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 PROGETTO DI  GENERATORE MICROEOLICO AD ASSE VERTICALE CON GENERATORE DI TENSIONE A MAGNETI PERMANENTI POTENZA 500-600 W

 

 

RELAZIONE TECNICO-DESCRITTIVA 

SUL PROTOTIPO REALIZZATO 

Arco, 2/08/2013


La presente relazione descrive brevemente il progetto di realizzazione di un prototipo di micro-generatore eolico ad asse verticale.

La scelta di sviluppare un prototipo di micro-generatore eolico è nata da alcuni presupposti fondamentali che si possono brevemente riassumere:

-       la semplicità burocratica di istallazione e messa a regime: La normativa italiana ed in particolare il Decreto legislativo 115/08 sancisce la liberalizzazione dell’installazione di piccoli impianti eolici. " L' installazione di generatori eolici dal diametro massimo di 1 metro e da un'altezza complessiva di 1,5 metri sono assimilati a un intervento di manutenzione ordinariaquindi non sono richieste autorizzazioni di alcun tipo ". Quindi  l’installazione del micro-generatore proposto è assolutamente libera.

 

-       Lo sfruttamento dei venti deboli presenti anche in aree urbane e suburbane ad un’altezza dal suolo non eccessiva come ad esempio i tetti degli edifici.

 

-       Produrre energia elettrica su piccola scala in modo sostenibile e compatibile con l’ambiente, con impatto visivo e ambientale praticamente nullo e con il fine di dare al generatore una valenza di elemento costruttivo facente parte integrata dell’edificio come lo è un pannello fotovoltaico, termico, un’antenna, o un camino., conferendo al micro-generatore eolico l’aspetto cromatico che meglio si addice al contesto di installazione;

 

-       Realizzare un sistema facile da trasportare e da installare, con costruzione leggera derivata dalla tecnologia di costruzione delle tavole da surf. In particolare il rotore con profili alari è costituito da un’anima in polistirolo-pvc leggero e una pelle in materiale composito quale la fibra di carbonio-kevlar-vetro e resina epossidica. Il telaio di supporto può essere realizzato in acciaio, alluminio o materiale composito quale tubolari in fibra di carbonio. (il prototipo è realizzato con profili in acciaio). Il sistema è completamente smontabile e facilmente trasportabile, vista la leggerezza, in modo da essere trasportato senza ausilio di mezzi di sollevamento particolari in sommità alle coperture, ed eventualmente istallabile anche su mezzi mobili ed utilizzabile quindi in situazioni di emergenza quali postazioni provvisorie per la protezione civile.

 

-       Proporre un sistema che sia modulabile in modo da consentire il collegamento in serie di più dispositivi posti uno sopra all’altro e a distanza anche relativamente vicina uno dall’altro, ad esempio in sommità ad un edificio artigianale-industriale e accoppiabile ad un sistema di produzione fotovoltaico in modo da garantire una produzione di green-energy sia di giorno che di notte e indipendente dalle condizioni atmosferiche.

 

-       L’economicità di realizzazione dovuta alle dimensioni ridotte, ai materiali utilizzati e al procedimento di realizzazione che può essere di tipo seriale con assemblaggio di pezzi realizzati da varie entità produttive,

 

 Il progetto-prototipo

PARTE MECCANICA - TURBINA

La turbina ad asse verticale è realizzata in materiale composito e caratterizzata da tre pale a profilo asimmetrico portante con acceleratore di flusso centrale in modo da avviarsi autonomamente già con velocità del vento superiore a 3 m/s. La turbina è  sostenuta tramite l’albero motore centrale poggiante su cuscinetto conico alla base e verticalizzata da coppia di cuscinetti a rulli orizzontali posti alle estremità dell’albero motore. Il traliccio perimetrale di supporto a base triangolare oltre a dare grande stabilità alla turbina permette di conferire un grado di sicurezza contro eventi atmosferici improvvisi e rilevanti oltre che permettere l’eventuale sovrapposizione di più moduli. L’accoppiamento turbina generatore di tensione avviene, nel prototipo, mediante cinghia conica e pulegge con  moltiplicazione dei numero dei giri, ma può essere anche a presa diretta.

                                        

La finitura esterna della turbina può essere personalizzata con motivi cromatici a scelta e in base all’inserimento paesaggistico e architettonico.

Esempio di finitura cromatica diversa e montaggio in serie


                                                                                                                                                                    


Esempio di montaggio sovrapposto

 

 


 PARTE MECCANICA ED ELETTRONICA - GENERATORE DI TENSIONE 

 

 

 

         Il cuore della pala eolica e' Generatore di tensione che è  stato progettato e realizzato artigianalmente tenendo conto di varie specifiche particolari dovute al tipo di vento .

La prima in assoluto e' senz'altro quella di rendere la maggior potenza a bassi regimi di giri, quindi abbiamo costruito uno statore di sezione larga con speciali magneti al neodimio-ferro-boro sinterizzati .

       Unendo la buona resa dei magneti con un opportuno numero di bobine abbiamo ottenuto le seguenti caratteristiche  (prova con due carichi diversi)

 

 

 

 

Giri        V.              A.                Carico Ohm    Watt 

 

100

16,2

0,62

26

10

165

27,8

1,05

26

29,1

205

35,1

1,33

26

46,68

260

43,3

1,64

26

71,01

330

54,2

2,04

26

110,5

 

 

 

Giri        V.              A.                Carico Ohm    Watt 

 

100

8,9

9,31

0,95

82,8

165

15

15,3

0,95

229,5

205

18,6

19,45

0,95

361,7

260

22,5

23,4

0,95

526,5

330

27,5

27,8

0,95

764,5

 


 

       Tabella con  prove di carichi intermedi ai due precedenti rispettivamente

Colonna H   26   Ohm

Colonna K    13,2   Ohm

Colonna J     6,2     Ohm

Colonna I      3,2    Ohm

Colonna H    0,95  Ohm

 

       Le misure sono state effettuate su tornio al rispettivo numero di giri/m e rilevate da un multimetro Metrawatt Hit 29 S certificato.

 


Ecco alcune foto del prototipo di generatore di tensione  finito.

 



 


 


                 

          Altra caratteristica particolare è l'avvolgimento penta fase che riduce fortemente il rumore durante il lavoro sotto carico.

Il tipo di avvolgimento così particolare induce a lavorare in corrente continua , difatti i 5 ponti di diodi fanno lavorare il generatore in corrente continua poco pratica per essere trasportata a lunghe distanze ma molto comoda per essere integrata ad altre fonti tipo pannelli fotovoltaici. L'integrazione delle due tecnologie può portare a rendimenti ottimi anche in spazi limitati ( vento permettendo ) .

 

 

 

STATO DI AVANZAMENTO DEL PROGETTO

Allo stato attuale è stato realizzato il prototipo di turbina e di generatore di tensione e sono stati accoppiati e sottoposti a  prova pratica di esposizione al vento. La sperimentazione attualmente si sta concentrando sulla realizzazione della centralina di ottimizzazione e di controllo P.I.D.  e nell’assemblaggio della componentistica realizzata per testare e analizzare i rendimenti in funzione del vento.

E’ stato realizzato un sito internet con il fine di divulgare il progetto e la passione per tale soluzione di produzione energetica sostenibile e riportare i dati di produzione in tempo reale quando il dispositivo sarà installato e monitorato.

Si specifica che lo sviluppo del progetto è nato nel 2009 e portato avanti solo nel tempo libero e con mezzi propri.

 

 

 



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