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Tecnologie Ambientali
L' energia a casa
COS'E', COME FUNZIONA, COME SI POTREBBE GENERARLA - IDEE E SUGGERIMENTI
di Sandro Santini
ENERGIA: CHI CE L'HA, HA (QUASI) TUTTO
questo è il mio pensiero motivante, la spina che mi spinge a cercare sempre nuove soluzioni anche perchè ho delle idee di fisica molecolare che potrebbero togliere il quasi dalla frase ma queste saranno oggetto di studi futuri... .
se avrete la pazienza e la curiosità di leggere quello che pubblicherò, scoprirete forse qualcosa di interessante sull’energia e magari vi verrà voglia di industriarvi a realizzare qualcosa per migliorare (e quindi abbassare) le vostre bollette sempre più care…..possedendo una fonte di energia elettrica si può avere la cosiddetta "luce", mandare gli apparecchi di casa (e perchè no...i macchinari di una azienda) e scaldarsi l'inverno o rinfrescarsi l'estate a costo zero o quasi (quasi in quanto comunque bisogna realizzare gli impianti e quelli costano ma poi... bollette addioooo) ma... mica finisce qui ...qualcuno potrebbe giustamente obbiettare "si, bellino, interessante però ci vogliono i soldini... " e io rispondo : e se ti dicessi che oltre e tutto questo con un certo impianto tipo quello di cui pubblicherò piu avanti lo schema di massima... ci vai anche a giro (in macchina intendo) e ci ricavi (in maniera legale e lecita ovviamente) anche dei bei soldini ? ebbene si, si può fare anche questo... curioso?
Continua a leggere!
COS’E’ L’ENERGIA? COME POSSO MISURARLA, CREARLA, IMMAGAZZINARLA E INFINE UTILIZZARLA?
A queste e altre domande cercherò di rispondere in maniera comprensibile anche alle persone che non hanno particolari esperienze tecniche e che magari vorrebbero saperne di più o addirittura auto costruirsi qualcosa per ridurre le malefiche bollette, per praticità ho diviso la trattazione in temi e articoli separati a cui rimando, buona lettura e spero di esservi stato utile.
Direi di cominciare da:
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MA QUANTA ENERGIA CONSUMO?
Penso che qualcuno, almeno qualche volta, si sia posto questa domanda, la risposta si può ottenere facendo due conti con le bollette, ma se volessi sapere un particolare elettrodomestico quanto consuma ? i più bravi potrebbero dire "prendo il tester e lo misuro"...fermo li dico io, controlla prima la targhetta che ogni elettrodomestico, per legge, deve avere; su tale targhetta deve essere scritto il consumo espresso in W o Kw ... quei W o Kw si intendono orari quindi se sulla targhetta c'è scritto 2000W vuol dire che quell'apparecchio consuma 2Kw ogni ora (solitamente ci si riferisce al consumo massimo ) e qui torniamo al tester... si, è vero, sapendo come collegare i cavi si può fare la misurazione con il tester anche perchè spesso i dati riportati sulla targhetta dell'elettrodomestico si riferiscono al funzionamento in condizioni ottimali ma magari l'apparecchio è un po vecchio, il motore sforza e quindi rende meno o consuma di più... .perciò prima di fare la misurazione controllate che il vostro tester possa reggere almeno 2,2Kw se volete misurare un elettrodomestico che è dichiarato assorbire 2Kw... altrimenti rischiate di rimetterci il tester... e adesso, se vi va, divertitevi a far due conti... il lampadario ha 3 lampadine da 60w? ...bene allora 3x60 sono 180w quindi quel lampadario pesa sulla bolletta per 0,18 Kw per ogni ora che sta acceso...e via discorrendo...a cosa serve tutta questa matematica? Se volete cimentarvi nel realizzare un qualsiasi sistema di generazione dovete prima sapere quanta energia vi occorre ...e magari scoprirete che potete risparmiare qualcosa gia da subito cambiando semplicemente qualche abitudine... si può mettere le lampade a basso consumo e verificare (con il tester) i consumi reali con le lampade normali e con quelle a basso consumo ….poi moltiplicate la differenza ottenuta con le ore che tenete accesa quella lampada …poi moltiplicate per il costo dell’energia….e forse vi darete del (toscanaccio) “bischero” per non aver sostituito prima le lampade….io per esempio ho dei lampadari con 3 e anche 6 lampade però 2 su 3 o 4 su sei le allento tenendole spente ...ci si vede ugualmente e si risparmia, alla fine dei conti, dei bei soldini...poi nei momenti che serve luce... basta ristringere le lampadine...
