ENERGIE RINNOVABILI NOMADICHE

realizzato da:

Jacopo Fiorucci, Marco Pettinari

Prima di tutto: motivazione

Perché le energie rinnovabili?

Perché risparmiare energia?

Perché la salvaguardia dell’ambiente?

La risposta:

www.youtube.com/watch?v=K85xunnJJgw

IntroduzioneIl concetto di energia rinnovabile di solito si applica ad installazioni fisse,

come ad esempio pannelli solari nelle abitazioni, o impianti eolici che

vediamo nei nostri paesaggi. Molto più difficile è riuscire ad ottenere energia

rinnovabile in movimento in qualunque situazione e luogo. La sfida del futuro

sarà proprio questa date le esigenze sempre maggiori di mobilità di chiunque

nel mondo. A tal proposito proponiamo vari sistemi che permettono di

ottenere energia svincolati da postazioni fisse. Pensando all’utilizzo su mezzi

di trasporto quali camper e roulotte, una prima idea consiste nell’equipaggia-

mento con impianti pico-hydro, micro-eolico e pannelli solari flessibili. In

questo modo abbiamo a disposizione un mezzo che si adatta con facilità ad

ogni possibile condizione, privilegiando una fonte di energia o l’altra a

seconda della disponibilità. Più nel dettaglio pensando ai dispositivi

elettronici di cui un viaggiatore normalmente dispone, abbiamo pensato a

cellulari o notebook dotati di pannelli solari.

IMPIANTO SOLARE PER CAMPER

L'aiuto del Sole per chi viaggia in camper è diventato oggi irrinunciabile.Con un buon impianto a energia solare è infatti possibile sostare ovunque, senza temere di restare a corto di energia elettrica, con notevoli vantaggi in termini di libertà, di economia di esercizio, e di pulizia dell'ambiente. E' naturalmente importante fare le cose bene, e quindi scegliere tutti i componenti dell'impianto secondo le effettive esigenze.

Esempio di impianto

Componenti

Dimensionamento

Che potenza dobbiamo scegliere per i pannelli fotovoltaici?Per poter dimensionare in modo corretto il ns. impianto, dovremo per prima cosa fare l'elenco delle apparecchiature che vogliamo alimentate a camper fermo: luci, TV, frigo, ecc..Distinguiamo quelle che possono essere alimentate a 12V in corrente continua da quelle che vanno alimentate a 220V in corrente alternata.

Se alcune apparecchiature hanno entrambe le possibilità, scegliamo di alimentarle in corrente continua (la corrente in uscita dalla batteria del camper).

Dimensionamento

Dovremo ora individuare le potenze giornaliere assorbite da ciascuna apparecchiatura. Pertanto andremo a leggere la potenza in watt (W) stampigliata sulla targhetta che di solito si trova sul retro di ogni apparecchio. Moltiplichiamo questa potenza per il numero di ore al giorno che prevediamo di usare, otterremo i Wattora assorbiti da quell'apparecchio in un giorno, e quindi la potenza che gli dovremo fornire.

Esempio 1

Un TV color assorbe 30W e pensiamo di tenerlo acceso per 4 ore al giorno: a quell'apparecchio dovremo fornire 30*4=120 Wh al giorno.Sommiamo quindi le varie potenze in wattora al giorno di luci, TV, ecc… e otterremo la potenza totale assorbita dai nostri apparecchi.Attenzione: per il frigorifero non va moltiplicata la potenza assorbita per il numero di ore di accensione, in quanto il compressore non funziona continuamente: il dato di potenza assorbita giornaliera (wattora al giorno) è di solito presente nel manuale d'istruzioni o nella scheda tecnica fornita dal produttore.

Esempio 2

Supponiamo ora che il ns. calcolo ci indichi che abbiamo

bisogno in totale di 300 Wh al giorno. Se desideriamo

che il Sole fornisca tutta l'energia necessaria dovremo

installare:

- 1 pannello da 80W, se usiamo il camper solo d'estate

(in quanto un pannello da 80W in estate genera circa

300-350 Wh al giorno)

- 2 pannelli da 80W, se usiamo il camper anche d'inverno (in quanto d'inverno un

pannello da 80W genera circa 150-200 Wh al giorno) .

