Pompe eoliche

[Colonial]

Salve amici
Sono entrato in possesso di un impianto agricolo in un paese tropicale; Tra le altre cose in questo impianto sono presenti 4 aeropompe Bornais da 16 piedi. Sto cercando di adeguarlo all'era moderna, prima era in stato di abbandono, la linea elettrica piu' vicina dista oltre 40 Km ed il gasolio e' contingentato.
Ora la mia domanda e' questa: queste pompe, peraltro praticamente indistruttibili, sono piuttosto rudimentali, specialmente le pale sono composte da una semplica lamiera piegata a coppo. Se su di un dispositivo del genere si sostituissero le pale con altre perfettamente formate, con un profilo praticamente ideale, sarebbe possibile un aumento di rendimento sostanziale? Dico questo sia perche' avrei bisogno di aumentarne notevolmente le prestazioni. Ho provato a contattare Bornais ma senza costrutto.
Un grazie anticipato a chi vorra' rispondermi.

 

[Wilmorel]

Per un qualsiasi suggerimento occorrerebbe conoscere almeno per sommi capi il regime di ventosità del sito, in altre parole la velocità media del vento su base annuale.
Sarebbe anche di aiuto conoscere la natura delle pompe abbinate alle eoliane e lo stato di conservazione di queste ultime.
Difatti nelle aeropompe multipala un dispositivo a biella e manovella e una lunga asta, azionavano/azionano con moto alternato una pompa sommersa a cilindro e pistone a doppio effetto.
Occorrerebbe eliminare la pompa alternativa e l'asta e sostituire al gruppo biella manovella un moltiplicatore ad ingranaggi o catena o cinghia, sul quale montare un generatore multipoli a flusso assiale, del quale nella sezione fai da te ad asse orizzontale puoi trovare numerosi esempi e discussioni.
Non è una operazione semplice, ma potrebbe valere la pena tentarla su almeno una delle eoliane.
Molto dipende dalla ventosità del sito. Se il sito presenta una ventosità media bassa, cioè se la velocità media annua del vento è bassa, la turbina multipala può essere una buona soluzione, in quanto molto adatta a sfruttare venti deboli.

Qui sotto ho indicato delle possibili corrispondenze per una turbina multipala

Velocità vento m/sec______3___4___5___6____7____8____9____10

Numero giri turbina g/min__12__16__20__24___28___32___36___40

Potenza asse turbina W____78__185_362_625_993__1482_2110_2894


Alcuni link ad aeropompe Vivarelli-Bardi e Tozzi, installate a migliaia nella Maremma nel secolo scorso.

YouTube - Italian Windpump Vivarelli
YouTube - 8' Aermotor Windmill
Simbolo maremmano Photo | TrekEarth

 

[Colonial]

Aeropompe

Aeropompe

Ti ringrazio per la risposta;
Ora alcune precisazioni: le 4 pompe sono le vestigia di un sistema di irrigazione ben piu' importante, poi 15 anni fa la falda e' stata invasa dall'acqua salata e l'azienda e' morta. Ai tempi del loro massimo splendore ogni pompa forniva mediamente dai 4 ai 6 m3/h con una certa continuita'; Quello che vorrei fare e' creare una fonte di energia, circa 30 Kw, per cercare di riabilitare almeno parzialmente l'area, circa 900 ha senza alcun valore paesaggistico od altro, in bassa california sud. Affacciandomi al litorale per circa 1 Km ho anche un piccolo promontorio di circa 25 metri di altezza su cui volevo creare un piccolo bacino di 10 - 12000 m3, col quale alimentare una turbinetta; Il consumo al massimo della potenzialita' sarebbe di circa 200l/sec, mooolto oltre la portata di questo tipo di pompa; come avrete senz'altro capito il bacino serve da buffer; Quello che chiedevo e' se da questa tipologia di aeropompe a larga area (molte pale) e' possibile ricavare un energia sensibilmente superiore a quella attuale; Il diametro delle giranti e' di oltre 5 mt, e ovviamente ricostruirei la girante; riguardo alle mappe eoliche, beh fate conto che non esistono nemmeno quelle geografiche, perlomeno dettagliate....
Salute a tutti