Parliamo anche di riscaldamento:
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IL RISCALDAMENTO
esistono molti tipi di sistemi di riscaldamento: a radiatori elettrici, scambiatori di calore, pompe di calore, radiatori a olio elettrici, e il tradizionale sistema caldaia, tubazioni, radiatore.
prenderò ad esempio questo ultimo citato per dare qualche cenno di termodinamica e trasformazione dell'energia: la caldaia utilizza il combustibile (che sia gasolio, olio nero, kerosene, gas insomma una fonte energetica) per scaldare un liquido, solitamente acqua, al suo interno, liquido che poi mediante una pompa viene convogliato in tubazioni fino al/ai radiatore/i che danno quel gradevole teporuccio in casa... .bene, qui abbiamo diverse trasformazioni: il calore prodotto dalla caldaia passa all'acqua al suo interno con una prima perdita energetica e una ulteriore perdita energetica si ha nel calore disperso con i fumi della caldaia (tralascio l'inquinamento di cui potrei trattare ma lo farò eventualmente in altra sede...); l'acqua così riscaldata viene convogliata nelle tubazioni che anche se ben coibentate comportano una ulteriore perdita energetica in quanto assorbono parte del calore dell'acqua; arriviamo infine ai radiatori che vengono riscaldati dall'acqua proveniente dalla caldaia, i radiatori hanno una precisa forma in modo da creare un flusso di aria calda in quanto nella parte superiore del radiatore, l'aria circostante si riscalda e in base alle proprietà dei gas (anche l'aria è una miscela di gas diversi) riscaldandosi si dilata e tende a salire in alto aspirando così aria più fredda dalla parte bassa del radiatore creando così un leggero vortice di aria calda e fredda nella stanza che andrà a riscaldare tutto ciò che si trova nella stanza compreso le persone ovviamente; anche nei passaggi di calore dal radiatore all'aria e dall'aria agli oggetti e alle persone vi sono ulteriori perdite energetiche; lo schema di riscaldamento dell'aria sopra illustrato spiega anche perchè i radiatori vengono preferenzialmente installati sotto le finestre in quanto se vi è una piccola fessura da cui entra aria fredda dalla finestra se il radiatore è sotto di essa, l'aria viene subito riscaldata e sale in alto e quindi il vortice aria calda/fredda resta invariato, prova ne è il fatto che se in una stanza il radiatore è distante dalla finestra e vi è un piccolo spiffero (anche se non vi è comunque le finestre provocano dispersione di calore) in quella stanza sarà molto probabile patire il "freddo ai piedi".
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RISCALDAMENTO DIFFUSO (riflessioni...)
mi riferisco a quegli impianti di riscaldamento che anziche' esserci i radiatori il calore viene erogato mediante un reticolo di tubature, solitamente installate sotto il pavimento... .mi chiedo e chiedo a voi... quanto costa rispetto ad un sistema tradizionale ? e se si intasano i tubi occorre disfare e rifare i pavimenti ?
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UN NUOVO SISTEMA DI RISCALDAMENTO
Dunque, in italia sta cominciando a diffondersi un sistema interessante il PANNELLO AD INFRAROSSO, cos'è ?
è un pannello, simile ad un quadro, ci sono di varie dimensioni e potenze, per gli esempi che tratterò farò riferimento al pannello quadrato di 50 cm di lato, ne esistono anche versioni colorate o colorabili se siete artisti potreste abbellire la vostra casa oltre che riscaldarla.
Questo pannello è interessante in quanto si tratta di una superficie riscaldata (non si tratta comunque di temperature da "ustione" tranquilli) che emette radiazioni infrarosse, innocue per gli esseri viventi (anche la radiazione solare contiene, fra gli altri, radiazioni infrarosse) anzi potremmo dire salutari in quanto vengono usate anche per la cura di sintomatologie dolorose, artriti ed altro...
andiamo al sodo: un pannello 50x50 può scaldare una stanza semplicemente appendendolo come un quadro (poi, ovviamente, a seconda del tipo di stanza ci possono essere dei "posizionamenti" ottimali) e alimentandolo con la normale 220 V, qualcuno potrebbe ricordare i vecchi "svedesi" e chiedermi "embhè? dove sta la novità? " ...eccola, con questi apparecchi si può scaldare una stanza fino a circa 16 metri quadri con un consumo massimo orario,,,udite udite...di 280W ...si 0,28 Kw contro i 2 Kw della normale stufetta del bagno che se il bagno è un po grandicello scalda una cippa... eccoci al nocciolo... se io in ogni stanza metto un quadro o due (se la stanza è grande) di questi, ho un bell'impianto di generazione di corrente da fonti rinnovabili..(di cui parlerò più avanti) ….e magari ad ogni quadro metto un cronotermostato per riscaldare, per esempio, la camera solo in certi orari e il soggiorno cucina in certi altri (riesce a scaldare la stanza in pochi minuti)... bada ganzo... mi scaldo gratis !!!!
Bene, adesso che abbiamo chiarito un po di cose su come usare l’energia, viene da chiedersi “come potrei farmela da solo?”