Naturalmente queste valutazioni tengono conto che ci sia bel tempo: per cautelarci

dai giorni nuvolosi, sarà meglio fare una scelta prudenziale, maggiorando la

potenza dei pannelli, in modo da immagazzinare quando c'è il sole più energia

nella batteria. Se invece ci accontentiamo che l'energia solare sia solo di supporto,

cioè serva soltanto a mantenere carica la batteria di servizio durante brevi soste,

potremo naturalmente scegliere per il pannello potenze minori.

Batteria Che batteria mi occorre?Le batterie sono classificate in Ampere/ora: riprendendo l'esempio precedente, in cui abbiamo calcolato un assorbimento di 300 Wattora al giorno, la batteria ci dovrà assicurare 300W/12V=24 Ampere/ora al giorno. Pertanto in questo caso ci regoleremo in funzione della durata delle soste che prevediamo nel ns. viaggio. Se scegliamo una batteria da 100Ah, quando è completamente carica questa batteria ci assicurerà autonomia per circa 3/4 gg. Per quanto riguarda il tipo di batteria, possiamo dire che in linea teorica qualsiasi batteria a 12V può andar bene: è tuttavia da tener presente che le classiche batterie per uso automobilistico hanno una vita media di 2-3 anni e non sono progettate per cicli di carica e scarica profonda, per cui la loro durata sarà limitata. E' pertanto opportuno scegliere una batteria ermetica, al piombo/gel o piombo/calcio, progettata appositamente per funzionare con pannelli solari, senza necessità di manutenzione. Queste batterie durano fino a 8/10 anni, si ripagano del maggior costo, e garantiscono massima affidabilità di servizio.

Regolatore

Il regolatore di carica

Il pannello solare, come si può vedere dallo schema sopra illustrato, in realtà

non andrà ad alimentare direttamente i nostri apparecchi, ma il suo flusso di

corrente dovrà essere controllato dal "regolatore di carica". Questo

fondamentale apparecchio innanzitutto assicura una corrente costante ai

carichi, prelevandola dai pannelli e/o dalla batteria, e inoltre si occupa di

interrompere la carica quando la batteria è al 100%, e di disconnettere i

carichi quando la batteria è scarica. In questo modo eviterà stati di

sovraccarica e di scarica eccessiva alla batteria, mantenendola in buona

salute. La scelta del regolatore va fatta sulla corrente massima assorbita dai

nostri carichi.

Parallelatore e Display

Il Parallelatore e il Display

Si tratta di due apparecchi molto utili, anche se non strettamente

indispensabili: il parallelatore è infatti in grado di deviare sulla batteria

motore la corrente che giunge dai panelli solari e che verrebbe inutilizzata,

quando la batteria di servizio è carica, e quindi va a mantenere in carica la

batteria motore.

Il display è in grado di visualizzare lo stato di carica della batteria di servizio.

Inverter

L'inverter

E' l'apparecchio che converte i 12V c.c. della batteria nei classici 220 V c.a.: ci

servirà pertanto ad alimentare gli apparecchi che non hanno possibilità di

alimentazione in corrente continua, quali TV color senza alimentazione a 12V,

videoregistratori, fax, ecc.

Va acquistato se esiste almeno un apparecchio da alimentare a 220V, e va

dimensionato di potenza superiore alla somma delle potenze in corrente

alternata dei singoli apparecchi, per tener conto della corrente di spunto

all'accensione.

