Il più grande accumulo mai realizzato?

[Stream]

Ciao Mario secondo te la massa calcolata è utilizzabile nella realtà oppure sarebbe più fattibile un array?

 

[Al Mizar]

siamo sicuri ...
si immagina una sospensione magnetica?

Avevo gli stessi dubbi, carrara_54031; stavo solo cercando una forma più soft per esternarli.

"... se mi date le misure ve lo calcolo io ..."
Grande carrara! Lo fari io stesso, ma non so nemmeno da che parte si comincia; intanto quello che c'è di info è nell'articolo di Focus all'origine della discussione: http://www.focus.it/scienza/energia/il-treno-batteria-da-2000-km-h;
l' articolo di Le Scienze dal quale proviene la formula usata da Curious: http://download.kataweb.it/mediaweb/pdf/espresso/scienze/1974_067_6.pdf;
la formula: Emax = 1/2 (sigmaK /delta) ove Emax rappresenta la massima energia immagazzinata per unità di peso, sigmaK il carico di rottura a trazione e delta la densità.

...
ehm
...

L'articolo su Science, interessante e tutto, anche se è datato riporta cose che non sapevo, solo che immaginavo parlando di supervolani accennasse a qualcosa sulle forze giroscopiche, specie perché auspica di usarli per autotrazione, ma lo capisco lo spazio è poco, la materia vasta ... ma a un certo punto dice "... le turbine a gas devono essere alimentate con olio minerale", e qui mi perde, perché pensavo (veramente lo penso ancora) che le turbine a gas andassero proprio a gas.

AM

 

[Curious]

A parte quello scivolone direi che l'articolo sia interessante perché presenta differenti possibilità di utilizzo del volano. Essendo una rivista di divulgazione scientifica è normale che non approfondisca nello specifico i discorsi tecnici, per quello ci sono le pubblicazioni dedicate agli addetti ai lavori.

Cmq Science non è Le Scienze: quest'ultima è l'edizione italiana di Scientific American, mentre Science è un'altra rivista.

 

[carrara_54031]

i sistemi di ciclaggio di carico mediante sistemi di bacini a differenti quote, pompaggio in ore vuote notturne quando l'energia costa poco, meno della metà e turbinaggio nelle ore di punta quando l'energia costa molto, o in situazioni di emergenza per evitare il collasso della rete, quando l'energia non ha prezzo, non è proprio scadente, e per impianti grandi arriva al 72%.
comunque hanno bisogno di alcuni minuti per entrare in funzione, non sempre un ritardo di pochi minuti è accettabile e soprattutto questi sistemi non sono disponibili nelle vicinanze.
è vero che l'energia elettrica viaggia alla velocità della luce, ma c'è pur sempre un problema di sovraccarico delle linee di trasmissione quindi sarebbe opportuno che tali sistemi fossero ben distribuiti nel territorio.

 

[carrara_54031]

tornando al sistema del supervolano, mi sembra di aver capito che si tratta di un toroide, metallico, inserito in una camera toroidale col vuoto assoluto o quasi, sospeso e centrato nella camera in qualche maniera, verosimilmente con magneti permanenti disposti in modo opportuno.
ovviamente l'accumulo di energia è di tipo cinetico e si ipotizza che viaggi a 2000 km/h.
se teniamo presente che l'estremità delle palette delle turbine a vapore nello stadio di bassa pressione possono viaggiare a oltre 2000 km/h con un diametro del rotore di circa 3 - 4 metri e funziona benissimo, non mi preoccuperei dei problemi meccanici di un volano toroidale che mi pare si è detto che dovrebbe avere un diametro di diverse centinaia di metri, a parte i costi potrebbe funzionare bene.

 

[Curious]

Come ho già detto la forma toroidale è stata ipotizzata in questo topic per cercare di utilizzare le formule adatte al volano per valutare grossolanamente un sistema che non è un volano e ci assomiglia solo vagamente. Da quel che si evince nel sito sulla pagina di Focus il corpo in movimento avrebbe più la forma di un piccolo treno che di un vero volano. Inoltre il diametro di questo sistema sarebbe di migliaia di metri, non centinaia.