Proseguiamo con alcune soluzioni.
Intanto questo è il mio schema di riferimento per un piccolo impianto che, così strutturato, può rendere interessante qualsiasi, anche piccola, fonte di energia che possiate avere disponibile:
Poi passiamo ad alcuni sistemi di generazione:
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PALE EOLICHE
Il vento che accarezza i capelli in estate... una bella sensazione... e se ci volessimo fare energia?
Analizziamo un po la problematica: i generatori standard, per intenderci quei grossi ventilatori che a volte si notano su qualche montagna hanno alcuni inconvenienti: per poter avere dei rendimenti interessanti dal lato energetico occorrono dei rotori di almeno un paio di metri di diametro montati su un supporto a torre, questo comporta che la torre abbia determinate misure, il bordo del rotore deve essere minimo a tre metri dal suolo e quindi 3 metri più il raggio del rotore (ipotizzato di due metri di diametro) pari ad 1 metro la torre deve avere una altezza minima di 4 metri, libera su tutti i lati, distante dai confini con i vicini e un buon basamento, magari in cemento, su cui ancorarla...da qui si comincia a capire che un generatore eolico di questo tipo ha dei costi di un certo livello... ecco perchè potrebbe essere consigliabile passare ad un generatore eolico con rotore verticale che si può montare, per esempio, sul tetto senza la torre anche se ha dei rendimenti un po inferiori il costo è notevolmente inferiore... specialmente se lo si realizza da soli... cosa serve per fare un generatore eolico? Prima di tutto un motore elettrico a spazzole... il classico motorino del tergicristallo delle vecchie auto, basta che sia un motore a spazzole da 12 volt, dalla potenza del motore dipende la quantità di energia che si potrà produrre e anche il dimensionamento del rotore, più è potente il motore e più dovrà essere grosso il rotore per permettere al vento di far girare il motore... poi occorre il rotore, l'elica insomma, la scatola che dovrà contenere il tutto, un ponte a diodi per raddrizzare la corrente generata e un condensatore di stabilizzazione... il ponte a diodi occorre verificare che regga la potenza... sarebbe ottimo se il motore avesse la targhetta dove sta scritto i volt e i watt...se sulla targhetta c'è scritto, per esempio, 12V 400W vuol dire che il motore dovrebbe assorbire (e quindi poi quando lo usiamo come generatore, generare al massimo dei giri) 400 / 12 = 33,33 ampere... quindi sia il ponte a diodi che il condensatore che useremo per stabilizzare devono reggere 12 v e almeno 40 Ampere... ..per quanto riguarda la scatola per il tutto e il rotore occorre che siano di materiale leggero e resistente alle intemperie e dovranno essere sagomati etc... difficilissimo direte voi... no dico io... fate tutta la scatola con staffe di sostegno e quanto altro, pannelli, etc... di cartone! ecco direte voi, questo è uscito matto... per niente...il cartone si lavora benissimo, fate tutta la scatola con le asole, i buchi e tutto il necessario in cartone... poi... ecco il trucco... spendendo meno di 20 euro in ferramenta, prendete una bella confezione di resina da applicare a pennello e un pennello se non lo avete già (ben pulito mi raccomando) e date due o tre mani di resina al tutto applicando anche le tele di rinforzo... et voilà contenitore leggero, resistente ed economico e soprattutto già delle misure e con gli alloggiamenti necessari... anche l'elica si può fare con lo stesso metodo magari per questa si può prendere ispirazione da qualche modello visibile su internet (attenzione a non copiare troppo bene qualche disegno soggetto a diritti di autore mi raccomando) ... ovvia… adesso abbiamo anche un piccolo generatore eolico a basso costo.
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FORNACE SOLARE
Ecco un'altro metodo interessante per sfruttare l'energia solare, se non si ha molto posto dove "distendere" i pannelli fotovoltaici è possibile realizzarne una fornace solare, per farci cosa ? le pizze ?...uhmmm...perchè no...però potremmo farci energia, acqua distillata (che può essere utile per alcuni altri progetti, recuperando l'acqua piovana la si può distillare con la fornace solare e quindi senza usare energivori distillatori per esempio...) in sostanza la fornace solare è composta da un sistema di specchi che vanno a concentrare la luce del sole su un punto detto "fuoco" in cui si va a piazzare ciò che si vuol "scaldare" ...non è un apparecchio di poco conto, con i dovuti accorgimenti si può fondere metalli quindi può raggiungere temperature abbastanza alte... anche qui, se qualcuno dotato di pazienza, precisione e buona manualità si volesse cimentare, uno dei possibili utilizzi è anche quello di far funzionare un vecchio motore diesel modificato per azionare ad esempio un generatore.
