Progetto Enel sull'energia

[Marko91]

Salve
Ho notato da poco questa sezione, e ho scoperto che è piena di persone preparatissime sui più diversi argomenti relativi a fisica, chimica e tecnica.
Veniamo al dunque. Io e 4 miei compagni di classe abbiamo scelto di partecipare al Concorso dell'Enel: "Energia in gioco" per gli alunni delle scuole superiori.
Sito ufficiale: http://energiaingioco.enel.it/index.jsp

Tra le varie modalità di partecipazione, ci ha colpito immediatamene la possibilità di realizzare un plastico/ modellino relativo all'energia.
Siccome siamo ambiziosi e vogliamo vincere, abbiamo scelto di creare un plastico funzionante di una scuola totalmente ecosostenibile.
Riscaldamento, illuminazione e tutta l'energia elettrica richiesta dipenderanno da fonti rinnovabili. Considerando che costruiremo la scuola ad hoc, la fonte rinnovabile perfetta per noi è il fotovoltaico.
Ci sono però alcuni problemi da risolvere, e altri ne nasceranno, ed per questo che ho aperto questo thread. Posterò anche le varie fasi di avanzamento del progetto
Innanzitutto, siamo in 2° superiore (indirizzo Scientifico Tecnologico) ma siamo poco esperti di circuiti. Il professore di Fisica ha dato la sua disponibilità ad aiutarci, ma fa sempre comodo avere qualche parere in più.
Di seguito una descrizione sommaria di ciò che vogliamo realizzare e sucessivamente inserirò i disegni.

Edificio scolastico
Caratteristiche:
-Lunghezza: 80 cm circa
-Larghezza: 40 cm circa
-Altezza: 25-30 cm nel lato più basso e 40-45 nel lato più alto.
-Tetto rivolto verso Sud con inclinazione di circa 20° per una migliore esposizione ai raggi solari.
-2-3 piani: Ogni piano ha 5 classi per lato (16x16 cm ogni classe) ed è alto 10 cm.
Possibili applicazioni delle energia fotovoltaica:

- Illuminazione a Led
- Riscaldamento ( dopo capite quanto sono pazzo)
- Ascensore
Se vi viene in mente altro ditemelo!

Edificio Mensa, Serra:
-20 cm x 80 affiancata al lato più alto dell'edificio scolastico
- Pompa per irrigazione per la serra.
- Fornelli elettrici per la mensa

Totale progetto:
100 cm x 130 cm

Ora veniamo ai problemi:

Quanto potenza occorre a un Led del genere?
http://www.led1.de/shop/product_info...10e8e0d1c53874

Per riscaldare volevo "downcloccare" un phon (ne ho uno da 500W, piccolo) fino a fargli sviluppare un calore massimo di 25-30° e una bassa velocità di rotazione delle ventole. Deve consumare poco, sotto i 20 W. E' possibile?
Se non è possibile, alternative?

I pannelli fotovoltaici costano. Non sappiamo ancora quanta energia potrebbe richiedere tutto il progetto, ma guardando su internet i prezzi delle celle e dei moduli più piccoli, possiamo arrivare a comprare massimo celle per 50-70 W. (200€)
Secondo voi sono sufficenti? Consigli su dove trovare celle a basso costo?


Grazie in anticipo per le risposte.

[Zerk]

Penso vi convengano dei pannelli solari (ad acqua) misti a pannelli fotoelettrici, specialmente se la scuola è al sud. Così vi sevono anche acqua calda per docce lavabi e mensa (e da un bell' aiuto al riscaldamento rigorosamente a pellets ricavati dalla pulizia del boschetto adiacente alla scuola). L'ascensore a pannelli solari fico... (impossibile senza batterie tampone di notte non andrebbe)

Comunque non serve che compriate un pannello solare da 70 W in quanto anche nela realtà sono spesso affiancati a batterie tampone, quindi sotto il plastico mettete una batteria da scooter o da ups (10 euro non di più) e la tenete carica con il pannello solare, cosi da utilizzare durante la notte l'energia in piu che è stata prodotta di giorno.
Un led consuma 20mA se ricordo bene.

Piuttosto che puntare su troppe fighettatine elettriche io punterei su un ottima isolazione termica e uno studio su come convogliare i raggi solari per illuminare le aule.

E poi l'adozione di muri particolari che ora non mi ricordo il nome so che erano dopi e forse in vetrocemento che areavano d'estate e isolavano dìinverno grazie ad un principio termoconvettivo. Qualcunaltro del forum se ne ricorderà di sicuro visto che se ne era accennato mesi fa.

