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Furio57.
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Ciao a tutti 
Visto che è di interesse generale la costruzione di un generatore eolico vediamo di fare "due conti" per capire quanta potenza è disponibile quando soffia il vento.
Ovviamente la potenza che è disponibile dipende dalla velocita del vento, dalla densità dell' aria che varia a seconda dell' altitudine e dall' ammontare della turbolenza. Questa ultima è molto difficile da quantificare pertanto è buona norma non avere nulla intorno alla turbina stessa, compresa una buona distanza da terra.
La potenza disponibile ad una data velocità di vento con buona approssimazione può essere espressa con la seguente formula:
P=1/2 per la densità dell' aria per la velocità dell' aria al cubo.
La potenza P è espressa in Watt per metro quadrato.
La densità dell' aria è espressa in Kilogrammi per metro cubo
La velocità dell' aria in metri per secondo
La densità dell' aria per una temperatura di 25 gradi centigradi al livello mare è di circa 1,3 Kg metro cubo.
Da notare che la potenza varia con il cubo della velocità del vento. Questo significa che ogni volta che raddoppia la velocità del vento, si incrementa la potenza disponibile per un fattore di 8.
................................................................. TABELLA DI COMPARAZIONE
VELOCITA' DEL VENTO m/sec...................1.........2...........4,5..........6,6..........9
POTENZA DISPONIBILE Watt......meno di 1.........5.......... 60..........175........475
Ma quanta energia possiamo estrarre dal vento?
Un certo Sig. Albert Betz ha dimostrato che il limite massimo è il 59,25% dell' energia disponibile.
Questo vuole dire che con un vento di circa 16 Km/h e quindi con una potenza di 60 Watt per metro quadro, possiamo avere disponibile una potenza di circa 35 Watt.
In pratica nessuna turbina arriva al limite massimo di Betz, infatti una buona turbina commerciale normalmente ha il 40% di rendimento considerando anche un buon alternatore con un 90% di rendimento, attriti vari che devono essere minimi, il tutto si riduce al 20/25% max.
Questo è il rotore per il generatore eolico in costruzione
Vediamo che potenza se ne può ricavare:
Consideriamo la massima velocità del vento, dalla tabella vediamo che a 9 m/s la potenza è 475 Watt
Consideriamo l' efficienza di una "buona" Savonius 25%, la potenza diventerà 118,75 Watt al metro quadro
La superficie di una singola pala di questo rotore e di 0,46 metri quadri ciò vuol dire che avremo sulla girante 118,75 per 0,46 = 54,6 Watt
Considerando l' efficienza dell' alternatore e perdite varie con un' efficienza del 90% la potenza erogata sarà 54,6 per 90% = 49 Watt
Considerando che le giranti sono due calettate sullo stesso albero, con buona approssimazione la potenza disponibile sarà di circa 100 Watt.
Ecco come viaggiano i filetti fluidi dell' aria in una savonius, il vento arriva da sinistra.
Spero di aver chiarito un po' le idee in merito alla progettazione di un generatore eolico.
Un salutone
Furio57
Edited by Furio57 - 23/9/2004, 09:43. -
Marco78mo.
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Ciao a tutti! Questo e' il mio primo post in questo in forum.
Sono molto interessato alla realizzazione di un piccolo generatore eolico e in questo forum ho trovato un sacco di
informazioni utili, idee e link nel web.
Mi son quindi deciso ad iniziare il progetto e come base di partenza ho preso il rotore di Furio57 (e' difficile resistere
dal non copiare una così bella realizzazione in legno! ).
Avrei bisogno pero' di chiarire alcuni miei quesiti:
1 - una realizzazione del rotore Savonius in metallo (nella mia officina riuscirei senza grosse difficolta' a lavorare
del lamierino di alluminio) ha davvero lati negativi così gravi? Il problema delle scariche elettrostatiche si puo' risolvere
ad esempio con una buona messa a terra? Il problema della rumorosita' diminuisce se utilizzo lamiera di spessore non
troppo piccolo?
