Arduino Forum

International => Italiano => Generale => Topic started by: Gotovar on Oct 15, 2018, 06:59 pm

Title: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 15, 2018, 06:59 pm
Buonasera a tutti, vi scrivo per chiedere qualche consiglio sulla costruzione di un prototipo di centrale idroelettrica con, ovviamente, Arduino. Il mio obiettivo al momento è semplicemente quello di sfruttare l'energia elettrica prodotta da una turbina per accendere qualche Led, per poi estenderlo successivamente ad altri utilizzi. Ahimè sono ancora un novizio (a parte per qualche progetto fatto in precedenza), dunque non saprei proprio come iniziare. La mia idea era quella di usare un alternatore collegato alla turbina, quest'ultima mossa da acqua proveniente da un tubo con regolatore di getto. Il tutto monitorato da Arduino che deve misurare la corrente prodotta (se possibile) e il numero di giri effettuati dalla turbina per avere una stima sulla quantità media di acqua necessaria per farla girare. In ogni caso vi ringrazio in anticipo.
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: uwefed on Oct 15, 2018, 09:45 pm
prototipo o modellino?
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 15, 2018, 09:57 pm
direi prototipo al momento
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 16, 2018, 10:14 pm
scusate l'insistenza, ma nessuno può darmi qualche consiglio?
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Standardoil on Oct 16, 2018, 10:22 pm
Guarda,
la parte difficile del tuo progetto non è arduino
è la parte idro
poi la parte elettrica
ad esempio, volendo fare un prototipo, che numero di giri caratteristico ha la tua turbina?
perchè da li e dal salto idraulico potremmo fare un minimo di dimensionamento
solo dopo che abbiamo i numeri possiamo pensare a come collegare l'arduino, che fidati, è veramente la parte più semplice
a quanti poli l'alternatore?
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: gpb01 on Oct 17, 2018, 06:35 am
direi prototipo al momento
Per evitare incomprensioni e malintesi ... ti rammento il punto 15 (e suoi sottopunti) del REGOLAMENTO (http://forum.arduino.cc/index.php?topic=149082.0) ... finché rimaniamo a parlare di una piccola dinamo che genera 12V va bene, ma se si comincia a parlare di alternatori e poi si va oltre la "bassissima tensione" ... dovrò chiudere il thread. Mi raccomando ... :)

Guglielmo
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 17, 2018, 11:21 am
Grazie per la risposta Standardoil, in realtà vorrei usare una turbina del genere "https://www.amazon.com/Yosoo-Turbine-Generator-Micro-hydro-Charging/dp/B00ZCBNNOC" (non ricordo se si possono mettere direttamente link, perciò perdonatemi e se non va bene correggo subito  :smiley-sweat: ), ma non ho idea del numero dei giri caratteristico. In ogni caso non vorrei fosse troppo grande per quello che ha giustamente detto gpb01, perciò se non è adatto cerco subito altro.
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: gpb01 on Oct 17, 2018, 11:28 am
In ogni caso non vorrei fosse troppo grande per quello che ha giustamente detto gpb01, perciò se non è adatto cerco subito altro.
Quella indicata va benissimo, genera 12V e circa 220mA ... solo che nelle note c'è scritto che occorre una pressione dell'acqua di 60/70 psi che sono circa 4/5 atmosfere ... ::)

Guglielmo
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 17, 2018, 11:52 am
Avevo fatto anche io il calcolo e in effetti mi sembrava un po' strano. Comunque nelle recensioni pare che abbia funzionato, quindi deve essere sicuramente un errore  :smiley-roll-sweat:
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 18, 2018, 12:04 pm
Scusate, so che divento pesante, ma quindi che si fa?
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Standardoil on Oct 18, 2018, 12:06 pm
Hai gia la parte idraulica?
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: docdoc on Oct 18, 2018, 12:56 pm
Io non ho capito, prototipo o modellino per me è la stessa cosa, sempre un "qualcosa di simile ad un sistema reale, in scala ma funzionante" (entro i limiti concessi dalla sala e dai componenti utilizzati ovviamente).

Ora, non sono per me chiari quali siano appunto questi limiti del modellino. Ad esempio se l'acqua che deve generare elettricità possa essere limitata ad un qualcosa a gravità (quindi la turbina deve essere di fatto più semplice e potrà generare poca corrente, ma se basta un LED potrebbe andare) o se si voglia utilizzare l'acqua di un rubinetto (quindi con circa un paio di atmosfere di pressione) o altro (?); se il modellino deve essere solo un POC quindi fatto relativamente in economia, solo come esperienza per un progetto più grande; e, infine, quali siano gli obiettivi di un eventuale progetto più grande..

Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Patrick_M on Oct 18, 2018, 12:58 pm
Quote
dunque non saprei proprio come iniziare. La mia idea era quella di usare un alternatore collegato alla turbina, quest'ultima mossa da acqua proveniente da un tubo con regolatore di getto. Il tutto monitorato da Arduino che deve misurare la corrente prodotta (se possibile) e il numero di giri effettuati dalla turbina per avere una stima sulla quantità media di acqua necessaria per farla girare. In ogni caso vi ringrazio in anticipo.
Scusate, so che divento pesante, ma quindi che si fa?
:D cominciamo a montare il tutto e buttare giù un programma di massima per fare quello che ti sei prefissato, immagino dovrai eseguire delle prove per definire l'altezza della colonna d'acqua necessaria per far ruotare la turbina ... e altre cose così
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 18, 2018, 01:23 pm
Ancora non ho la parte idraulica, in realtà sono indeciso su cosa scegliere, ovvero tra un semplice tubo oppure uno con manopola e regolatore di pressione. Comunque ho già la turbina, quindi magari potrei cominciare da quella.
Per quanto riguarda prototipo o modellino, ho scritto prototipo perché deve solo mostrare il meccanismo, per modellino io intendo con tutti i dettagli di una vera centrale. Invece per la scelta del modo io direi un po' entrambi, cioè sfruttare la gravità, ma con la presenza di un rubinetto per la pressione (ecco il dubbio di prima). Il fatto del progetto più grande è inteso come sfruttare un qualcosa di simile per altri usi che non siano solo l'accensione di un led, ma ancora non lo so neanche io
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 18, 2018, 01:28 pm
In realtà il mio è puro interesse per comprendere questo tipo di energia e come viene sfruttata.
Per il programma sinceramente devo ancora studiare un po' il tutto prima di buttarlo giù.
Ci tengo comunque a ringraziarvi per le risposte
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: gpb01 on Oct 18, 2018, 01:29 pm
... Invece per la scelta del modo io direi un po' entrambi, cioè sfruttare la gravità, ma con la presenza di un rubinetto per la pressione (ecco il dubbio di prima).
Io comincerei a fare un po' di prove ... metti un tester sull'uscita della turbina e vedi quanta acqua deve passare per ottenere realmente i 12V ... se i dati che riportano sul sito sono esatti, potresti avere delle sorprese ... ::)

Guglielmo
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: docdoc on Oct 18, 2018, 02:29 pm
In realtà il mio è puro interesse per comprendere questo tipo di energia e come viene sfruttata.
Ah, ok. Allora va bene intenderlo come "modellino funzionante didattico". :)

Se hai già la turbina devi iniziare ovviamente dalla parte "meccanica", costruisci il modellino, per ora senza Arduino, e fallo funzionare.
Quando avrai fatto questo, allora si aggiunge Arduino per il monitoraggio e lì possiamo aiutarti (ma sempre tu devi avere almeno le idee chiare di cosa vuoi fare, ed iniziare a scrivere un po' di codice...).
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Standardoil on Oct 18, 2018, 02:33 pm
Secondo me, solo secondo me
Differenza prototipo modellino
Modellino è un giocattolo
Prototipo è un oggetto fatto per studiare la fattibilità di una cosa più grande
Parte idraulica:
Per la regolazione serve sapere se si tratta di una turbina ad azione (agisce la sola velocità del fluido) oppure a reazione (agisce anche la pressione)
la regolazione nei due casi non è uguale
In particolare non è che basta un rubinetto....
Se invece parliamo di giocattoli....
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 18, 2018, 06:32 pm
Da quanto ho capito è una turbina a reazione, però non vorrei dire cose sbagliate e distruggere tutto, perciò rimetto il link così puoi vedere anche tu: https://www.amazon.it/Generator-Generatore-Micro-idro-Ricarica-Strumento/dp/B00ZCBNNOC/ref=sr_1_3?ie=UTF8&qid=1539879463&sr=8-3&keywords=dc+turbina

comunque riferendomi a ciò che ha scritto Guglielmo, appena posso comprovo col tester (che al momento non ho), anche se in uno dei commenti sul link c'è scritto che per azionarlo la pressione dell'acquedotto è più che sufficiente, ma che l'acqua del rubinetto genererebbe al massimo 1,5V.
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: silvioz on Oct 19, 2018, 08:00 am
Non limitarti ad Amazon, esistono diverse turbine con qualche informazione in più in sezione 'product details'

https://www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=SB_20181018215528&SearchText=DC+Water+Turbine+Generator

Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 19, 2018, 08:42 am
Grazie per l'informazione Silvio, in effetti ho trovato qualche informazione in più sul voltaggio che segue un andamento logaritmico in base alla pressione dell'acqua. Ad ogni modo non ho trovato altre informazioni sul tipo di turbina (azione o reazione)
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: gpb01 on Oct 19, 2018, 09:13 am
Ho trovato questa spiegazione piuttosto semplificata, ma che magari ti può chiarire le idee ...

Quote
Dalla legge di Bernoulli:
(https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/05f2f4f21291c425bd32589ecc15e9bccd9a66ab)
in cui:

  • ρ è la densità del fluido.
  • u rappresenta la velocità di deriva lungo la linea di flusso,
  • g è il campo medio, nelle applicazioni più frequenti diventa l'accelerazione di gravità,
  • h è la quota potenziale media della sezione,
  • p rappresenta la pressione di tipo statico lungo la linea di flusso,

In realtà vuol dire che in un flusso di liquido si possono avere tre "componenti" che coesistono all'interno della vena fluida: la pressione, la velocità e la differenza di quota, tra inizio e fine del tratto considerato.

