Questa è la mia turbina

[caporali66]

Un saluto a tutti
Credo che il problema per ognuno di noi è individuare il tipo di turbina più adatta alla nostra zona, poi il profilo migliore, e successivamente entrare nel dettaglio per migliorare il rendimento. Lo so che la mia turbina eolica non è curata nel dettaglio ( i rivetti sono sporgenti, i pesciolini interni non sono incollati alla lamiera, la lamiera non è il miglior materiale per una pala eolica, ) lo so e vi ringrazio dei suggerimenti che mi avete dato e che sicuramente adotterò nella realizzazione della turbina definitiva, credo però, anche se questo non è trascurabile, che queste migliorie incrementino il rendimento finale di molto poco, la mia idea e quella di unire due tipi di turbine in una, progetto che è già stato realizzat (darrieus-winside) ,ma non so se questo migliora il rendimento, in seguito riporto alcune foto di una modifica che vorrei fare alla mia turbina con l'obiettivo di crearle una maggiore capacità di coppia senza penalizzare la velocità massima raggiungibile da questo tipo di turbina.Non so se inserendo queste piccole pale in modo perpendicolare rispetto alle altre si creino meno turbolenze Che ne pensate?

 

[Wilmorel]

Ciao Caporali
La tua può essere una idea buona al fine di avviare la turbina Darrieus anche con venti deboli.
A tre condizioni:
-Collocare queste pale "a resistenza" solo sulle braccia di sostegno delle pale principali.
-Mantenere queste pale secondarie un poco distanziate dalle pale principali, cioè con raggio massimo inferiore di 20 o 30 centimetri rispetto alle principali, allo scopo di ridurre la formazione di vortici che possono influenzare il moto delle pale principali.
-Sagomarle in modo tale che la parte che si muove controvento abbia un migliore profilo aerodinamico. Puoi utilizzare un tubo tagliato a metà, oppure una combinazione simile a quelle dello schizzo che ti allego. La prima è un mezzo tubo abbinato ad un altro mezzo tubo ovalizzato, mentre la seconda, sono due mezzi tubi di diametri differenti. Eviterei il "tegolo" ad elle.

 

[caporali66]

Grazie Wilmorel
Avevo capito il mio errore dopo che la lamiera era già piegata, adesso vedrò come rimediare, il materiale non va buttato...per quanto riguarda le turbolenze che le pale secondarie possono dare, ho alcune perplessità. Se è come dici tu che basta rispettare alcune distanze sarei molto felice e avrei raggiunto ul mio obiettivo.Cosa intendi con raggio massimo inferiore di 20-30 cm rispetto alle principali. Il diametro delle pale secondarie e di 25 cm la lunghezza e di 40 mentre la misura delle pale principali e di cm 100x30x7,5 il diametro della turbina e di cm 150, se puoi chiarirmi il punto dove vanno collocate te ne sarei grato.

 

[tommy_sp]

ciao caporali, l'idea è buona e lo conferma il fatto che una ditta italiana di aerogeneratori l'ha adottata, usando però anche per le pale secondarie dei profili NACA la cui coda è stata sagomata come proponi tu.
la ditta citata poc'anzi è la ROPATEC, vai a dare un'occhiata al loro sito, per altro molto interessante e ben fatto

 

[Wilmorel]

Grazie Wilmorel
Avevo capito il mio errore dopo che la lamiera era già piegata, adesso vedrò come rimediare, il materiale non va buttato...per quanto riguarda le turbolenze che le pale secondarie possono dare, ho alcune perplessità. Se è come dici tu che basta rispettare alcune distanze sarei molto felice e avrei raggiunto ul mio obiettivo.Cosa intendi con raggio massimo inferiore di 20-30 cm rispetto alle principali. Il diametro delle pale secondarie e di 25 cm la lunghezza e di 40 mentre la misura delle pale principali e di cm 100x30x7,5 il diametro della turbina e di cm 150, se puoi chiarirmi il punto dove vanno collocate te ne sarei grato.