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HAI UN VECCHIO MOTORE DIESEL?
bene, facciamoci energia!
occorre modificare l'impianto di alimentazione per poter iniettare nei cilindri due composti caldi caldi;
occorre una fornace solare per scaldare uno dei composti;
occorrono un po di tubi, due pompe per l'alimentazione (una si può utilizzare quella del motore...)
occorrono tre serbatoi meglio se di metallo;
come si mette insieme sta roba ?
occorre preparare il motore, uno dei serbatoi andrà messo nel fuoco della fornace solare e collegato alla pompa di alimentazione del motore, in questo serbatoio va messo olio da motori, dovrebbe andare bene anche l'olio bruciato, basta che non ci siano impurità o sudiciumi vari, all'altra linea di alimentazione del motore collegheremo la pompa e il secondo serbatoio in cui metteremo acqua, si avete capito bene, acqua normalissima, meglio se distillata o comunque senza impurità;
il terzo serbatoio lo colleghiamo allo scarico dove ritroveremo acqua e olio mescolati, raffreddandosi l'acqua e l'olio si separano e possono essere reinviati ai due rispettivi serbatoi;
funzionamento: l'olio bollente entrando nel cilindro insieme all'acqua ne provoca la vaporizzazione istantanea (l'olio deve arrivare almeno sui 150 gradi) producendo lo stesso effetto volumetrico del carburante e quindi azionando il pistone, lo scarico poi una volta raffreddato avremo di nuovo olio e acqua...quindi l’olio lo reinviamo alla fornace solare per essere nuovamente riscaldato…e l’acqua, magari aggiungendone un poca per via di qualche perdita di vapore sullo scarico, la rimandiamo al motore…..abbiamo ottenuto che con il calore del sole concentrato dalla fornace solare si manda un motore….se poi ci collegate un generatore…. abbiamo l’energia….
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ENERGIA DA ACQUA PIOVANA
non c'è niente di particolarmente nuovo se hai dello spazio disponibile costruisci un casotto, ci convogli le tubature delle grondaie e installi la turbina et voilà... se hai un sistema di accumulo di energia come quelli a cui ho accennato in altri post hai una nuova fonte energetica... ma se non hai spazio o vivi in città ?...ok...allora facciamoci un bel tubo, di circa un metro, ci inseriamo dentro la turbina multielica e sostituiamo il pezzo finale della tubatura che scende dalla grondaia... non dimentichiamoci però di mettere una piccola griglia in cima al tubo, magari con uno sportellino di ispezione per pulirla ... la griglia serve ad evitare che corpi estranei portati dai soliti piccioni sul tetto (legnetti, etc...) possano rovinare la turbina...
E adesso la chicca:
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IL FOTOVOLTAICO,
per un buon impianto occorrono tre elementi principali: i pannelli, l’inverter e il sistema di controllo… magari se si mette anche un sistema di accumulo… passiamo ad analizzare i dettagli di questi elementi:
PANNELLI FOTOVOLTAICI, QUANTO RENDONO? (come energia...) ebbene i pannelli fotovoltaici esistono di tanti tipi, dimensioni e potenze, appunto potenze, cosa vuol dire che un pannello è da 100 Watt ? la potenza di un pannello viene dichiarata dalla casa costruttrice come potenza nominale, la potenza cioè che il pannello rende con una illuminazione di 1000 Watt per metro quadrato, perpendicolare a circa un metro di distanza, quindi non si tratta della potenza effettiva che poi il pannello erogherà. Per calcolare il rendimento effettivo di un pannello occorre tenere conto della latitudine ove il pannello viene installato, del grado di inclinazione del pannello rispetto al suolo, del tipo di pannello e occorre tenere conto anche di eventuali "ombre" cioè, piante, altri palazzi nelle immediate vicinanze o altro che possano proiettare un'ombra sul pannello nell'arco della giornata e quindi diminuire la quantità di luce assorbita e di conseguenza la quantità di energia prodotta. Considerando la latitudine della Toscana, che il pannello sia installato con un angolo fra i 30 e i 43 gradi si avrà un rendimento che andrà dalle 5 (in estate) alle 2 (in inverno) volte la potenza nominale ogni giorno, quindi possiamo considerare una media giornaliera annuale di 2,5 volte la potenza nominale; da tutto ciò deriva che il rendimento effettivo di un pannello da 100 Watt, come media annuale, sarà di 250 Watt al giorno.