 

[carrara_54031]

ho trovato e guardato l'articolo su focus in cui parla del volano.
la messa in movimento potrebbe avvenire tramite avvolgimenti elettrici situati esternamente alla camera di contenimento; gli stessi avvolgimenti potrebbero servire a recuperare l'energia cinetica del volano.
ovviamente il sistema non deve andare in avaria perchè l'eventuale strusciamento contro le pareti potrebbe portare all'esplosione del sistema e sarebbe quasi una piccola bomba atomica, ecco perchè hanno ipotizzato di metterlo sotto terra.

 

[carrara_54031]

il disegno animato è solo di fantasia, io non farei un trenino

 

[Curious]

Ma davvero sarebbe più semplice avere un toro lungo 15 km che un corpo a forma di treno lungo (ipotizzo) qualche centinaia di metri? Io penso che abbiano rappresentato un corpo simile ad un treno perché è quello a cui hanno pensato dato che penso sarebbe più semplice da gestire oltre che costruire. Un toro da 15 km sarebbe assemblato un po' alla volta ed immagino che le giunzioni tra le varie parti soffrirebbero parecchio ad elevate velocità quindi meno ce ne fossero meglio sarebbe, pertanto un corpo più corto sarebbe meno problematico.

 

[Curious]

Energy Train

Energy Train

Ho trovato le fonti (questa e questa) dell'articolo di Focus che contiene qualche informazione in più per voce dell'ideatore del progetto Wouter Engels (contattabile per gli interessati).

Il progetto si chiama Energy Train ed il suo studio è iniziato tempo fa rivolgendosi ad alcune aziende per valutare se fosse tecnicamente e finanziariamente possibile. Non essendo stati trovati ostacoli insormontabili il 13/05/15 l'idea dell'Energy Train è stata divulgata al pubblico sul sito dell'Energy research Centre of the Netherlands (ECN). Si vuole realizzare un consorio per sviluppare il progetto affrontando un investimeno di uno o due miliardi di euro: sarà realizzata una prima bozza per convincere enti internazionali a partecipare all'impresa. Il rientro dell'investimento è assicurato dalla minor necessità di investire nello sviluppo della rete di trasporto dell'energia con i suoi enormi e costosi tralicci. Se il progetto avrà successo sarà esportato all'estero.
Lo scopo è di realizzare un sistema che accumuli il 10% dell'energia consumata quotidianamente nei Paesi Bassi ad un costo decisamente competitivo, affranncandosi dall'utilizzo di centrali elettriche alimentate a carbone e gas. Secondo le stime iniziali, nonostante la realizzazione sotterranea sia molto esosa, il costo di tale sistema sarà pari al 10% degli altri sistemi di accumulo energetico attualmente allo studio (immagino intendano a parità di energia accumulata). Il progetto si ispira al volano ma non si tratta propriamente di questo perché non sarebbe in grado di accumulare tutta quell'energia e perché si vuole utilizzare materiali economici e largamente disponibili, tuttavia efficienti, per realizzare il progetto.

Sentiamo un po' cosa ne pensano i super-scettici.

 

[carrara_54031]

ieri sera, facendo molto tardi e sacrificando preziose ore di sonno, ho provato a fare due conti ipotizzando la forma del volano a toroide ed è risultato, secondo i miei calcoli, fatti a notte fonda, quindi probabilmente soggetti ad errore, che qualunque sia la geometria del toroide, lungo e stretto, più largo in sezione e con minore diametro dell'anello, la sollecitazione del materiale è sempre la stessa e varia solo con la velocità periferica del volano.
a 2000 km/ la tensione che tenderebbe a dividere il toroide in due è dell'ordine di 250 Kg/mm2 quindi l'acciaio non reggerebbe (mi sembra strano e riverificherò i calcoli) e la velocità al massimo dovrebbe essere circa 1000 km/h che porterebbe ad una sollecitazione 4 volte minore e quindi accettabile, ma con pochi margini di sicurezza.
o i progettisti hanno ipotizzato materiali particolari, (nanofibre di carbonio, andrebbero benissimo, ma i costi???) o altrimenti non regge.
il trenino non andrebbe tanto meglio visto che ogni 28 sec circa si avrebbe una spinta
laterale di quasi 2 milioni di tonn con un trenino da 250000 tonn che gira in un cerchio di 5 km di diametro.
a questo aggiungerei anche altri problemi che mi vengono in mente, ma che devo verificare.

