UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA FACOLTA’ DI INGEGNERIA
description
Transcript of UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA FACOLTA’ DI INGEGNERIA
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA
FACOLTA’ DI INGEGNERIACORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE
TELECOMUNICAZIONI
Progetto energia rinnovabile: apparato idroelettrico
low-cost per la produzione di energia
Relatore: prof. Carla VacchiCorrelatore: sig.ra Silvia Roncelli
Elaborato di Laureadi Andrea Nicastro
Anno Accademico 2007/2008
OBIETTIVO
SOSTENIBILE
LOW-COST
INTEGRAZIONE TECNOLOGIE TRADIZIONALI E MODERNE
ADATTO PER I PAESI IN VIA DI SVILUPPO
INTERFACCIA SEMPLICE E IMMEDIATA
PRODUZIONE DI ENERGIA:
Pompa
Riserva ACQUA
Turbina
Dinamo Elettricità
PROGETTO SISTEMA IDRAULICO
IPOTESI:
• Salto motore 120 cm
• 30 l d’acqua
• Durata di 2 minuti
• Dinamo 4 W
• 300 giri / secondo
PROGETTO:
•
•
•
•
• sezione condotta = 1.4
41007.4 gH
Pv
04.2246.0 gHu
918.1u
vS
13.060
n
uD
sm3
sm
2cm
m
cm
Salto motore: 120 cmSalto effettivo: 198 cm
50 cm
28 cm
Pompa 24 V, 2.5 m + pannello solare 30 W
~ 350 €
Salto motore: 120 cm
Salto effettivo: 198 cm
50 cm
28 cm
X
Y
POMPA 1: 18 V, 202 mA
POMPA 2: 6 V, 150 mA
Portata = 1 l/min
145 cm
68 cm
Pompa 1 Pompa 2
Pompe da me utilizzate + relativi pannelli
100 €
ADOTTATA SOLUZIONE LOW-COST!
Pannelli solari
Turbina
Riserva acqua
Dinamo DC
Pompa 1
Pompa 2
Elettricità
PANNELLI SOLARI
Modulo 1 Modulo 2
Potenza nominale: 8 W Potenza nominale: 1.2 W
Vmax: 18 V Vmax: 8 V
Imax: 0.444 A Imax: 0.156 A
Voc: 21.6 V Voc: 9V
Isc: 0.488 A Isc: nd
Tolleranza: -10% / +10% Tolleranza: -10% / +10%
ALIMENTANO LE POMPE DI SOLLEVAMENTO
CHE FUNZIONANO A TENSIONI DIVERSE
POMPA 1 POMPA 2
Pannelli solari
Turbina
Riserva acqua
Dinamo DC
Pompa 1
Pompa 2
Elettricità
POMPE
VINCOLI:
• COPPIA
• VELOCITÀ
• < MANUTENZIONE
• > COPPIA
• > VELOCITÀ
•Sollevano l’acqua
•Sono motori brushless
POMPE
• M.B. con elica e convogliatore
• Utilizzate per fontanelle e acquari
• Facilmente reperibili ed economiche
• Hanno durata elevata (100.000 ORE)
• Richiedono bassa manutenzione
Pannelli solari
Turbina
Riserva acqua
Dinamo DC
Pompa 1
Pompa 2
Elettricità
TURBINA
Traduce in rotazione la spinta che l’acqua imprime sulle pale
Realizzata con pezzi di recupero: low-cost!
Inefficiente!
Pannelli solari
Turbina
Riserva acqua
Dinamo DC
Pompa 1
Pompa 2
Elettricità
DINAMOProduzione di elettricità dal moto rotatorio della
turbina
Voc = 21.7 V
Isc = 222 mA
+VDC DC
TEST TURBINA DINAMO
CARICO = 47 Ω + LED 0,8 mmV = 2.8 V
I = 60 mA
P = 168 mW
η=(Vs1*Is1 + Vs2*Is2 )*tsollevamento
Ptot*tLED= 0.4%
Necessari ingranaggi per produrre sufficiente potenza per pilotare un carico! Rapporto 1 : 3
• diametro turbina ≠ 13 cm
• albero storto, turbina fuori asse di ~ 5 mm
• montaggio difficoltoso
• 2 livelli = salto effettivo maggiore
• dinamo di recupero
• ingranaggi non ingrassati
Efficienza molto bassa perché:
TEST AUTOMATICO
• MISURE MANUALI:
- SOGGETTIVE
- IMPRECISE
- LABORIOSE
• MISURE AUTOMATICHE:
- OGGETTIVE
- PRECISE
- COMODE
MULTIMETRO DIGITALE!
MULTIMETRO DIGITALE
PARTE ANALOGICA PARTE DIGITALE
μ A 741 PIC 18F452INA103
PRELIEVO DI TENSIONE
Morsetti motore
Al convertitore ADC
• 10 bit / valori tra 0 e 1023
• fattore di conversionesoftware
PRELIEVO DI CORRENTE
Morsetto
motoreAl carico
Al convertitore ADC
TENSIONE TENSIONE == CORRENTE CORRENTE
REGOLAZIONE GUADAGNO: G = 80
Vo = 80Vi
Massima dinamica di segnale!
Microcontrollore PIC18F452
• Facile da programmare
• Porte input / output
• Memoria disponibile
• Timer (utilizzato pergenerare l’interrupt)
Clock 2 MHz
Timer 0 + prescaler
Overflow ogni 2 secondi
INTERRUPT!Salvataggio dati
CIRCUITO STAMPATO
CONCLUSIONI
Migliorie apportabili al dispositivo
• turbina più leggera e con meno imperfezioni
• turbina dal minor diametro (5 – 10 cm)
• pale turbina a doppio cucchiaio
• albero di precisione
• dinamo appositamente dimensionata
• pannelli di maggior estensione
• pompe appositamente realizzate
• controllo automatico per l’intero processo
Nessuna modifica al multimetro!
Segue ora una breve dimostrazione pratica,
GRAZIE DELL’ATTENZIONE!