Non ho in tasca delle certezze, valuto solo da attento osservatore delle esperienze altrui.
Se le pale secondarie a "resistenza" sono collocate a ridosso delle pale principali a "portanza", avrai di certo dei vortici indotti nel punto di contatto che disturberanno il moto della turbina.
Rifacendomi alle misure della tua turbina, collocherei le secondarie a ridosso dell'albero/asse di rotazione, tenendole un poco distanziate dalle pale primarie.
In altre parole, se il diametro descritto dalle pale primarie nella rotazione è di 1,5 metri, metterei le secondarie in modo da avere le loro estremità più esterne rispetto all'asse, su di un diametro di 1 - 1,2 metri, cioè a descrivere un raggio di 0,5 - 0,6 metri.
Per la loro dimensione, puoi partire con la misura che hai detto, cioè circa 25 centimetri, e verificare il risultato, specie in relazione all'avviamento ed all'effetto frenante in velocità.
Con queste pale aggiunte, non potrai certamente raggiungere TSR di valore 2,5 o 3.
La qual cosa potrebbe anche essere un bene...

A solo scopo accademico, ma sconsigliabile all'atto pratico a causa della complessità, cito una soluzione che potrebbe consentire di minimizzare l'effetto frenante in velocità creato dalle pale secondarie.
Le pale principali e le secondarie dovrebbero essere libere di ruotare in modo indipendente, o meglio, collegate per mezzo di una "ruota libera", che è un dispositivo meccanico affine al pignone della ruota posteriore di ogni bicicletta.
Questo dispositivo, consentirebbe alle pale a "resistenza" di trascinare in movimento la turbina all'avviamento fino alla velocità di lancio, e quindi, sganciarsi dalle pale a "portanza" quando queste naturalmente aumenteranno la propria velocità.
A regime, si avrebbe dunque la turbina Darrieus che ruota alla propria elevata velocità e trascina il generatore, e la Savonius o assimilata che ruota alla sua propria velocità ridotta, minimizzando in questo modo vortici e resistenze.
Naturalmente, in questo caso le pale della turbina di avviamento non possono essere fissate ai bracci di sostegno delle pale della Darrieus...

 

[caporali66]

Grazie Wimorel della tua risposta tempestiva,
anch'io avevo intenzione di inserire le pale secondarie distanziate al massimo rispetto a quelle principali. Il tsr delle darrieus come mi avete detto va da 3 a 5, adesso in considerazione di quello che mi dici non raggiungerebbe neanche 3 per cui a parità di velocità del vento, senza pale secondarie ad esempio fa 180 giri al minuto con vento a 11 m/s con le pale secondarie inserite non raggiunge nemmeno i 120 giri al minuto. Se e un bene non raggiungere i 180 giri al minuto sicuramente è un male non raggiungere nemmeno i 120giri al minuto, ho c'è qualcosa che mi sfugge?
E' chiaro che stiamo teorizzando rispetto a dei dati, comunque avere il più possibile le idee chiare è opportuno per non essere disorientati sprecare lavoro e tempo prezioso e andare incontro a dei fallimenti che possono altrimenti essere prevedibi
Grazie

Per Tommy Sport
E' vero che la ropatec ha inserito un tipo di pala al centro della darrieus, tipo questo modello che ti riporto, ma no riesco a capire in che modo contribuisce a migliorare il rendimento.

 

[Wilmorel]

Il progetto di una buona turbina eolica non è cosa facile, tanto meno in un ambito piuttosto innovativo e poco studiato come le verticali.
Come dimensionare turbina e generatore, e per quale velocità del vento?
Se non possiedi una laurea in areodinamica e moto dei fluidi, sarà difficile fornire una risposta se non rifacendosi ad esperienze altrui e provando e riprovando.
Una possibile risposta la si può avere utilizzando nelle prove materiali poveri e tecniche semplici, che, se non garantiscono durevolezza, consentono l'esecuzione di prove e confronti con spesa minima.
Un poco di strumentazione, carta e penna.
Fra l'altro ho visto che hai realizzato un interessante anemometro.
Da una qualche parte nel forum è stata descritta la realizzazione di un freno di Prony o freno dinamometrico o ad attrito, che serve a misurare la coppia sull'albero di rotazione, e quindi la potenza per ogni velocità di rotazione.

Questo aggeggio è in grado di dire, data una velocità del vento misurata, a quale numero di giri ottieni la potenza massima. Facendo con tanta pazienza misure a diverse velocità del vento, si possono conoscere le caratteristiche di una turbina.

http://it.wikipedia.org/wiki/Potenza_(fisica)
(penultima formula)

Questo è un link che mostra un tentativo di realizzazione casereccio, a mio parere non molto riuscito...
Kilian's Robot Shop of Horrors - 03/23/2001

In alternativa, una dinamo ad eccitazione separata, un reostato come carico, batteria per l'eccitazione, un potenziometro, voltmetro ed amperometro.

