DIY wind turbine - VentolONE @ fablab torino 2014
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DIY wind turbines FabLab Torino 29-30 novembre 2014
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DIY wind turbines
FabLab Torino29-30 novembre 2014
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indice sintetico
1. informazioni generali: VentolONE, energia eolica, progetti
2.quanta energia è ricavabile (e un po' di statistica)
3. tipologia di generatori
4.dimensionamento
5. regolazione del carico
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il progetto VentolONE
https://prezi.com/3od4pvi9e5ji/2014-popupmakers/
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L'energia eolica
macchina eolica
potenza dal
ventoconvertitorepotenza meccanica
potenza elettrica
potenza meccanica
potenza idraulica
generatore elettrico
gruppo di rinvio pompa idraulica
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microeolico
● tipologie– microeolico→ 1kW– minieolico → fino a 20kW– megaeolico → oltre 20kW (MW...)
● il micro-minieolico presenta caratteristiche molto differenti dalle classiche installazioni eoliche (megaeolico)
● in Italia il minieolico sta vivendo una fase altalenante di espansione
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tipologia di generatori
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HAWT e VAWT
● Tipologie di turbine mini-eoliche– HAWT (ad asse orizzontale)– VAWT (ad asse verticale)
Una turbina ad asse verticale può convertire l’energia del vento
indipendentemente dalla sua direzione
Una turbina ad asse orizzontale deve inseguire la direzione del vento
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HAWT e VAWT
● Tipologie di turbine mini-eoliche– HAWT– VAWT a resistenza (drag VAWT)– VAWT a portanza (lift VAWT)
è dimostrabile analiticamente che una generica turbina a
portanza ha una resa maggiore di una turbina a
resistenza di pari area frontale
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utilizzi
● energia meccanica → es.: pompaggio di acqua
● energia meccanica → energia elettrica
● immissione in rete con scambio sul posto
● incentivi: DM 6 luglio 2012
● 0,291 €/kWh, per impianti di potenza compresa tra 1 e 20 kW
● 0,268 €/kWh per impianti di potenza compresa tra 20 e 200 kW
● maggiori info: GSE
● impianti stand-alone
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bilanci rinnovabili
Rinnovabili in Italia: un bilancio
altri link:
● fotovoltaico e prezzo dell'energia elettrica
● qualenergia
● dataenergia
● mondoelettrico
● TERNA
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energia e potenza
critiche al microeolico
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qualche idea sul ventoe un po' di matematica
La velocità del vento è determinante...
[Watt] 2
1 3vACP Peffettiva ⋅⋅⋅⋅⋅= ρη
densità dell’aria
rendimento meccanico-elettrico coeff. di potenza
area frontale
velocità del vento
fattori sui quali è possibile intervenire per incrementare le prestazioni
...ma non basta!
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qualche idea sul ventoe un po' di matematica
…quindi quanto si produce ?
potenza estraibile
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
velocità del vento [m/s]
po
ten
za [
W]
velocità del vento [m/s] potenza teorica estraibile [W]
potenza estraibile effettiva [W]
velocità del vento [m/s]
potenza teorica estraibile [W]
potenza estraibile
effettiva [W]1 0,4 0,22 2,9 1,73 9,8 5,64 23,2 13,35 45,4 26,06 78,4 45,07 124,5 71,48 185,8 106,69 264,6 151,810 363,0 208,312 627,2 359,915 1225,0 702,820 2903,7 1666,0
3
2
1vACP P ⋅⋅⋅⋅⋅= ηρ
ρ [kg/m^3] 1,225A [m^2] 1
Cp 0,400η 0,85
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E' necessario uno studio anemometrico
vmedia=4,2 m/s
velocità media bassa…
…ma…
…Eannua dipende dalla forma della distribuzione
bisogna studiare il singolo sito
0.00.5
1.01.5
2.02.5
3.03.5
4.04.5
5.05.5
6.06.5
7.07.5
8.08.5
9.09.5
10.010.5
11.011.5
12.0>12
0.0%
2.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
14.0%
16.0%
18.0%
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mappe del vento, Nord Italia
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VAWT, parametri
CP=Pout
P in
=C⋅ω
12⋅ρ⋅A⋅v3
Pout=12⋅ρ⋅A⋅v
3⋅C P
λ=ω⋅Rv
Tip Speed Ratio
noti CP e λ ricavo POUT
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VAWT, Savonius
turbine diameter: 1m
blade lenght: 1 - 2m
blade diameter: 0,3m
overlap e: 0,2m
overlap e’: 0m
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quanto costa
Il costo per installare un sistema completo di un aerogeneratore decresce in funzione della potenza installata: circa 1000 €/kW per impianti intorno ai 100 kW e può raggiungere 5000 €/kW per impianti molto piccoli di alcune centinaia di watt.
Il costo per installare un sistema completo di un aerogeneratore di 20 kW di potenza è circa 2.000/3.000 €/kW.
Per macchine di potenza compresa tra 10 e 20 kW il costo di un sistema installato "chiavi in mano" varia dai 3000-4000 € per kW installato. Per macchine di taglia più piccola (centinaia di watt-pochi kW) esso può raggiungere 4000 - 5000 € per kW installato.
I costi di gestione e manutenzione crescono con il tempo: anni 1-10, ~ 2%; anni 10 - 20, ~ 3% (% sull'investimento).
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dove installare la turbina?
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dimensionamento
http://sensoenergia.altervista.org/turbina-darrieus/
λ=ω⋅Rv
1.definisco la velocità di riferimento (velocità più probabile)
2.definisco ω desiderata all'albero (prima della moltiplica
3. fisso il punto di lavoro (CP elevato)
4. ricavo λ e CP dal grafico
5. ricavo R da:
6.determino la coppia di spunto C0 del generatore (…)
7. fisso la velocità di auto-avvio v0
8.ricavo A da (ω = …?):
9. ricavo B (lunghezza pala) da R e A
CP=C⋅ω
12⋅ρ⋅A⋅v3
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e quindi...
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regolazione del carico
La prossima volta!!!
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forum e web
● Otherpower
● TheBackShed
● Caleb
● Miro Cellar e su youtube
● Piggot
● VAWTS only
● energeticambiente
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Applausi !!!
William Kamkwamba