L'irrigazione della serra potreste farla attingendo l'acqua piovana immagazzinata in una cisterna a 2 metri di altezza e riempita dall'acqua caduta sul tetto della scuola che essendo piu alta la riempie per caduta, e per lo stesso principio puoi irrigare senza l'ausiglio di una pompa cosi da risparmiare altra energia.

Edit:
Ho visto il led che hai postato, non comperarlo non ne vale la pena, costa troppo, piuttosto vai in fiera o dai cinesi e compera per 2 euro una pila a led bianchi, cosi ne ricavi una decina e vanno benissimo.
Opure aspetta Xenom il dio dei led dl forum.

[Bounty_]

Originariamente inviato da Marko91

-Tetto rivolto verso Sud con inclinazione di circa 20° per una migliore esposizione ai raggi solari.

Sbagliata inclinazione
L' inclinazione migliore e' quella della latitudine della localita' quindi in
Italia circa 41° solo cosi' i raggi arrivano perpendicolari sul pannello.

I 20° vanno bene in pieno Sahara ad esempio ad Abu Simbel a Sud del
tropico http://en.wikipedia.org/wiki/Abu_simbel


Nei conti del riscaldamento tieni conto che ogni persona riscalda per 100Watt.

Ciao

[Marko91]

Originariamente inviato da Zerk

Penso vi convengano dei pannelli solari (ad acqua) misti a pannelli fotoelettrici, specialmente se la scuola è al sud. Così vi sevono anche acqua calda per docce lavabi e mensa (e da un bell' aiuto al riscaldamento rigorosamente a pellets ricavati dalla pulizia del boschetto adiacente alla scuola). L'ascensore a pannelli solari fico... (impossibile senza batterie tampone di notte non andrebbe)

Comunque non serve che compriate un pannello solare da 70 W in quanto anche nela realtà sono spesso affiancati a batterie tampone, quindi sotto il plastico mettete una batteria da scooter o da ups (10 euro non di più) e la tenete carica con il pannello solare, cosi da utilizzare durante la notte l'energia in piu che è stata prodotta di giorno.
Un led consuma 20mA se ricordo bene.

Piuttosto che puntare su troppe fighettatine elettriche io punterei su un ottima isolazione termica e uno studio su come convogliare i raggi solari per illuminare le aule.

E poi l'adozione di muri particolari che ora non mi ricordo il nome so che erano dopi e forse in vetrocemento che areavano d'estate e isolavano dìinverno grazie ad un principio termoconvettivo. Qualcunaltro del forum se ne ricorderà di sicuro visto che se ne era accennato mesi fa.

L'irrigazione della serra potreste farla attingendo l'acqua piovana immagazzinata in una cisterna a 2 metri di altezza e riempita dall'acqua caduta sul tetto della scuola che essendo piu alta la riempie per caduta, e per lo stesso principio puoi irrigare senza l'ausiglio di una pompa cosi da risparmiare altra energia.

Edit:
Ho visto il led che hai postato, non comperarlo non ne vale la pena, costa troppo, piuttosto vai in fiera o dai cinesi e compera per 2 euro una pila a led bianchi, cosi ne ricavi una decina e vanno benissimo.
Opure aspetta Xenom il dio dei led dl forum.

Grazie mille. Per i muri infatti ho pensato a quel tipo di vetri, ma nel plastico sarebbe stato difficile ricrearli. Ho pensato quindi di usare del plexiglass per tutti i muri esterni, e spiegare nella relazione da consegnare insieme che nel plastico rappresentano quel tipo di "vetri".
Per quanto riguarda la notte, abbiamo disponibile una fuel cell ad idrogeno. Di giorno converte l'acqua in idrogeno grazie ai pn fotovoltaici e di notte da energia oppure compriamo una batteria.
L'irrigazione in quel modo è la prima cosa a cui ho pensato e in effetti è utile e a costo energetico zero.
Aspettiamo Xenom e vediamo che mi dice.

[Marko91]

Originariamente inviato da Bounty_

Sbagliata inclinazione
L' inclinazione migliore e' quella della latitudine della localita' quindi in
Italia circa 41° solo cosi' i raggi arrivano perpendicolari sul pannello.

I 20° vanno bene in pieno Sahara ad esempio ad Abu Simbel a Sud del
tropico http://en.wikipedia.org/wiki/Abu_simbel


Nei conti del riscaldamento tieni conto che ogni persona riscalda per 100Watt.

