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 ordinaria” quindi 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.