 

[carrara_54031]

se fosse fatto di acciaio, un toroide che viaggia a soli 1000 km/h aumenta il suo diametro rispetto a quando è fermo di circa 25 metri, occorre fare il tunnel un bel po' più largo del toroide altrimenti è un macello
ciao

forse è per questo che hanno pensato ad un trenino invece che a un toroide, il trenino si allungherebbe, ma non aumenterebbe il diametro dell'anello.
a questo punto ci sono grandi spinte laterali da compensare (giusto quelle che venivano compensate dalla tensione del materiale nel volamo).
si potrebbe ovviare disponendo il sistema di sospensione magnetica,( perchè non ci possono essere rotaie, siamo d'accordo!!!??? o sì???!!!) in modo tale da compensare anche le spinte laterali e il gioco è risolto; a questo punto si può fare il tunnel poco più largo del trenino risparmiando sulle spese di costruzione.

 

[Al Mizar]

forse è per questo che hanno pensato ad un trenino invece che a un toroide ...

Secondo me, invece che a questioni tecniche, hanno pensato ai quattrini che gli toccano se riescono a imbambolare qualche decisore.

 

[Stream]

High Energy Storage Flywheel | magneticbearings.org

A 15,000 rpm, 130 kWh composite flywheel was designed for high-speed passenger rail service. The rotor weighs 5000 lb. It utilizes a 5-axis levitation system with permanent magnet bias homopolar magnetic bearings. The radial bearings employ co-located optical position sensors. The thrust bearing has a single stator sandwiched between a pair of thrust runners. This flywheel utilizes a rotatory vacuum seal to directly couple to an air cooled 2 MW induction motor/generator (not shown).
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Quindi questo volano peserebbe 2.265 KG Nei link i "progettisti non fanno accenno del peso che dovrebbe avere il "treno" ... da quanto avete calcolato voi dovrebbe pesare il doppio di una portaerei come minimo

 

[Curious]

Stream quello che riporti te adesso è un volano per treni passeggeri, quello di cui stiamo parlando noi invece non è nemmeno un volano quindi i calcoli che abbiamo fatto non centrano niente con quello.

A [...] flywheel was designed for high-speed passenger rail service.

Se ho ben capito quello andrà montato a bordo della locomotiva di un vero treno.

Dopo la solita minestra di almizar, torniamo al succo del discorso.

Dato che nel video mostrano un corpo a forma di treno e chiamano il progetto treno dell'energia direi proprio che l'intenzione sia quella di fare un treno e non un toro, questo dovrebbe essere pacifico.

A quanto dice l'ideatore del progetto materiali particolari non ne vogliono usare per non alzare troppo i costi, quindi secondo me hanno gonfiato la cifra dell'energia accumulata per attirare l'attenzione ed in mente hanno un valore minore che renderebbe il tutto più fattibile: meno energia quindi meno velocità o meno massa o tutte e due assieme. A questo punto però sarebbe in questione la competitività economica del sistema dato che accumulerebbe meno energia al costo dichiarato.

Che non ci debbano essere rotaie tradizionali è assodato perché dicono di voler utilizzare una rotaia maglev, quindi non ci son dubbi.

Cmq se ti va di rispondere ad un profano sull'argomento volano ho una domanda da porti.
Capisco che in un volano di raggio R la forza centripeta esercitata su una sua porzione periferica è diversa che in un volano di raggio 2*R: dato che la forza vale F=m*a, l'accelerazione vale a=v^2/r, la velocità periferica vale v=w*r con w velocità angolare ed r raggio e quindi la forza può essere scritta come F=m*w^2*r, se r passa da R a 2*R (perché abbiamo modificato la forma del volano) la forza cambia. Però se in questa frase

qualunque sia la geometria del toroide, lungo e stretto, più largo in sezione e con minore diametro dell'anello, la sollecitazione del materiale è sempre la stessa e varia solo con la velocità periferica del volano

con sollecitazione intendi carico di rottura a trazione e se la formula dell'articolo di Le Scienze si applica a questo caso (questo ipotetico enorme volano somiglia ad una ruota a corona pesante) allora il carico dipende solo da energia specifica (energia da accumulare/massa necessaria) e densità quindi se le si lascia inalterate e si modifica solo la forma del volano sappiamo a prescindere che il carico non cambia, no? Questo perché la formula che indica il carico non parla di velocità periferica nè di masssa. Una volta deciso che il sistema debba accumulare tot joule di energia e debba essere fatto di una certa sostanza di densità nota, anche variando la forma il carico non sarebbe forse già predeterminato?