Nelle turbine tipo Pelton il getto (o i getti) di acqua che vengono diretti sulle giranti a doppio cucchiaio utilizzano quasi solo la "velocità" del getto (infatti la pressione, che deriva dall'altezza del salto utile, viene convertita in "velocità" nell'ugello) Semplificando si può affermare che la "velocità" "AZIONA" LA GIRANTE.

Nelle ruote Poncelet "da sopra" (i classici mulini a cassetti che usano salti di pochi metri) invece è il "peso" dell'acqua che riempie i cassetti (in alto) della ruota e che, rendendo la ruota più pesante da una parte che dall'altra, la mette in rotazione (normalmente a velocità angolari decisamente più basse). Sempre semplificando si può affermare che il "peso" "REAZIONA" LA GIRANTE.

Nelle turbine Banki-Ossberger la girante viene azionata da sopra e reazionata dall'acqua che deve uscire, da sotto, dal cestello a palette ricurve, e quindi sono "ibride": un po' ad azione e un po' a reazione.

Ovviamente, tutto quanto sopra va interpretato con grande "beneficio di inventario" ...
Spero possa esserti utile ... :)

Guglielmo
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 19, 2018, 11:32 am
In effetti questa spiegazione è un po' più a livello meccanico (per me molto più comprensibile), mentre quella che ho trovato io parlava di variazione di pressione. Il mio dubbio è che nella turbina una parte presenta una specie di filtro (forse per evitare che entrino sassolini o roba del genere) e non so se questo può provocare delle differenze di pressione tra l'entrata e l'uscita
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Standardoil on Oct 19, 2018, 07:33 pm
Ovvio che la griglia antisabbia provoca perdite di carico
Parimenti ovvio che ci sarà comunque una discesa di pressione tra ingresso e uscita
Quella girante è a reazione, grado di reazione 100%, si evince chiaramente dai diametri dei condotti
Quindi l'intera produzione di energia è a spese della pressione del fluido, la velocità non influisce, se non nel fatto di "alimentare" fluido fresco
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 19, 2018, 10:20 pm
Perfetto, grazie dell'informazione. Comunque comincio a fare qualche test sulla turbina, così posso anche capire quanta altezza mi serve per generare quei 12V garantiti (ho la sensazione che saranno un po' meno). Ho, però, ancora un dubbio: la turbina ha ovviamente un'entrata e un'uscita, ma l'acqua che esce è meglio immagazzinarla da qualche altra parte oppure conviene creare un circuito che la riporta in entrata?
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Standardoil on Oct 19, 2018, 10:36 pm
certamente creare un circuito che la riporta in entrata; però temo che non sarà facile, il moto perpetuo lo stanno cercando in tanti, ma non ci sono ancora riusciti...
No, seriamente, che domanda è la tua?, la parte idraulica la devi conoscere "prima" di mettere mano all'arduino
forse intendi che vuoi un consiglio su come realizzare un modello di diga: con invaso, condotte e similia?
Non so, non riesco a decifrare la tua domanda
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 20, 2018, 12:45 am
ammetto di aver formulato abbastanza male la domanda  :smiley-sweat:
ovviamente intendevo il riutilizzare la stessa acqua usata in precedenza oppure no, cioè usare un serbatoio in cui è possibile mettere nuovamente l'acqua o attaccare il tutto direttamente ad un rubinetto.
Ad ogni modo perdonatemi se a volte scrivo cose strane, pian piano ci arrivo anche io.  :D
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: paulus1969 on Oct 20, 2018, 09:32 am
Se usi un rubinetto, invece di buttare via acqua potabile, conservala e la usi per irrigare o per pulire il pavimento.

Per iniziare usa il tester, prima di costruire eventuali supporti meccanici pensa a cosa dovrai montare, se ti serve qualcosa per misurare i giri.

Differenze fra prototipo e modellino:
a parte la definizione modellino = giocattolo

prototipo = qualcosa uguale al modello finale, soprattutto per le grandezze fisiche in gioco
modellino quasi sempre è qualcosa in scala ridotta e qui quando si parla di fluidodinamica le cose si fanno critiche, infatti alcune grandezze fisiche rimangono invariate al variare di altre e qualcosa che funziona in un modo nel modellino, poi potrebbe funzionare in modo del tutto diverso in una realizzazione di dimensioni maggiori o minori, pensa alla tensione superficiale dell'acqua tanto per dirne una.
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Standardoil on Oct 20, 2018, 09:47 am
È per questo che si parla di numero caratteristico di giri, che è un parametro che permette di ri-scalare i risultati di modelli in scala (appunto)
Title: Re: Centrale idroelettrica
Post by: Gotovar on Oct 20, 2018, 10:30 am
Perfetto, allora faccio qualche prova e cerco di calcolare anche il numero caratteristico di giri.