MontaggioIl montaggio

Il montaggio meccanico ed elettrico va effettuato preferibilmente da

personale specializzato. Per chi si diletta nel "fai-da-te" e si sente in

grado di effettuare tutto da solo è possibile acquistare supporti di fissaggio e

cavi, e quindi procedere al montaggio del/i pannello/i sul tetto del camper ed

ai collegamenti elettrici. Riassumiamo i componenti necessari per un

impianto solare per camper:

- 1 o 2 pannelli fotovoltaici

- 1 regolatore di carica della batteria

- 1 o 2 batterie ermetiche senza manutenzione

- parallelatore e display

- inverter

- supporti di fissaggio pannelli, cavi e guaine

PICO HYDRO TRASPORTABILE

E’ noto che l’energia idraulica si trova in una posizione privilegiata rispetto

alle altre fonti rinnovabili quali vento, sole, biomasse, perché presenta alcuni

vantaggi fondamentali, quali un costo d’impianto generalmente più basso a

parità di potenza prodotta, una superiore affidabilità, una produzione

energetica più intensa e regolare nel tempo.

Impianti pico-idroelettrici trasportabili si possono utilizzare qualora

s’incontrino piccoli corsi d’acqua con sufficiente portata. Gli impianti di

piccola taglia sono quasi sempre ad acqua fluente, cioè la produzione di

energia è funzione della disponibilità effettiva dell’acqua e non di quella che

potrebbe derivare dall’eventuale regolazione e accumulo in un invaso:

questo semplifica l’installazione che non richiede opere accessorie.

Classificazione UNIDO

Secondo la classificazione introdotta dalla UNIDO Organizzazione delle

Nazioni Unite per lo Sviluppo Industriale (Penche, 1998) gli impianti idro-

elettrici si suddividono, in base al valore della potenza nominale prodotta, in:

• Pico impianti P < 5 kW

• Micro impianti P < 100 kW

• Mini impianti 100 < P < 1000 kW

• Piccoli impianti 1000 < P < 10000 kW

• Grandi impianti P > 10000 kW

Classificazione presa-accumulo

Un altro tipo di classificazione è basato sulla modalità di presa e accumulo

delle acque:

• impianti ad acqua fluente, essi non sono in grado di regolare la portata

derivabile durante l’anno; il loro funzionamento è quindi funzione del regime

idrologico del corso d’acqua;

• impianti a bacino, sono in grado di regolare la portata derivata grazie

all’utilizzo di un serbatoio; la regolazione può essere giornaliera, settimanale

o mensile e la sua entità è connessa alla capacità di accumulo del serbatoio;

• impianti inseriti in un canale o in una condotta per l’approvvigionamento

idrico, questo tipo di impianti sono anche detti impianti multi-funzione in

quanto la produzione idroelettrica avviene contemporaneamente ad un’altra

funzione. E’ il caso degli impianti idroelettrici inseriti in canali irrigui o in

sistemi d’approvvigionamento potabile.

Pico hydro ad immersione

Ci sono migliaia di luoghi in cui le persone hanno una sorgente di acqua che

cade o scorre, ma non hanno energia elettrica. Per queste comunità rurali,

pico hydro è il più basso costo della tecnologia per la generazione di energia

elettrica: l’illuminazione da questa fonte è la più conveniente. Possono inoltre

essere trasportati a bordo di camper, barche..ecc.

IMPIANTI AD ACQUA FLUENTE (AD IMMERSIONE)

Pico hydro ad immersione

“Picolo200” turbina 200W “Picolo500” turbina 500W

• Portata (L/sec) 35 70

• Immersione (m) 0.5-1.5 0.5-1.5

• Capacità (W) 200 500

• Output (VAC) 220 (50-60Hz) 220 (50-60Hz)

Pico hydro a condotta

"La luce dall'acqua"

Impianto generatore di energia elettrica 220V per mezzo di una mini

turbina ad acqua

COMPOSIZIONE IMPIANTO

• MINITURBINA DAFNE HYDRO 624/1524

• REGOLATORE RH 624/1524

• INVERTER INV 624/1N1524

• ACCUMULATORI 2 da 12V 100/150AH

• CAVI DI CONNESSIONE

Dafne Hydro 624/1524

GENERATORE IDROELETTRICO MODELLO DAFNE HYDRO 624/1524

POTENZA: 624-> 600/2000W 1524-> 1500/3500 W

PRESSIONE NECESSARIA: min 2 max 7,5 Atm

CONSUMO D'ACQUA: min 1 max 2 lt/sec

AUTONOMIA: 624-> 500W min 5 ore 1524-> 1000 W min 4 ore

CHE COS'È HYDRO 624/1524

• E' un generatore idroelettrico di energia elettrica a 220V che utilizza come sorgente di energia il salto d'acqua di una piccola sorgente o di piccoli acquedotti privati; può alimentare tutte le normali utenze di casa esclusi lavatrice o lavastoviglie;

