

 

[Elisabetta Meli]

Mumble mumble... il funzionamento è come se fosse un bacino idroelettrico, certo tarandolo bene, se produco, demoltiplico ed elevo il carico connesso, se consumo uso un meccanismo a 'frizione' o a 'variatore' e produco energia bilanciandola in base ai carichi connessi.
Le perdite potrebbero essere minime, ma occorre sapere i pesi e calcolare così il conseguente accumulo potenziale.
Arri mumble mumble...