2 - esiste un profilo ideale di realizzazione del rotore per ottimizzare il rendimento? chiedevo cioe' se esistono proporzioni
particolari tra l' altezza del rotore, la larghezza e il raggio di curvatura delle pale, etc.
3 - a parita' di superficie della pala, se aumento l' altezza e diminuisco la larghezza, ottengo che aumento il numero dei
giri e diminuisco la coppia disponibile?
Vi ringrazio in anticipo per le risposte! ciao!. -
Furio57.
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Ciao a tutti
Ciao Marco78esimo bentrovato!
Si' esistono proporzioni, la letteratura indica una proporzione diametro altezza 6-8 comunque la proporzione più diffusa è la 1-2.
Critico è anche la sovrapposizione (overlap) fra le due pale. La più larga equivale la meta della larghezza della pala, fino a restringersi del tutto eliminando anche il condotto.
La "vera" savonius è ricavata da un barile tagliato perfettamente a metà lungo la lunghezza.
Qui di seguito ti mando ad un link che usa solamente parti in metallo senza problemi, potrebbe essere un' idea recuperare un bidone tipo per l' olio industriale o i cosiddetti barili (quelli per il petrolio). Le misure ci sono tutte, ma per non costruire un "mostro" puoi usare solo una girante al posto che tre come il progetto postato. Potrai notare che in pianta la savonius tradizionale ha un certo spazio per il passaggio dell' aria in questo progetto è più stretto dovuto ad uno studio effettuato dai Sandia Laboratories per aumentarne l' efficienza.
Comunque il bidone originale usato ha una altezza di 35" un diametro di 23" la sovrapposizione delle due pale (overlap) al posto di 7-8" è di 3".
In centimetri: altezza bidone 89 cm diametro 58 cm sovrapposizione suggerita 7,6 cm. Puoi tenere più o meno le stesse proporzioni per altre dimensioni.
Il bidone infatti si trova già belle che pronto, devi solo tagliarlo. Considera che una certa tolleranze sulle misure non pregiudica nulla.
In quest' altro link c' è il progetto con relativa realizzazione di una savonius piccola, l' articolo commenta anche tre tipi diversi di sezioni di girante savonius.
Se c' è qualche dubbio in merito non fai altro che chiedere.
Un salutone
Furio57
Edited by Furio57 - 2/10/2004, 17:31. -
Marco78mo.
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Grazie Furio per la tempestiva risposta!
Mi hai chiarito in buona parte i dubbi sul dimensionamento delle parti. La cosa piu' critica e' quindi il condotto
tra le 2 pale, che in sostanza si puo' considerare di farlo di 10-15% del diametro del bidone (nell' esempio del link).
Nel tipo di rotore come quello da te costruito posso considerare il condotto come il 20-30% del raggio di curvatura
dell'arco di cerchio che costituisce la pala quindi?
A proposito: il mio nick sta per Marco, nato nel 78 e residente a Modena! non mi aveva mai chiamato nessuno 78esimo!
Ciao!. -
Furio57.
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Ciao a tutti
Ciao Marco78mo, il mo dopo il78 mi ha tratto in inganno.
Per quanto riguarda la savonius ti ho indirizzato come avrai capito al modello intermedio come rendimento, perchè è il classico già molto collaudato.
Quello che ho realizzato in legno è il più evoluto (sulla carta), potrebbe pero essere anche una ciofeca.
Mi dispiacerebbe dopo tutto il lavoro fatto....
Se sei capace pero ti consiglio un altro tipo di rotore quello a "torciglione" veramente il non plus ultra dei rotori verticali, raggiunge il 50% di rendimento, ma di difficile realizzazzione.
Salutoni
Furio57
Edited by Furio57 - 22/9/2004, 10:38. -
Marco78mo.
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OK Furio, devo quindi riflettere ancora un poco.