• è ideale per chi necessiti di energia elettrica in luoghi lontani dalle reti di distribuzione nazionali;

• può alimentare uno chalet, una casa isolata, un camper in sosta;

Dafne Hydro 624/1524• può essere altresì utilizzato in abbinamento ad un impianto fotovoltaico;

• è esente da tasse;

• non richiede manutenzione salvo la verifica semestrale delle batterie;

• è costruito nel rispetto delle normative di sicurezza CEE;

• la sua vita media è di oltre 15 anni (eccetto batterie).

COME FUNZIONA

Il microimpianto idroelettrico sfrutta un salto d'acqua trasformando l'energia

meccanica in energia elettrica. Viene così generata una tensione a 24 V

(28,8V) in corrente continua la quale carica delle batterie e alimenta un

inverter. Detto inverter provvede a convertire l'energia elettrica in cc in ca a

220 V/50 Hz. L'inverter dispone al suo interno di un dispositivo di controllo di

presenza del carico che provvede a spegnerlo automaticamente quando non

viene richiesta energia.

Dafne Hydro 624/1524

Attenzione: questo generatore è dotato di un dispositivo elettronico di nuova

concezione che provvede ad adeguare la potenza in uscita dalla turbina al

salto ed alla quantità di acqua disponibile, controllando la carica delle batterie

sino ad un massimo livello; l'energia in eccesso verrà inviata ad un

riscaldatore o ad un boiler.

PRESTAZIONI

Energia immagazzinata giornaliera:

Salto Portata Wh

(m) (l/sec) (giornalieri)

• 20 (0,95) 1.680

• 25 (1,05) 2.400

• 35 (1,25) 4.320

Dafne Hydro 624/1524

• 45 (1,40) 6.480

• 55 (1,60) 8.080

• 65 (1,70) 11.520

• 75 (1,90) 14.400

Potenza disponibile:

• HYDRO 624: 600 VA (2kVA di spunto)

• HYDRO 1524: 1.500 VA (3,5 kVA di spunto)

APPARECCHI COLLEGABILI

• Impianti di illuminazioni dotato di lampade a basso consumo

• televisori a colori, apparecchi radio o ricetrasmittenti

• frigoriferi da 70 - 120 litri

• apparecchiature elettriche con motore fino a 1/2 HP, pompe, trapani, ecc.

Dafne Turbox 200

"La luce dall'acqua“

Impianto generatore di energia elettrica 220V per mezzo di un micro

generatore idroelettrico

GENERATORE IDROELETTRICO

MODELLO DAFNE TURBOX 200

- POTENZA: 200 VA (max 300 VA)

- PRESSIONE NECESSARIA: min 2 max 5 Atm

- CONSUMO D'ACQUA: min 14 max 25 lt/sec

- AUTONOMIA: 100 W min 5 ore

- DIMENSIONI: 250 x 420 x h 320 mm

- PESO: 26 kg

Dafne Turbox 200

CHE COS'È TURBOX 200

• E' un generatore portatile di energia elettrica a 220V azionato dall'acqua di un normale acquedotto.

• Alimenta lampade (meglio se a basso consumo), radio, televisione, carica batterie per radiotelefoni e cellulari, piccoli utensili.

• Consuma come un irrigatore da giardino (15-25 lt/min).

• E' l'ideale per chalet, case isolate, camper in sosta, piccole stazioni radio.

• Ha un costo contenuto, non richiede né autorizzazioni né tasse.

