UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA FACOLTA’ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI Progetto energia rinnovabile: apparato idroelettrico low-cost per la produzione di energia Relatore: prof. Carla Vacchi Correlatore: sig.ra Silvia Roncelli Elaborato di Laurea di Andrea Nicastro Anno Accademico 2007/2008

PRODUZIONE DI ENERGIA: OBIETTIVO PRODUZIONE DI ENERGIA: SOSTENIBILE LOW-COST INTEGRAZIONE TECNOLOGIE TRADIZIONALI E MODERNE ADATTO PER I PAESI IN VIA DI SVILUPPO INTERFACCIA SEMPLICE E IMMEDIATA

Riserva ACQUA Turbina Dinamo Elettricità Pompa

PROGETTO SISTEMA IDRAULICO IPOTESI: Salto motore 120 cm 30 l d’acqua Durata di 2 minuti Dinamo 4 W 300 giri / secondo PROGETTO: sezione condotta = 1.4

28 cm Salto effettivo: 198 cm Salto motore: 120 cm 50 cm

Pompa 24 V, 2.5 m + pannello solare 30 W ~ 350 €

28 cm X Salto motore: 120 cm Salto effettivo: 198 cm Y 50 cm

POMPA 1: 18 V, 202 mA POMPA 2: 6 V, 150 mA Portata = 1 l/min Pompa 1 145 cm 68 cm Pompa 1 Pompa 2

100 € Pompe da me utilizzate + relativi pannelli ADOTTATA SOLUZIONE LOW-COST!

Pannelli solari Riserva acqua Pompa 2 Turbina Dinamo DC Pompa 1 Elettricità

PANNELLI SOLARI ALIMENTANO LE POMPE DI SOLLEVAMENTO CHE FUNZIONANO A TENSIONI DIVERSE POMPA 1 POMPA 2 Modulo 1 Modulo 2 Potenza nominale: 8 W Potenza nominale: 1.2 W Vmax: 18 V Vmax: 8 V Imax: 0.444 A Imax: 0.156 A Voc: 21.6 V Voc: 9V Isc: 0.488 A Isc: nd Tolleranza: -10% / +10%

Pannelli solari Riserva acqua Pompa 2 Turbina Dinamo DC Pompa 1 Elettricità

POMPE Sollevano l’acqua Sono motori brushless VINCOLI: COPPIA VELOCITÀ < MANUTENZIONE > COPPIA > VELOCITÀ

POMPE M.B. con elica e convogliatore Utilizzate per fontanelle e acquari Facilmente reperibili ed economiche Hanno durata elevata (100.000 ORE) Richiedono bassa manutenzione

Pannelli solari Riserva acqua Pompa 2 Turbina Dinamo DC Pompa 1 Elettricità

TURBINA Traduce in rotazione la spinta che l’acqua imprime sulle pale Realizzata con pezzi di recupero: low-cost! Inefficiente!

Pannelli solari Riserva acqua Pompa 2 Turbina Dinamo DC Pompa 1 Elettricità

Produzione di elettricità dal moto rotatorio della turbina DINAMO Produzione di elettricità dal moto rotatorio della turbina + DC DC V Voc = 21.7 V Isc = 222 mA

TEST TURBINA DINAMO Ptot*tLED η (Vs1*Is1 + Vs2*Is2 )*tsollevamento Necessari ingranaggi per produrre sufficiente potenza per pilotare un carico! Rapporto 1 : 3 CARICO = 47 Ω + LED 0,8 mm V = 2.8 V I = 60 mA P = 168 mW Ptot*tLED η = 0.4% = (Vs1*Is1 + Vs2*Is2 )*tsollevamento

Efficienza molto bassa perché: diametro turbina ≠ 13 cm albero storto, turbina fuori asse di ~ 5 mm montaggio difficoltoso 2 livelli = salto effettivo maggiore dinamo di recupero ingranaggi non ingrassati

TEST AUTOMATICO MULTIMETRO DIGITALE! MISURE MANUALI: SOGGETTIVE IMPRECISE LABORIOSE MISURE AUTOMATICHE: - OGGETTIVE - PRECISE - COMODE MULTIMETRO DIGITALE!

MULTIMETRO DIGITALE PARTE ANALOGICA PARTE DIGITALE μ A 741 INA103 PIC 18F452

PRELIEVO DI TENSIONE Morsetti motore Al convertitore ADC 10 bit / valori tra 0 e 1023 fattore di conversione software

PRELIEVO DI CORRENTE Massima dinamica di segnale! Vo = 80Vi TENSIONE = CORRENTE Morsetto motore Al carico REGOLAZIONE GUADAGNO: G = 80 Vo = 80Vi Al convertitore ADC Massima dinamica di segnale!

Microcontrollore PIC18F452 Facile da programmare Porte input / output Memoria disponibile Timer (utilizzato per generare l’interrupt)

INTERRUPT! Salvataggio dati Clock 2 MHz Timer 0 + prescaler Overflow ogni 2 secondi INTERRUPT! Salvataggio dati

CIRCUITO STAMPATO

Migliorie apportabili al dispositivo CONCLUSIONI Migliorie apportabili al dispositivo Nessuna modifica al multimetro! turbina più leggera e con meno imperfezioni turbina dal minor diametro (5 – 10 cm) pale turbina a doppio cucchiaio albero di precisione dinamo appositamente dimensionata pannelli di maggior estensione pompe appositamente realizzate controllo automatico per l’intero processo

GRAZIE DELL’ATTENZIONE! Segue ora una breve dimostrazione pratica, GRAZIE DELL’ATTENZIONE!