VOGLIO FARE / CALCOLARE IL MIO IMPIANTO, DA DOVE SI COMINCIA ?
per prima cosa direi di leggere l'altro post intitolato "ma quanta energia consumo " e comunque di fare due conti prendendo le bollette elettriche e verificando le letture, prendete una bolletta recente e una di almeno un anno fa, prendete i dati di lettura e la data delle letture e fate i conti del consumo medio giornaliero, per continuare negli esempi prenderò a base il consumo medio giornaliero di casa mia che è di 4,58Kw (ho le pompe per l'acqua, il pozzo...consumo molto rispetto ad una casa media...) starebbe a dire che consumo, come media sempre, 190,83 watt ogni ora (4580/24=190,83) bene ...quindi se realizzo un impianto che produce 200w/ora sono a posto... non è cosi' semplice... in altro paragrafo (intitolato "pannelli fotovoltaici, quanto rendono ") ho spiegato il calcolo dei pannelli solari quindi, pensando a dei pannelli standard da 100Wp (potenziali) per sistemare il mio bisogno mi occorrono 4580/2.5/100=18,32 quindi diciamo una ventina di pannelli per fare numero pari però occorre tenere conto delle dispersioni e delle perdite di trasformazione oltre anche ai consumi dell'impianto stesso (regolatori di corrente, inverter e altri circuiti consumano anche qualcosa...) quindi per non rimanere "a secco" portiamo il numero dei pannelli a 30...dovrò quindi fare un impianto da 30x100 = 3000 Wp ... non è finita qui...poi occorrono anche le batterie ... facciamo due conti delle batterie ... .se consumo 190,83 watt / ora...arrotondiamo a 200...(come dicevano i vecchi nel più ci sta anche il meno) dovrò considerare le ore notturne se uso solamente il fotovoltaico come generatore di energia ...mediamente si considerano le ore di luce "attive" pari a 8 e quindi 24-8 =16 si avranno 16 ore di poca o nessuna insolazione (soprattutto in inverno poi ci sono le giornate parecchio nuvolose... ) di notte, inoltre, solitamente, a meno che non si abbia la lavatrice programmabile o altri sistemi automatici, i consumi sono un po ridotti calcoliamo quindi un consumo ipotetico di 100w/ora per la notte quindi 1.600 w di energia necessaria ogni giorno per i momenti di poca/nessuna insolazione ... le batterie solitamente si misurano in Ah (Ampere/ora ) o Va (VoltAmpere) per mettere via nelle batterie 1600 w di energia occorrono 1600/12 = 133,33 Ampere... se abbiamo una batteria da 200Ah (le più grosse che si trovano abbastanza bene in commercio sono da 200Ah) direi che basta una batteria ma dati i vari cannibalismi energetici e il fatto che è sempre bene stare larghi in questi conti, mettiamone 2 anche perchè una sola batteria se la si carica o scarica troppo repentinamente... dura poco mentre se sono due ... lo shock, se vogliamo chiamarlo cosi, di carica e scarica è più leggero per ogn'una delle batterie... fin qui la teoria...poi si passa alla pratica... soprattutto in inverno ci sono molte giornate buie e con poco sole e quindi ci si ritroverà spesso a corto di energia con un impianto calcolato cosi'... .passiamo ai calcoli pratici... consumo medio giornaliero 4,58 Kw cioè 4580W cioè 4580/12= 381,66 ampere giornaliere... arrotondo a 400...per 5 giorni di autonomia uguale 2000 A...quindi per fare una cosa fatta bene ci vogliono 10 batterie... passiamo ai pannelli ... 4,58Kw cioè 4580W giornalieri diviso 2,5 ottengo 1832 watt potenziali, diviso 100 ottengo 18,32 pannelli per 5 giorni di autonomia (quindi avrò corrente se ci sarà almeno un giorno di sole ogni cinque) ottengo 91,6 ...quindi 100 pannelli... ecco un calcolo pratico delle dimensioni dell'impianto... peccato che poi d'estate butto via un sacco di energia... a meno che non la accumuli (argomento di altro paragrafo) oppure faccio l'impianto con la connessione Enel, spendo un sacco di soldi e non sarò mai sicuro di come mi conteggiano l'energia in eccesso che gli andrò a fornire... de gustibus.
Dimenticavo, ricordate sempre di posizionare correttamente i pannelli fotovoltaici ma che siano anche accessibili non solo per eventuali guasti e/o sostituzioni ma anche e soprattutto perché con il tempo vi si deposita sopra il pulviscolo e quindi ogni tanto (dipende da dove siete, se i pannelli sono posti, per assurdo, lungo una strada sterrata transitata…anche tutti i giorni) occorre pulirli per non veder ridurre il rendimento …(solitamente basta una bella passata con un getto di acqua a pressione….la classica toscanaccia “sistolata”…) …
INVERTER, QUESTO SCONOSCIUTO
L'inverter è quell'apparecchio che consente di trasformare la corrente continua da 12V (o 24V o 48V a seconda di come è strutturato l'impianto) in corrente alternata 220 V 50 Hz e quindi poter alimentare tutti gli apparecchi funzionanti normalmente a 220 V; gli inverter hanno un problema: per una serie di fattori tecnici anche utilizzando trasformatori toroidali a bassissima dispersione e altri accorgimenti che rendono minima la dissipazione di energia durante la trasformazione hanno un limite, possono generare al massimo (in base alle tecnologie attuali ovviamente) 3Kw/h di corrente e quindi se qualcuno ha bisogno di un po di più di corrente siamo nei guai (per esempio se si vuole utilizzare il riscaldamento a pannelli infrarossi allora 3KWh sono pochini…...).