 

[tommy_sp]

Per Tommy Sport
E' vero che la ropatec ha inserito un tipo di pala al centro della darrieus, tipo questo modello che ti riporto, ma no riesco a capire in che modo contribuisce a migliorare il rendimento.

ciao caporali
il profilo a cui mi riferivo è questo qui

ROPATEC AG - The wind is changing - Innovation meets windenergy

come vedi l'idea e pressochè identica alla tua solo che loro hanno sagomato le pale secondarie come le primarie (a parte la coda)
questo sistema a parer mio diminuisce le perdite per attrito dovute alle assi di sostegno principali e rendono la turbina autoavviante senza avere sostanziali rallentamenti

ps a parer mio è meglio mantenersi ad alte velocità in quanto ad alte velocità corrispondono tensioni piu alte, con le quali si lavora meglio.

 

[Wilmorel]

Salute a voi.
Interessante il link postato da Tommy, specialmente le foto della turbina.
Poichè i bracci della turbina sono indispensabili per sostenere le pale e trasmettere il moto, mi pare che questa ditta, con la profilatura aerodinamica dei bracci stessi, abbia cercato di conciliare le due esigenze di cui discutevamo di recente.
Da una parte, garantire lo avviamento automatico, e dall altro ridurre la resistenza indotta a regime.
Notate che il profilo dei bracci è opposto a quello delle pale.
In altre parole, naso e coda dei profili delle pale e dei bracci sono ribaltati.
(In tutta franchezza, la cosa non mi convince, perchè in un profilo aerodinamico, la minore resistenza si ha con il "naso" contro vento.)

Questo interessante link è già stato segnalato in passato sul forum:
http://www.webalice.it/acecere48/finalreport.pdf
A confronto le varie tipologie VAWT
http://www.ewec2007proceedings.info/allfiles2/585_Ewec2007fullpaper.pdf

 

[tommy_sp]

consiglio!!

consiglio!!

ciao a tutti!

sto portando avanti la realizzazione del profilo darreius, in particolare ho quasi finito di realizzare le tre pale, di sezione NACA 0018.

mi serve un'informazione importante:

ho letto tra i vari post che alcuni attaccano le barre di sostegno al profilo ad un'altezza di corda del 25 %, altri al 33 % ....

io ho trovato questo link:

http://www.dpa.unina.it/download/zip/naca/naca0018.jpg

dal quale mio sembra di aver capito che il centro di pressione per questo profilo si trova a circa il 10 / 15 %....

qualcuno sa aiutarmi?

ciao e grazie per le risposte!!

 

[Wilmorel]

Ciao Tommy
Il centro di pressione, nei profili tradizionali si trova a circa 1/4 della corda a partire dal bordo di attacco.
(Circa!!)
Si trova evidentemente nel baricentro della curva o diagramma di pressione.

(pag 12 dei "Aerodinamica dei corpi")
www-pgtu.de.unifi.it/CFDBranch/courses/03-04/aerodinamica_corpi.pdf -

Profilo alare - Wikipedia

Attenzione! Il diagramma delle pressioni varia in funzione dell'incidenza.
Poichè in una turbina la incidenza varia ciclicamente ad ogni giro, diagramma e centro di pressione variano di conseguenza...

Probabilmente è ancora più importante collocare le braccia di sostegno delle pale nella giusta posizione.
La proporzione fra le parti a sbalzo delle pale e la parte interna, dovrebbe essere tale da minimizzare i carichi a flessione dovuti a forza centrifuga e spinte aerodinamiche.
Fatta 100 la lunghezza complessiva di ciascuna pala, i punti di attacco dei bracci dovrebbero trovarsi a circa: 20,5 - 59 - 20,5 = 100
Oppure, che è lo stesso: 20-60-20 o 21-58-21.

 

[tommy_sp]

Ciao Tommy
Il centro di pressione, nei profili tradizionali si trova a circa 1/4 della corda a partire dal bordo di attacco.
(Circa!!)
Si trova evidentemente nel baricentro della curva o diagramma di pressione.

(pag 12 dei "Aerodinamica dei corpi")
www-pgtu.de.unifi.it/CFDBranch/courses/03-04/aerodinamica_corpi.pdf -

Profilo alare - Wikipedia

Attenzione! Il diagramma delle pressioni varia in funzione dell'incidenza.
Poichè in una turbina la incidenza varia ciclicamente ad ogni giro, diagramma e centro di pressione variano di conseguenza...

