UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA FACOLTA’ DI INGEGNERIA

1. 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

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

3. Riserva ACQUA Turbina Elettricità Dinamo Pompa

4. 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

5. 28 cm Salto motore: 120 cm Salto effettivo: 198 cm 50 cm

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

7. 28 cm X Salto motore: 120 cm Salto effettivo: 198 cm Y 50 cm

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

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

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

11. PANNELLI SOLARI ALIMENTANO LE POMPE DI SOLLEVAMENTO CHE FUNZIONANO A TENSIONI DIVERSE POMPA 2 POMPA 1

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

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

14. 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

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

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

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

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

19. TEST TURBINA DINAMO 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

20. 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

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

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

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

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

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

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

27. CIRCUITO STAMPATO

28. 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

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