qualcuno potrebbe suggerire di comprare più inverter e collegarne le uscite in parallelo sommando così la potenza, errore, questo sistema funziona con le pile o gli accumulatori in generale in quanto si tratta di corrente continua polarizzata cioè con un filo positivo e uno negativo per intendersi, ma il 220 v è un po diverso, qui si ha un filo cosiddetto neutro che corrisponde alla messa a terra del generatore o della cabina di riduzione dalla media tensione (generalmente 17.000 volt) alla bassa tensione (il 220 appunto) poi abbiamo il famoso filo di terra che corrisponde alla messa a terra dell'utenza (solitamente collegato in un pozzetto ad un palo di circa due metri conficcato nel terreno nelle vicinanze del contatore) e che ha lo scopo di far funzionare bene il famoso interruttore magnetotermico e il salvavita, quelle due cosette che ci proteggono dai cortocircuiti e dalla "scossa" insomma; poi abbiamo finalmente il filo più importante, la cosiddetta "fase", su questo cavo viene convogliata l'energia alternandola fra energia positiva ed energia negativa con una precisa frequenza di 50 Hz... da questo dipende il fatto che non si possono "collegare" le uscite di due inverter o generatori di corrente semplicemente... occorre che le due (o più ) uscite siano "fasate" cioè che tutte le semionde positive e negative dell'energia siano sincronizzate per poter essere sommate come potenza... ecco il lampo di genio...una azienda italiana ha costruito degli ottimi inverter, da 3 Kw/h di potenza massima ma "sincronizzabili" muniti cioè di un plug di tipo cavetto telefonico con cui collegarli fra di loro e mettere in grado la scheda elettronica di controllo interna ad ogni inverter di "fasarsi" con i suoi colleghi... et voilà... problema risolto. Abbiamo tutta l'energia che vogliamo !!!!!
VOGLIO FARE / CALCOLARE IL MIO IMPIANTO, DA DOVE SI COMINCIA ? (parte 2)
I CABLAGGI
Un'altro aspetto importante di qualsiasi sistema elettrico è il cablaggio cioè l'insieme di cavi che collegano i vari apparecchi... qualcuno potrebbe obbiettare "che c'è di difficile ?" ... finchè si tratta di collegare un elettrodomestico che basta infilare la spina niente... ma se si vuol calcolare un impianto, specialmente quando si usa anche la corrente continua e grossi amperaggi (più avanti capirete..)...allora è bene sapere quali cavi usare e come calcolarli se si vogliono evitare guasti e arrosti misti di rame e plastica (cioè che qualche cavo fonda insomma...), stiamo parlando di quello che è noto come effetto joule, senza scendere troppo in tecnicismi, per evitare il surriscaldamento dei cavi quando sono sottoposti al passaggio di corrente occorre tenere conto della sezione del cavo secondo una tabella:
mm2 del cavo 1 portata in ampere 12; 1,5 mm 17A, 2,5mm 24A,4mm 32A, 6mm 41A, 10mm 57A, 16mm 76A, 25mm 100A, 35mm 125A, 50mm 150A, 70mm 192A, 95mm 230A, 120mm 260A, 150mm 300A, 185mm 350A.
quindi esaminiamo un po il nostro circuito: adesso ci occorre sapere non la corrente che consumiamo complessivamente ma la corrente di picco, cioè il quantitativo massimo che potrà essere consumato in un dato momento, arrotondato ovviamente per eccesso quindi si dovrà tenere conto dei vari elettrodomestici o apparecchiature che potranno essere utilizzate contemporaneamente; un esempio: il frigorifero, vedere targhetta, comunque ipotizziamo che assorba 300W, poi il forno ipotesi 2000W, la lavatrice 1500W (consumo massimo, magari quando scalda l’acqua), lo scaldabagno 1000W e mettiamo anche un 200W di lampadine sparse per la casa abbiamo raggiunto la bellezza di 5.000W …5Kw/h…ovvio che salta il limitatore del contatore che per le abitazioni è settato, solitamente, a 3 o 3,5 Kw/h ….diciamo che stando attenti a non accendere troppe cose contemporaneamente si rientra nei 3Kw/h …quindi 3.000 W dato per esatto questo dato possiamo passare a calcolare i cavi per il nostro cablaggio: la linea del 220v per reggere 3.000W deve poter portare 3000/220=13,63 ampere…sembrerebbe quindi che se utilizziamo un cavo di 1,5 mm2 sia sufficiente….ma questi sono i parametri massimi ammissibili….la linea principale si fa sempre con un cavo di 6 mm2 anche perché se il cavo è… diciamo… abbondante, non si scalda minimamente e quindi abbiamo una dispersione minima.