Probabilmente è ancora più importante collocare le braccia di sostegno delle pale nella giusta posizione.
La proporzione fra le parti a sbalzo delle pale e la parte interna, dovrebbe essere tale da minimizzare i carichi a flessione dovuti a forza centrifuga e spinte aerodinamiche.
Fatta 100 la lunghezza complessiva di ciascuna pala, i punti di attacco dei bracci dovrebbero trovarsi a circa: 20,5 - 59 - 20,5 = 100
Oppure, che è lo stesso: 20-60-20 o 21-58-21.

grazie willmorel, anch'io ero quasi sicuro di questo, perciò ora la smetto di titubare e domani mi rimetto all'opera!!

comunque credo ci sia un errore nel tuo ragionamento sui bracci , sarà 20.5 - 50 - 20.5 , guisto?
cmq io ho pale da 1.25 metri e ho deciso di ancorarle con due bracci ciascuna, ad una distanza di 40 cm dalle estremità (45 cm interni) però, per esser sicuro che i profili non volino via in caso di uragani mettero dei cavetti che colleghino tra loro i profili alle estremità superiore ed inferiore

tornando al discorso di prima:

Salute a voi.
Interessante il link postato da Tommy, specialmente le foto della turbina.
Poichè i bracci della turbina sono indispensabili per sostenere le pale e trasmettere il moto, mi pare che questa ditta, con la profilatura aerodinamica dei bracci stessi, abbia cercato di conciliare le due esigenze di cui discutevamo di recente.
Da una parte, garantire lo avviamento automatico, e dall altro ridurre la resistenza indotta a regime.
Notate che il profilo dei bracci è opposto a quello delle pale.
In altre parole, naso e coda dei profili delle pale e dei bracci sono ribaltati.
(In tutta franchezza, la cosa non mi convince, perchè in un profilo aerodinamico, la minore resistenza si ha con il "naso" contro vento.)

Questo interessante link è già stato segnalato in passato sul forum:
http://www.webalice.it/acecere48/finalreport.pdf
A confronto le varie tipologie VAWT
http://www.ewec2007proceedings.info/allfiles2/585_Ewec2007fullpaper.pdf

dalla foto si vede un po male, però ti assicuro che i profili dei bracci sono concordi a quelli delle pale, ho visto molto da vicino queste turbine alla fiera dell'energia rinnovabile a genova.

pensavo in futuro di fare una cosa del genere, senza troppo lavoro però, magari piegando un terzo (in sezione) di tubo PVC col phon industriale (credo si chiami così, ma non l'ho mai usato)

infine i due link che hai postato non li avevo mai visti, però sono molto interessanti!!!

 

[Wilmorel]

tornando al discorso di prima:

dalla foto si vede un po male, però ti assicuro che i profili dei bracci sono concordi a quelli delle pale, ho visto molto da vicino queste turbine alla fiera dell'energia rinnovabile a genova.

pensavo in futuro di fare una cosa del genere, senza troppo lavoro però, magari piegando un terzo (in sezione) di tubo PVC col phon industriale (credo si chiami così, ma non l'ho mai usato)

infine i due link che hai postato non li avevo mai visti, però sono molto interessanti!!!

Non dubito in alcun modo di quanto affermi.
O la foto era di cattiva qualità oppure debbo seriamente pensare di cambiare gli occhiali (o gli occhi...)
Francamente trovavo la cosa incomprensibile, e mi chiedevo il motivo per il quale un rinomato costruttore poteva avere fatto una tale scelta.

La posizione dei sostegni rispetto alle pale.
Ho espresso i due sbalzi e la parte centrale in percentuale della lunghezza totale:
20,5%, 59%, 20,5% totale 100% (per semplicità, 20, 60, 20)
Questa combinazione o disposizione minimizza gli sforzi di flessione sulle pale, indotti da carichi aerodinamici e centrifughi.
Riferito alla tua lunghezza di 1,25 metri,
gli sbalzi 0,25 e 0,25 m
la parte centrale 0,75 m
totale 1,25 m

I tiranti possono essere utili in un palo, ma in una turbina in rapida rotazione creano resistenze parassite e tendono a deformarsi ed entrare in risonanza, diventando rumorosi come corde di violino.
Hai presente, in una giornata ventosa, il concerto presso un ormeggio di barche a vela?

Considera anche la opportunità di mettere un ovale sottile alla estremità di ciascuna pala (una specie di coperchio sovrabbondante). Ha la funzione di ridurre i vortici di estremità e le resistenze passive. All'incirca come le winglets dei moderni velivoli.
Aletta d'estremità - Wikipedia

Ciao

 

[tommy_sp]

si l'aletta l'ho già messa, spero di non aver esgerato però: sporge di 3 cm rispetto alla pala, che ha sezione NACA0018 20 X 3.5 cm circa..