Ciao

Si ma che tetto viene? Esteticamente è un pò orribile
L'idea era di inclinare il tetto a 20° e inclinare a pannelli ancora di altri 10-20°.

[drakend]

Ma non sprecate tempo con pannelli solari ed altre cazzatine simili: mettete in ogni aula delle cyclette collegati ad altrettanti alternatori così gli alunni, mentre ascoltano le lezioni, pedalano e producono tutta l'elettricità che vuoi.

[BauAndrea]

Mh, io sono un po' scettico, secondo me fare tutto con quelle dimensioni diventa un'ammazza di miniaturizzazione, io comincerei a pensare di fare solo un lavoro di "spaccato".

Comunque ci sono siti dove vendono mini pannelli solari per ricaricare cellulari o altri apparecchi, alcuni forniscono addirittura 12 v e tirano fuori qualche watt. Di certo non ci alimenti un fono downcloccato lol però è già qualcosa. Per il riscaldamento esistono dei riscaldatazze-usb che quindi funzionano a 5 volt, 100 ma max, quindi secondo me fanno al caso tuo.

[coldd]

in tv ho visto + di qlk documentario su palazzi realizzati seguendo queste idee

provate a cercare su internet, alcune soluzioni sono davvero interessanti e potreste anche riutilizzare o svilupparle


per il riscaldamento non potreste usare un sistema a liquido? l'acqua si scalda tramite i pannelli e poi costruite un boiler esterno (magari utilizzando propio i riscaldatazze per pc) collegato alla batteria per integrare e per la notte

[coldd]

e poi non farei tutti i muri in plexiglass, magari solo due lati per far vedere l'interno
gli altri potresti farli con strati di materiali diversi spiegando poi nella relazione che materiale rappresenta il singolo strato

calcola poi che un buon lavoro va a sfruttare tutte le possibili fonti di energia e calore e annulla tutti gli sprechi
in uno di quei documentari di cui parlavo ad esempio anche le tapparelle avevano una funzione molto importante nel contenimento degli sprechi

[DarKilleR]

Non male l'idea del vostro progetto...per quanto riguarda il concorso IMHO mi sembra un po' pietoso....potevano fare qualche incentivo serio e diverso, cmq se volte una mano son disponibile...

Allora io sto iniziando a buttare giù qualche progetto per rendere casa mia entro 2 anni completamente autosufficiente...

Andiamo per punti:

1- ACQUA CALDA: i metodi sono molteplici, ma i più semplici da utilizzare e i più diffusi che dei giovani ragazzi come voi possono conoscere sono: pannelli solari idraulici, che volendo si possono realizzare anche di artigianali con pochi €uri...e con una elevata efficenza...
L'impianto prevede un boiler con una pompa a ciclo continuo che passa l'acqua dai pannelli solari in modo da mantenere l'acqua sempre ad una temperatura costante più elevata della temperatura ambiente...e compensare l'uso della caldaia...

oppure se avete a disposizione un pozzo anche artesiano, potete utilizzare delle pompe di calore, che prelevano una quantità d'acqua dal sottosuolo e da questa assorbono calore...

2- energia elettrica, consiglio microeolico e pannelli fotovoltaici (anche se questi sono quasi uno specchietto per le allodole...) sono poco efficienti...
Comunque esistono turbine microeoliche ad alta efficienza che hanno pale di solo 75cm e producono circa 0.6 Kw, il vantaggio sta in dei cuscinetti e l'utilizzo di un rotore a bassissimo attrito ....

[markus_81]

Ho fatto un'esame qualche giorno fa in cui ho progettato una scuola completa di pannelli fotovoltaici e collettori solari

i pannelli fotovoltaici difficilmente riusciranno a coprire l'intero fabbisogno..in pratica sarai costretto a metterne una superficie maggiore in modo che nei mesi meno insolati (dic-gen) producano l'energia necessaria...chiaramente nei mesi estivi avrai una produzione in notevole eccesso

per il riscaldamento i collettori solari (o pannelli solari) non serviranno a niente, l'unica è sfruttare l'energia geotermica con delle sonde da inserire poco sotto il livello del terreno, oppure prevedere una caldaia a legna o a cippato

il fabbisogno di acqua calda invece lo copriranno abbastanza bene, tenendo sempre conto che se vuoi essere totalemnte autosufficiente avrai bisogno di una superficie elevata per lo stesso motivo dei pannelli fotovoltaici

poi dovresti calcolare le dispersioni termiche dell'edificio dovute ai muri alle finestre... quelle dovute al ricambio di ventilazione..i calcoli dei vantaggi che ti può dare una serra solare o una finestra solare o un muro di trombe...tutti sistemi che servono a riscaldare la scuola sfruttando l'energia solare