Di solito negli impianti, per convenzione, si utilizza il cavo del 6 mm2 come cavo principale, del 2,5 mm2 per le prese di alimentazione e il cavo da 1,5 o 1 mm2 per le linee dei punti luce (salvo che uno non usi come punto luce una fotovoltaica da contraerea che fa luce a 3 km di distanza ovvio…) ma passiamo a vedere che cavi occorrono per il nostro impianto fotovoltaico ipotizzato nella prima parte: la linea dall’inverter al quadro di distribuzione abbiamo quindi appurato che è ottimale usare un cavo di sezione 6 mm2; la linea dalle batterie all’inverter ? facciamo il conto… 3000W a 12 V sono la bellezza di 250A… quindi occorre un cavo minimo di 120 mm2… ne usiamo uno da 150 mm2 per sicurezza (anche perché l’inverter consuma qualcosa anche lui quindi se escono 3.000 W lui ne assorbe un po di più dalle batterie…) come si fa a trovare un cavo da 150 mm2 ? Da un elettrauto un po attrezzato si possono trovare cavi da 50 mm2 … li usano per le batterie sui mezzi pesanti….ne prendiamo un po e usandone tre spezzoni collegati in parallelo abbiamo il nostro conduttore da 150 mm2…attenzione, l’energia elettrica viene dispersa dai cavi soprattutto le Ampere… tant’è vero che le linee elettriche sono ad alto voltaggio e relativamente poche ampere proprio per ridurre la dispersione durante il “dispacciamento” cioè il trasporto dell’energia…. noi qui abbiamo proprio la situazione inversa….solo 12 V e un macello di ampere….quindi occorre che il conduttore fra le batterie e l’inverter sia il più corto possibile proprio per ridurre la dispersione…. ultimi cavi da calcolare sono i cavi dai pannelli fotovoltaici al regolatore di carica e alle batterie …. se i pannelli sono da 100W a 12 V ogni pannello produce 8,33 A…quindi potremmo usare il cavo di sezione 1 mm2 …personalmente collegherei i pannelli in parallelo fra di loro con un cavo di 2,5 mm2 a gruppi di due e poi porterei 2 cavi ad una scatola di giunzione da cui ripartire magari con un cavo di 6mm2…(4 pannelli sono 34 A il cavo da 6mm2 ne regge 40..ok..) … poi occorreranno dei rele di potenza …ne esistono di quelli da auto che reggono 50A sui contatti e quindi potremmo usare questi che costano relativamente poco … le schede di controllo e il resto adesso siete perfettamente in grado di calcolarne il cablaggio… tutta la parte di controllo cmq la si può cablare con un cavo di sezione 1 mm2….
VOGLIO FARE / CALCOLARE IL MIO IMPIANTO, DA DOVE SI COMINCIA ? (parte 3)
IL SISTEMA DI CONTROLLO
il sistema di controllo è il cuore di un impianto di generazione da fonti rinnovabili e ovviamente deve essere un qualcosa che regola la carica delle batterie automaticamente, il sistema che ho progettato io per la mia centrale si basa su una scheda elettronica che "sente" il voltaggio della linea su cui è collegata e attiva o disattiva un piccolo rele in base ad un voltaggio minimo e uno massimo regolabili in un certo range; con questo sistema utilizzo contemporaneamente tre o più schede ma sono identiche cambia solo la regolazione e la funzione così che se c'è un guasto, si prende una scheda nuova di scorta, la si tara per la funzione svolta dalla scheda guasta e si sostituisce al volo (in sei anni di funzionamento mai guastata una scheda... ecco... l'ho detto... mo mi si bruciano tutte anche quelle di scorta...) nel mio impianto una scheda è tarata e cablata per abilitare o meno la carica dai pannelli solari in modo che se le batterie sono cariche stacca i pannelli per evitare che si sovraccarichino le batterie rovinandole e al contempo appena il livello di carica scende un po attacca i pannelli per ricaricare; la seconda scheda è tarata e cablata per attaccare la linea in uscita quando le batterie superano un livello minimo di carica così che se, per qualsiasi motivo, le batterie sono sotto ad un certo livello minimo di carica stacca tutto per evitare che le batterie scaricandosi troppo vengano deteriorate; la terza scheda è un primo livello di sicurezza: è tarata e cablata per attaccare il caricabatterie collegato alla linea Enel quando il livello di carica scende al di sotto di una certa soglia e lo stacca quando si risale.