 

[caporali66]

Ciao Caporali
La tua può essere una idea buona al fine di avviare la turbina Darrieus anche con venti deboli.
Ciao Wilmorel
In riferimento ai tuoi consigli stò effettuando delle modifiche alla mia turbina, ho quasi terminato il lavoro invio una foto di anteprima, una volta istallata potrò dire se ne è valsa la pena...

 

[Wilmorel]

Ciao Caporali
La tua può essere una idea buona al fine di avviare la turbina Darrieus anche con venti deboli.
Ciao Wilmorel
In riferimento ai tuoi consigli stò effettuando delle modifiche alla mia turbina, ho quasi terminato il lavoro invio una foto di anteprima, una volta istallata potrò dire se ne è valsa la pena...

Ciao Caporali
Vedo che vai fortissimo!
Buon lavoro e migliori risultati!

 

[caporali66]

Il lavoro è quasi terminato, credo che per il fine settimana rimontero la turbina. Le due pale interne hanno un peso di 2 kg ciascuna sono in acciaio inox ricavate da un tubo di scarico fumi del camino del diametro di 25 cm, la parte che cattura il vento ha una larghezza di 27 cm ed una lunghezza di 39 cm, sono distanti dalle pale principali di 20 cm ed hanno un diametro di cm 110.
Non vedo l'ora di provarle...
Inserisco altre due foto,

 

[Eli-sir]

Una domanda forse stupida: ma le due pale interne non sono montate rovescie rispetto ai profili verticali? in altre parole, al parte concava delle pale orissontali non dovrebbe essere montata dalla parte dove c'è il bordo di attacco dei profili verticali?

 

[paolosport]

Il lavoro è quasi terminato, credo che per il fine settimana rimontero la turbina. Le due pale interne hanno un peso di 2 kg ciascuna sono in acciaio inox ricavate da un tubo di scarico fumi del camino del diametro di 25 cm, la parte che cattura il vento ha una larghezza di 27 cm ed una lunghezza di 39 cm, sono distanti dalle pale principali di 20 cm ed hanno un diametro di cm 110.
Non vedo l'ora di provarle...
Inserisco altre due foto,

Ciao Caporali, buongiorno a tutti,
non vorrei fare il disfattista ma non credo che otterrai i risultati sperati....
La Darrieus dovrebbe avere un TSR di 3 o 4 più o meno quindi le ali implementate dopo il primissimo spunto iniziale saranno soltanto portatrice di resistenze aerodinamiche aggiuntive.
Piuttosto io avrei provato a metterle, ruotate di 90 gradi (ovvero perpendicolari come le pale) a un distanza non superiore ai 250 mm dall'asse di rotazione, seguendo queste considerazioni:
La darrieus con un TSR di 3 e un vento di 3 m/s avrà una velocità periferica delle pale di 9 m/s. Le nuove appendici lavorano a resistenza esattamente come una savonius, pertanto avremo che al max avranno una velocità pari a quella del vento, quindi 3 m/s.
Se consideriamo una velocità periferica di 9 m/s con un raggio di 750 mm, avremo che il punto che ruota a 3 m/s sarà esattamente a 250 mm dall'asse di rotazione.

Un saluto a tutto....Caporali facci sapere com'è andata la prova ...
Ciao

 

[Wilmorel]

Una domanda forse stupida: ma le due pale interne non sono montate rovescie rispetto ai profili verticali? in altre parole, al parte concava delle pale orissontali non dovrebbe essere montata dalla parte dove c'è il bordo di attacco dei profili verticali?

A mio opinabile parere, Caporali ha montato le pale correttamente, in quanto la sua Darrieus ruota in senso orario (vista dall'alto) e la parte convessa delle pale secondarie deve essere disposta nello stesso senso del bordo di ingresso o "naso" delle primarie.
Piuttosto, come fa osservare Paolosport, forse le secondarie sono eccessivamente grandi, e pur facilitando notevolmente l'avviamento, quando la turbina è a regime, frenano più che "spingere".
Il criterio di Paolosport mi sembra corretto, efficace e logico, ma forse più oneroso al fine di una eventuale modifica, rispetto a quanto avevo suggerito in post precedenti, cioè di limitare la dimensione radiale, mantenendo le due secondarie a ridosso dell'asse. Per esempio, 27 centimetri invece di 39.
Siamo ansiosi di conoscere i risultati.
Buone prove ed in bocca al lupo!