 

[Wilmorel]

Non conosco le tue disponibilità finanziarie e neppure mi interessano, ma in questo progetto stai pensando in grande.
10000 m3 sulla collina significano una vasca circolare di 80 m o rettangolare di 25*200 m, profonde 2 m. Forse sono la normalità per realtà californiane, ma di tutto rispetto per le misure italiane.
Se ho compreso correttamente le tue intenzioni, vorresti pompare acqua da una vasca a livello "zero" nella vasca sulla collina a livello 25 m, quando il vento è sufficiente, e turbinarla al contrario in assenza di vento.
Pompare 200 lt/sec, significa disporre di una pompa che assorbe 0,2*25*9,8/0,7= 70 kW circa.
Turbinare la medesima portata significa ottenere 0,2*25*9,8*0,7= 34,3 kW che corrispondono a circa il 50% della energia prima immessa (nella migliore delle ipotesi). Significa anche avere una autonomia di 10000/0,2= 50000 sec = 14 ore circa.
Le quattro turbine multipala sono del tutto insufficienti al fine di ottenere le potenze che richiedi, anche se probabilmente sono ottime macchine, perfettamente idonee allo scopo per il quale sono state originariamente installate.
Quella tabellina che ho inserito nel mio post precedente, ti dice quale potenza puoi ottenere all'asse di ciascuna delle tue multipala, del diametro di 5 metri, a determinate velocità del vento.
Per esempio, al vento di 4 m/sec l'elica girerà a 16 g/min' ed erogherà 185 W all'asse (130 ai morsetti).
A 10 m/sec, 40 g/min', 2900 W, (2000 ai morsetti).
Ti occorreranno perciò una o più macchine decisamente più grandi.Difatti, la potenza è funzione del cubo della velocità del vento secondo la formula P= c*k*A*V^3 , dove c =coefficiente tipo macchina, k =coeff unità misura, A = area battuta dall'elica, V = velocità vento (al cubo).
Insomma, alla fine si ritorna sempre alla necessità di conoscere la ventosità del luogo di installazione, con queste o qualsiasi altra turbina eolica.
In concreto, se non vorrai buttare i tuoi dollari, ti converrà far precedere l'investimento da una indagine anemometrica (dai puristi definita "campagna").

Butto li una idea forse balzana. In California, da decenni, sono state installate e collegate in rete innumerevoli turbine (parchi) fra i 50 e 400 kW di potenza unitaria, ormai decisamente obsolete a questi fini.
Non è possibile acquistarne qualcuna per due soldi e revisionarla?

PS
Se la tua idea avrà uno sviluppo, facci sapere. E' sempre interessante ed istruttivo.

 

[Colonial]

Sono nella Baja California Sur, uno stato del messico; se avessi 900 ha in California Usa sarei certamente citato da Forbes...
Laggiu' un bacino di quelle dimensioni ha un costo sorprendentemente basso, la conformazione del suolo comunque aiuta molto.
I 30 Kw non sarebbero continui; avrei una linea "privilegiata" che fornisce continuamente 4 - 5 Kw, chi accende una luce non ama attendere, poi per la potenza seguirei una politica di "power on demand", per cui se, ad es. uno accendesse un ipotetico lavastoviglie, poco importerebbe se la partenza fosse ritardata di una decina di sec. (tempo di risposta del generatore); ho una trentina di anni di esperienza nell'automazione industriale e ritengo questo possibile. Quello che vorrei, e' sapere, se costruendo dei rotori con profili alari "sofisticati" ed eventualmente pale ad incidenza variabile posso ottenere i circa 70 Kw con 4-5 rotori da 5-6 m di diametro; delle vecchie pompe utilizzerei solo la torre che raggiunge i 30 mt di altezza. Ho alcune servitu' fondamentali: non essendo sulla costa pacifica, ma sul mare di Cortez (mare interno) la penisola mi scherma efficacemente dal vento, eccetto che per i frequenti uragani, per cui i venti non sono mai particolarmente forti, 10 mt/sec potrebbe essere il max, poi non posso collegarmi alla rete elettrica con una linea di 40 Km principalmente perche' la ruberebbero ed infine un gruppo elettrogeno, anzi 2, funzionando 24 ore al giorno sarebbe poco affidabile e vorrebbe sostituito ogni 2 anni ed inoltre essendo gestita la penisola come un isola, il gasolio e' contingetato e costoso.
Quindi l'idea vorrebbe delle pompe funzionanti con venti a bassa velocita' e di diametro limitato; e' possibile?
Escludo generatori elettrici perche' essendo isolato devo accumulare l'energia.
Ho letto su questo forum una discussione sui profili alari, ma non ne ho ricavato molto di utile.
Ciao e grazie ancora