E' molto bello il torciglione , ma caspita, per realizzarlo serve un artista, mentre io sono solo un tecnico 
Lo si potrebbe costruire sovrapponendo qualche centinaio di sottili "S" di materiale stampato via via sfasandole
per formare una spirale... mmm... troppo macchinoso....
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Furio57.
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CITAZIONE (Marco78mo @ 22/9/2004, 00:07) OK Furio, devo quindi riflettere ancora un poco.
E' molto bello il torciglione , ma caspita, per realizzarlo serve un artista, mentre io sono solo un tecnico
Lo si potrebbe costruire sovrapponendo qualche centinaio di sottili "S" di materiale stampato via via sfasandole
per formare una spirale... mmm... troppo macchinoso....
Ciao a tutti
Ciao Marco78mo te lo avevo detto che è di difficile costruzione, non è macchinoso, ma è lungo da fare, come dici tu si potrebbe realizzare con tante fettine, magari di laminato di legno compensato. Se la fai alta 1 metro ed usi laminato di 4 mm di spessore, devi tagliarne "solo" 250!
Sotto con il seghetto a traforo.
Per non perdere troppo tempo si potrebbe fare anche in legno spesso 10 mm avremo alla fine una vite a 100 "gradini" che poi con una oppurtuna raspa si possono livellare.
L' avvitamento deve avere una torsione di soli 90°.
Ho trovato una realizzaione in metallo simile alla mia in legno, ma ancora più efficiente.
Qui sotto potrai vedere le immagini che penso possano darti un' aiuto.
Ecco una savonius/darreius a torciglione bella, ma complicata!
Più modesta la mia piccola savonius per controllare la velocità del vento.
Un salutone
Furio57
Edited by Furio57 - 2/10/2004, 17:33. -
Marco78mo.
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Ciao Furio!
Caspita, hai postato delle immagini veramente interessanti! Persino l' analisi a computer del rotore !
Interessante anche quel rotore in legno e lamierino.
Tra le idee che hai proposto penso proprio di scegliere quella del rotore ricavato da un fusto d' olio. E' la + semplice
e a me risulterebbe la + economica, aspetto molto importante!
Abbandono l'utilizzo dell' alluminio : dall' inizio dell' anno il suo prezzo e' raddoppiato! (quello del ferro addirittura triplicato)
. -
cippons.
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Ciao Furio,
l'ecotool e' molto bello (almeno a vedersi.......) e non deve essere nemmeno difficile come sembra realizzarlo,
basta partire da un cilindro e tagliarlo longitudinalmente ad elica ed il gioco e' fatto.
Ti saluto,. -
Barabba_it.
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Torno anche io a postare su questo forum, dopo un periodo di assenza.
Sicuramente lo conoscete, comunque ho trovato questo SITO nel quale c'e' l'immagine dell'Ecotools, insieme ad altre preziose informazioni.
Venendo invece alla simulazione al computer...
Il vento "colpisce" la turbina su entrambe le pale. La parte in alto "tende a frenare" la Savonius, la parte in basse, invece, la "spinge".
Questa entra nella pala in basso (a dx), percorre tutta la superficie interna e si riversa nella pala in alto (a sx).
A questo punto si divide in 2:
- una parte fuoriesce dalla pala....
- un'altra parte, invece, piega in basso e torna all'interno della turbina.
Possiamo analizzare questo particolare e notare, se non erro (correggetemi se sbaglio
) che entrambi i flussi d'aria all'interno della turbina superiore (a sx), non fanno che influenzare in parte positivamente ed in parte negativamente il movimento.
Nello specifico, se analizziamo il flusso che rientra nella pala, possiamo vede che, in qualche modo, se riuscissimo ad eliminarlo o a limitarlo, avremmo un rendimento sicuramente superiore.
Il motivo della larghezza del canale centrale credo sia questo. Piu' il canale e' largo, piu' turbolenze si creano all'interno della turbina.