[KiBuB]

non so se puo esservi utile ma in tv ho visto un sistema per recuperare calore dall acqua calda di scarico, per esempio docce e lavandini. Mi è sembrata un ottima idea visto che quel calore va completamente sprecato nelle fogne.

edit: link con video
http://www.euronews.net/index.php?pa...=407523&lng=4#

[Marko91]

Un piccolo up
Grazie per i consigli, ci sono serviti.
Volevo chiedervi un pò di informazioni su come realizzare il circuito, date la nostre (mia e dei miei amici) scarsa conoscenza sui circuiti elettirci. Ne abbiamo parlato a scuola ma non diffusamente e nel dettaglio.
Abbiamo pensato che ogni classe debba avere 1-2 Led, ma per quanto concerne la luminosità non sappiamo bene come muoverci. 15000 cmd sono molti non è vero? Pensavo quindi che potrebbe bastare perfino un solo led.
In totale dovrebbero essere circa 60 Led (con 1 led per classe, più corridoi e uffici).
Come devo organizzare il circuito? I Led rispetto ai pannelli fotovoltaici vanno disposti in parallelo o in serie? Credo in parallelo..
Ho trovato online delle piccole celle per la didattica e l'hobbystica.
Ci sono varie possibilità:
-4 V, 200 mA
-12 V, 55 mA
-12 V, 110 mA
I costi variano dai 13 ai 17€ per cella.
Se i Led sono in parallelo al pannelli, con ogni pannello da 200 mA riesco a tenere accesi 10 Led. Giusto?

[maxsona]

I led al contrario di quello che si pensa hanno un'efficenza luminosa molto bassa, per raggiungere valori di illuminamento adeguati per un aula (dai 300 a 500 lux) ne servirebbero davvero troppi ... io consiglio di illuminare con normali lampade a fluorescenza collegete ad un dimmer che regola la luminosità in relazione al contributo della luce naturale.

[Athlon]

Per sfruttare al meglio la luce solare nulla e' meglio di questi

http://www.ino.it/~paola/ps_gsoli.htm


Hai un rendimento altissimo perche' sfrutti la luce per fare luce , senza nessuna conversione


In pratica non e' nulla altro che una lente che cattura la luce del sole , una fibra ottica che la porta dove serve ed un diffusore che illumina gli ambienti

[Athlon]

http://www.infinitymotion.com/parans/prodotti.htm


Qui una versione piu' "industrializzata" che permette di suddividere i fasci di fibre ottiche provenienti dal collettore in diversi punti luce indipendenti

[maxsona]

Originariamente inviato da maxsona

I led al contrario di quello che si pensa hanno un'efficenza luminosa molto bassa, per raggiungere valori di illuminamento adeguati per un aula (dai 300 a 500 lux) ne servirebbero davvero troppi ... io consiglio di illuminare con normali lampade a fluorescenza collegete ad un dimmer che regola la luminosità in relazione al contributo della luce naturale.

Dimostro quello che dico ... prendete questa scheda tecnica di un led di potenza, il led con flusso maggiore (quello verde) fà 53 lumen che su 1.4W sono quasi 38 lumen/watt, una lampadina a fluorescenza da 18W eroga circa 1200 lumen quindi 66 lumen/watt, una da 55W circa 87 lumen/watt. siamo ancora lontani, capite quindi che il led non è ancora "cost effective" per l'illuminazione funzionale e costano ancora troppo.

[Marko91]

Nel plastico non ci entra una lampadina a fluorescenza... Ogni classe è alta 8 cm, larga 16 cm e lunga 16 cm (è in scala 1:50 circa)

[maxsona]

Si ma un progetto penso che dovrebbe essere la trasposizione in scala di una cosa reale, ok simulare le lampade con un LED ... ma specificarne la reale natura!

[Marko91]

Originariamente inviato da maxsona

Si ma un progetto penso che dovrebbe essere la trasposizione in scala di una cosa reale, ok simulare le lampade con un LED ... ma specificarne la reale natura!

Certamente. Dopo aver fatto il plastico prepareremo un documento con contenute tutte le informazioni e gli accorgimenti costruttivi per ricreare il modellino in scala reale.