 

[Wilmorel]

Ciao Colonial
Le vecchie multipala, contrariamente a quanto si può pensare avevano/hanno dei rendimenti dignitosi, alle velocità del vento che le sono proprie, fino a 30-32 %, mentre pale moderne, su profili Naca o similari, ad incidenza variabile ecc. possono arrivare a 38-42 % (se di grande taglia), con curve normalmente spostate verso ventosità più elevate. A basse velocità del vento possono avere caratteristiche peggiori delle multipala. Ognuna delle tue multipala, ad 8 m/sec può erogare 1,5 kW, mentre una tripala moderna, stessa dimensione e velocità del vento, può erogare 2 kW.
Potresti scegliere pale di maggiore dimensione e caratteristiche, da sostituire alle esistenti, ma a quel punto dovresti eseguire una verifica strutturale delle torri...

Globalmente la tua idea è condivisibile, ma a mio parere presenta alcuni elementi insoddisfacenti.
Se tutte le 4 turbine eoliche azionano le rispettive pompe che elevano l'acqua alla quota indicata, acqua che poi verrà turbinata per produrre energia elettrica, i rendimenti dell'insieme risulteranno modesti. In un post precedente, dimostravo che il rendimento del sistema scenderebbe a valori inferiori al 50%.

Credo sia preferibile avere un sistema più flessibile.
-Limitarsi a revisionare le multipala esistenti, che pomperebbero l'acqua nel serbatoio in quota, se mai di dimensioni inferiori ai valori previsti in precedenza, abbinato ad una turbina idroelettrica. Questo gruppo, multipala-serbatoio-turbina idroelettrica servirebbe esclusivamente per sopperire ai carichi di punta o notturni e compensare l'assenza di vento.
Sarebbe preferibile una turbina idro reversibile, (turbina/pompa).
-Una o più turbine eoliche di taglia medio-piccola, indicativamente 5-10 kW a 7m/sec, diametro 10 m, che genererebbero la energia richiesta stabilmente da apparecchiature quali frigoriferi o condizionatori. Questa/e turbina/e potrebbero essere collocate nella posizione più favorevole, ad esempio la sommità della citata collina.
-In California Sur, (beato te) mi risulta che la radiazione solare sia superiore a 1950 kWh/m2 come media annua. Con un impianto a pannelli fotovoltaici da 5-10 kW nominali avresti la copertura per tutte le utenze fisse diurne, (specie se dotato di dispositivo di inseguimento) e forse ne avanzerebbe per un eventuale pompaggio. In Italia il kW FV ha un costo, per quella taglia, dai 3500 ai 4000 euro/kw installato, ma in Germania e Spagna un poco meno.
Ovviamente non so per il Messico...
Il FV ha l'impagabile vantaggio di richiedere una scarsa manutenzione.
-Un gruppo elettrogeno 20 kW di emergenza.
-Una logica che gestisca correttamente il tutto.

Ovviamente si tratta soltanto di una idea. Il dimensionamento dei vari componenti andrebbe studiato in funzione dei carichi previsti e della ventosità.