Il raggio di curvatura delle pale, poi, andrebbe rivisto. Nel senso che questo dovrebbe essere variabile, cosi' da aumentarlo verso l'esterno, favorendo la fuoriuscita del flusso dalle pale.
Un'accorgimento che potrebbe tornarci utile e' il seguente: se inseriamo la Savonius all'interno di una struttura "chiusa", capace di orientarsi rispetto al vento e tale che quest'ultimo possa colpire solo ed esclusivamente la pala "aperta", credo che potremmo aumentare ulteriormente il rendimento totale della turbina.
Passando all'alternatore: e' ipotizzabile l'inclusione dello stesso all'interno dell'asse verticale della turbina?
Cioe', se io eliminassi in qualche modo l'accoppiamento meccanico tra la turbina ed il generatore, non avrei un rendimento totale teorico maggiore?
Avanti con le critiche....
Ciao...
P.S.: Furio, ti spiace scrivermi in privato? Vorrei chiederti alcune cose sulla societa' che vuoi aprire.....
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Furio57.
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Ciao a tutti 
Visto che l' argomento è caldo volevo rinnovare questo thread.
Salutoni
Furio57
Edited by Furio57 - 11/11/2004, 14:13. -
mariomaggi.
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Caro Barabba_it, CITAZIONEPassando all'alternatore: e' ipotizzabile l'inclusione dello stesso all'interno dell'asse verticale della turbina?
Cioe', se io eliminassi in qualche modo l'accoppiamento meccanico tra la turbina ed il generatore, non avrei un rendimento totale teorico maggiore?
Un alternatore inserito in una turbina ne limita necessariamente la sezione utile per raccogliere il vento.
Eliminando l'accoppiamento meccanico - se diretto, senza moltiplicazione del numero di giri - non ottieni alcun beneficio apprezzabile.
Ciao
Mario
Edited by Furio57 - 26/5/2005, 19:32. -
Furio57.
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Ciao a tutti
Ciao Mario, mi dispiace, ma non sono d'accordo, si parla di un asse di una turbina verticale quindi l' aternatore non limita assolutamente la sezione di alcunchè. La trazione diretta senza riduttore o moltiplicatore porta più benefici, tra i quali: quello di rendimento, di semplicità costruttiva e di costo.
Salutoni
Furio57
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mariomaggi.
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CITAZIONE (Furio57 @ 12/11/2004, 00:49) ... si parla di un asse di una turbina verticale quindi l' aternatore non limita assolutamente la sezione di alcunchè.
La trazione diretta senza riduttore o moltiplicatore porta più benefici, tra i quali: quello di rendimento, di semplicità costruttiva e di costo.
Salutoni
Furio57
Caro Furio57,
mi riferivo al primo schema in alto di questo post dove si vede il passaggio del vento al centro.
Se introduci nell'asse una macchina elettrica (cilindro), questa toglia necessariamente parte dalla sezione utile, anche se e' la meno importante in quanto di raggio minore, che crea quindi minor coppia.
Evidentemente non mi sono spiegato bene sulla trazione diretta, di cui sono un sostenitore. Barabba_it parlava di "accoppiamento meccanico" senza precisare se si riferiva a giunto rigido o elastico, o a trasmissione.
Ciao
Mario. -
Furio57.
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CITAZIONE (mariomaggi @ 12/11/2004, 08:44) ...mi riferivo al primo schema in alto di questo post dove si vede il passaggio del vento al centro.
Se introduci nell'asse una macchina elettrica (cilindro), questa toglie necessariamente parte dalla sezione utile, anche se e' la meno importante in quanto di raggio minore, che crea quindi minor coppia.
Ciao a tutti
Ciao mariomaggi le sezioni delle turbine proposte sono tutte "Savonius", non capisco come una macchina elettrica "cilindrica", riesca ad influire sul corretto funzionamento delle stesse, in quanto normalmente è installata in una posizione "fuori" dai flussi del vento dirette sulla girante..
Saluroni
Furio57
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LA POTENZA DISPONIBILE DAL VENTOCome calcolarla |