• E' costruito nel rispetto delle normative di sicurezza CEE.

• Rappresenta un'alternativa ecologica alla soluzione motogeneratore.

• Può essere utilizzato in abbinamento ad un impianto fotovoltaico preesistente.

Dafne Turbox 200

COME FUNZIONA

Il microgeneratore idroelettrico è azionato dalla pressione presente

nell'acquedotto di casa o in una piccola condotta con un diametro di 30-40

mm (1 pollice). L acqua fa ruotare una turbina che mette in movimento un

piccolo generatore elettrico che carica due batterie interne la cui energia

viene trasformata in corrente elettrica a 220V 50Hz dall'inverter incorporato.

PRESTAZIONI

Energia immagazzinata giornaliera: SALTO Portata Wh

(m) (l/min) (giornalieri)

20 (14) 370

30 (18) 670

40 (21) 1.050

50 (23) 1.450

Altri esempi

MINI EOLICO

Le mini pale eoliche sono generatori eolici di piccola taglia detti anche

impianti mini eolici che utilizzano il vento per produrre energia elettrica:

assumono il suffisso mini per differenziarli dagli impianti di grandi dimensioni

che costituiscono le centrali eoliche. Hanno rotori di piccolissime

dimensioni generalmente di diametro inferiore al metro e una grande

semplicità di installazione (ben si prestano al fai da te). Data la loro semplicità

possono essere posizionati in qualunque posto dal terrazzo al balcone di casa

dalla barca al camper. Una loro fondamentale caratteristica è che possono

utilizzare anche venti dotati di velocità estremamente basse dell'ordine dei

due metri al secondo. Per taluni marchi la realizzazione del rotore è effettuata

con plastica riciclata anziché in metallo allo scopo di ridurre peso e costo di

realizzazione.

Considerazioni

I vantaggi dell'installazione di un siffatto impianto sono ben evidenti

e riassumibili in:

- ecologici, assenza di qualunque tipo di emissioni inquinanti;

- economici, possibilità di interfacciare l'impianto alla rete del Gestore ed

usufruire delle tariffe incentivanti per la vendita dell'energia elettrica.

Il costo di una mini pala eolica dipende ovviamente dalla potenza generata,

per la categoria in oggetto va dai 1000 ai 3000 euro a kW di potenza. Con i

decreti attuativi della finanziaria del 2007 è stata confermata per il mini eolico

la tariffa onnicomprensiva di 0,30 di euro per ogni kW di energia elettrica

immessa in rete. La cosa ha destato grandi aspettative nel mercato.

Occorre innanzi tutto monitorare con estrema attenzione il sito per un

adeguato periodo e poi effettuare con appositi software delle proiezioni della

futura produttività dell'impianto . Effettuati e superati tali calcoli si può

Ulteriori vantaggi

passare alla installazione che conviene far curare ad esperti del settore che

garantiranno l'impianto stesso e lo doteranno di tutti i necessari collaudi e

certificazioni e cureranno la pratica nei confronti del GSE per ottenere le

incentivazioni. Un impianto di 3,5 kW del costo di circa 10000 euro consente il

recupero dell'investimento in sei anni circa. Tenuto conto che la vita media

dell'impianto è 25/30 anni e che gli incentivi durano per 15 anni, dopo si

potrà vendere la corrente al miglior offerente. Si capisce che l'installazione

del mini eolico può essere un discreto affare oltre che una scelta responsabile.

Aerogen 6 da 24VIl potente AEROGEN 6 è l’ideale per chi vive a bordo della propria barca o

del proprio caravan così come è l’ideale per le case di vacanza e per

applicazioni professionali che richiedano elevate potenze. É infatti in grado di

erogare ben 670 Ah alla settimana con un vento di soli 20 Km/h. É dotato di

un codolo per un facile montaggio su di un tubo da 38 mm di diametro. Può

funzionare in modo continuo ed in piena sicurezza anche con venti di

tempesta arrivando a generare una corrente massima di 30A a 24V cc.