in pratica il funzionamento è questo: batterie completamente cariche, la prima scheda stacca i pannelli fotovoltaici, la seconda scheda attacca l'uscita del 220v dall'inverter e la terza scheda sta li buona buona... poi arrivo io e accendo una lampada...il livello di carica delle batterie comincia a scendere...ad un certo punto la prima scheda attacca i pannelli per ricaricare le batterie...ma la lampada è grossa e quindi il livello di carica continua a scendere...ad un certo punto la seconda scheda interviene e collega il caricabatterie ... se l'energia è sufficiente ok.,... se spengo la lampada il livello di carica risale e la seconda scheda stacca il caricabatterie e quando le batterie saranno cariche anche la prima scheda stacca i pannelli fotovoltaici... se invece la lampada è proprio grossa e anche con il carica batterie collegato il livello di carica continua a scendere... interviene la terza scheda che ad un certo punto stacca l'uscita del 220V ... e spenge la lampada ! salvando tutto l'impianto ... il livello di carica risale... viene staccato il carica batterie... il livello di carica sale ancora un poco e la terza scheda riattacca l'uscita del 220 e la lampada si riaccende... o se l'ho spenta io nel frattempo il livello continua a salire e a batterie cariche la prima scheda stacchera' i pannelli... dirlo a parole è un po tortuoso ma funziona benissimo... ed essendo tutte schede uguali cambia solo la taratura, possiamo inserire altre schede e livelli diversi per esempio per far staccare l'uscita del 220 solo per alcuni servizi minori e mantenere alimentati i servizi principali... oppure per attivare o disattivare altri generatori di corrente... oppure... infine... per la gestione del sistema di accumulo.
FINALMENTE LIBERI
... energeticamente
Con l'arrivo sul mercato di nuovi sistemi che consentono lo stoccaggio in modo finalmente efficace dell'energia diventa possibile realizzare impianti di multi generazione (eolico / fotovoltaico / idrico ad esempio..) che possono consentire l'indipendenza energetica e poter dire addio alle bollette !!!!!!
(credo che sia un sogno di tanti e non solo mio... )
VOGLIO FARE / CALCOLARE IL MIO IMPIANTO, DA DOVE SI COMINCIA ? (parte 4 e ultima...per ora...)
IL SISTEMA DI ACCUMULO
ebbene ci siamo arrivati finalmente... il sistema di accumulo e conversione dell'energia... una tecnologia che esiste da più di 30 anni, che solo recentemente è stata "sdoganata" dal settore militare/aerospaziale ... la tecnologia delle fuel-cell...la gestione del processo di conversione acqua+energia --> ossigeno + idrogeno e viceversa...finalmente una azienda italiana ha realizzato le necessarie apparecchiature per uso civile ottenendo tutte le necessarie certificazioni... anche io avevo realizzato un generatore di idrogeno proprio per sperimentare questo sistema per l'accumulo di energia a casa mia... .il sistema consente un fattore di conversione di 0,96 quindi con pochissima "perdita" ... si arriva quasi alla equivalenza di 1Kw = 1.000 litri di idrogeno... in effetti avremo 960 litri di idrogeno ogni Kw e 1 Kw ogni 1041,66 litri di idrogeno... ma la cosa importantissima è un'altra: se io ho qualche Kw di energia in eccedenza...lo trasformo in idrogeno e lo conservo in bombola e quando mi serve lo prendo e lo ritrasformo in energia (ecco a cosa serviva l'acqua distillata a cui ho accennato nel paragrafo della fornace solare... )... la bombola non "perde" come invece le batterie che sono soggette a scarica "naturale" nel tempo ... ecco che allora posso mettere via l'energia in estate per esempio (se uso il fotovoltaico ovviamente in estate ho un surplus di energia anche perchè non uso il riscaldamento... .) ed utilizzarla in inverno per scaldare la casa... fra l'altro la medesima azienda produce anche dei bruciatori ad idrogeno e quindi potremmo dover semplicemente sostituire la caldaia !!!!... .i più attenti o informati potrebbero obbiettare che la conservazione dell'idrogeno non è uno scherzo...si deve liquefare, comprimere, portare e conservare a temperature bassissime (vado a memoria ma se non erro siamo al di sotto dei 100 gradi sotto zero ...allucinante...) e io rispondo no, no, no, no, niente di tutto questo... si usano bombole speciali, cosiddette ad ioduri metallici che anzi chè essere vuote sono piene di un composto spugnoso che assorbe l'idrogeno...si lavora pressocchè a temperatura ambiente e a pressioni dai 3 ai 5 bar ...si potrebbe quasi usare il compressore da hobby insomma... (non lo si può fare in quanto occorrono certi accorgimenti di sicurezza stiamo comprimendo comunque un gas infiammabile... ) et voilà... con queste ultime informazioni potete capire come sia veramente possibile dire addio alla bolletta... magari per qualche tempo il contatore si lascia per precauzione... ma che bellezza vedersi arrivare la bolletta con consumo ZERO !!!!!!!
E se poi il gas avanza……uhmmmm…ma guarda ci posso rifornire l’auto…….lo potrei vendere…….e così oltre a non avere bollette da pagare magari ci vado a far la girata domenica e ho anche un po di soldi….