 

[mariomaggi]

Stream,

Ciao Mario secondo te la massa calcolata è utilizzabile nella realtà oppure sarebbe più fattibile un array?

non ho letto tutto, non ho piu' tempo. Di certo per buove costruzioni sono favorevole a nuove soluzioni distribuite sul territorio, piuttosto che a grandi impianti centralizzati.
Ciao
Mario

 

[richiurci]

siamo sicuri di quello che si dice?
sento parlare di volani in rotazione, quindi che dovrebbero accumulare energia cinetica e poi sento citare proprietà ferromagnetiche, che cosa c'entrano.
poi vedo fare calcoli sulla resistenza del materiale e non vedo citare nessun carico di rottura, tanto meno non capisco come si faccia un calcolo prescindendo dalla geometria del volano e la velocità alla quale deve girare.

Quoto...
A parte che l'uso pratico dei volani sembra ormai superato se non in applicazioni molto particolari... si sono fatti calcoli presunti su un toroide vincolato ad asse centrale quando si parla di un "treno" e quindi nessuna sollecitazione a trazione...

Ora spero solo che non partiate tutti a ridimostrare (sbagliando) formule di Fisica I e meccanica razionale che si trovano su tutti i libri e anche online...

 

[Curious]

È così difficile capire il concetto che ci arriviamo anche da soli che un treno non è un volano ma giusto per farsi una vaga idea si può approssimare come tale?
Inoltre è inutile fare calcoli precisi partendo da due dati in croce e zero informazioni precise quindi al massimo si fa qualcosa di abbozzato. Dai, non mi sembra che questo significhi inquinare la discussione.

 

[carrara_54031]

forse è per questo che hanno pensato ad un trenino invece che a un toroide,

quoto me stesso
l'impiego del trenino che peraltro potrebbe essere lungo quasi quanto lo sviluppo dell'intera camera sottovuoto all'interno della quale dovrebbe correre, impone l'obbligo di contenere le forze centrifughe che inevitabilmente si sviluppano, ma sparirebbero tutte le forze assiali, tranne ovviamente quelle dovute all'accelerazione e decelerazione durante le fasi accumulo energia e generazione.
sparendo così la maggior parte delle sollecitazioni assiali non ha più molta importanza la resistenza meccanica del materiale per cui il trenino potrebbe essere realizzato con un contenimento esterno di materiale ferromagnetico e riempito con materiale avente solo il compito di avere massa e quindi di basso costo, (non credo comunque che il costo sia quello del ferro, bensì la costruzione del tunnel sotterraneo.
per contenere le forze laterali si potrebbe aumentare di molto la lunghezza della circonferenza e ridurre contemporaneamente la sezione del trenino lasciando inalterato il peso complessivo del rotore.
pensando a quali potrebbero essere i sistemi realizzativi forse davvero il sistema nel suo complesso potrebbe essere non troppo costoso, immagino già come potrebbe essere fatto il cantiere e la realizzazione dell'impianto.

 

[Stream]

Intanto ringrazio quelli che stanno partecipando con passione mantenendo viva questa discussione ... GRAZIE DI CUORE ... per quanto riguarda il treno ho capito che NON è un volano ma trovo strano che i progettisti non dicano che massa abbia mentre si prodigano a pubblicizzare l' energia che sarebbe in grado di accumulare (10% della produzione giornaliera Olandese)

Off-topic: invito a dare uno sguardo all'altro mio topic "Turbine eoliche di grande potenza" in cui ho segnalato dei link in cui si parla negli ultimi messsaggi di prototitpi da 50MW con pale da 200mt