Principali caratteristiche

• Cominciano ad erogare energia con velocità del vento di circa 8 Km/h;

• sono progettati per resistere a venti di fortissima intensità;

• sono tra i più silenziosi generatori eolici esistenti sul mercato;

• la velocità di rotazione è particolarmente bassa;

• sono compatti, leggeri ma molto robusti ed affidabili;

• non hanno né frizione né dissipatore interno;

• tutte le parti in movimento sono costruite con materiali marinizzati e ad elevata resistenza per garantire anni di funzionamento senza interventi di manutenzione;

• l’alternatore incorporato, senza spazzole, è ad alta efficienza ed è supportato da cuscinetti lubrificati a vita per alte prestazioni.

Applicazioni

• Imbarcazioni

• Caravan e case mobili

• Elettrificazione rurale, di baite, rifugi e case isolate

• Case isolate di vacanza estiva

• Telemetria, monitoraggio e trasmissione dati

• Stazioni di rilevamento meteorologico

• Ossigenazione di vivai ittici

• Centri sanitari mobili o isolati

• Elettrificazione di basi scientifiche in zone

remote anche in condizioni climatiche estreme

ACCESSORI PER IL VIAGGIATORE

Qui sopra alcuni pannelli solari flessibili,

arrotolabili come coperte.

www.flexcell.com

A lato un cellulare con pannello solare

incorporato.

Notebook con TX-RX satellitareTwo-way portable telephone and web access anywhere in the world

completely solar-powered, portable, rugged.

• specially-configured

laptop computer

• satellite telephone and

internet connection

• completely solar power supply

connect from remote locations not covered by cellulars

full email, web access, file transfer support

worldwide internet service provider, fully secure

fast digital sign-on; online in 2-3 seconds

mini digital stereo recording system

hi-res miniaturized digital camera

ruggedized waterproof carrying case

Major Component Details

Laptop ComputerWin2000, Pentium IV

14” hi-res backlit display

CD-ROM, pre-installed satellite

communications software,

advanced data acceleration

Satellite PhoneGlobalStar or Iridium supported

Comes pre-licensed, configured for

data access as well as voice; works

anywhere in the world Digital RecorderMinidisc, up to 2 hours of high-

quality recording, 2” optical

all-digital interface to computer

Miniature

Digital Camera2 megapixel resolution;

250+ images

Folding Solar Panel ArrayLight, flexible gate-fold design, durable covering daily energy production

150 watt hours; charges all Nomad components

http://www.greenstar.org

Others accessories

WorldSpace Satellite Radio

and Directed Data Receiver

Provides valuable local radio programming

through built-in satellite receiver in many regions

of the world, in English and local languages,

for low monthly charge

See http://www.worldspace.com

for more info

Compact Battery-Powered

Color Printer and Optical Scanner

Wireless infrared interface

Car DC Adapter for

Powering/charging satellite phone

Automotive Adapters for Satellite Phone and Handheld PC

12 volt double outlet

12 volt adapter for

Powering/charging laptop

from car or airplane battery

Adapters precisely matched to

components, to allow flexible

charging anywhere as supplement

to solar power

Multipower Source

Charges from solar array

can provide backup power

for the built-in batteries

in computer, satphone,

printer, etc; can independently

power these and other devices as needed

See next screen for examples

Battery Pack

Solar Spark LighterReaches 1000 F – will ignite paper or

other combustible materials

Battery

Applications

Bright fluorescent light;

cooling fan

Powering and/or charging the

laptop computer

Eight-step power for all

consumer electronics, cameras,

televisions

from 1.5 to 12 V

Shortwave

antenna

Wind-up Radio and Extension Light

Field Kit Accessories

Powerful AM-FM and global shortwave radio

5 minutes of crank action = 30 minutes of operation

Attached shortwave antenna enhances reception

Retractable lamp provides light

Battery Charging Station

for multiple sets of AAA, AA, C or D batteries

Compass & Magnifying Lens

Field Kit Accessories

Drinking Water Purifier

Advanced water filtration built into a water bottle

quickly eliminates most harmful chemicals