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Titolo: Inseguitore solare

Salve a tutti!
recentemente ero alla ricerca di informazioni sulle energie
alternative ed ho visto i classici pannelli solari con inseguitore.
Poniamo di avere:
     - tetto piano con una certa area
     - l'impianto solare non puň sporgere dal tetto
     - gli assi dei pannelli mobili sono tutti alla stessa quota
che vantaggi ci sono in confronto a riempire semplicemente la
superficie con pannelli piani fissi?
Calcolando che quando i panelli mobili non sono completamente
orizzontali fanno ombra al modulo successivo, ho trovato che la
potenza incidente č in entrambi i casi(pannelli mobili e fissi) č:
P=phi*Atetto*cos(alpha), dove alpha č l'angolo del sole rispetto alla
normale del tetto.
Dove sbaglio?
                    Marco M.

 P=phi*Atetto*cos(alpha), dove alpha è l'angolo del sole rispetto alla


 Dove sbaglio?
Non sbagli(nei conti)!
Ma ci si immagina che uno non riempa completamente il tetto di
pannelli solari.(hanno un costo non irrisorio i fotovoltaici, e i
termici non te ne servono tanti!!)
Ci si immagina che uno ne metta un numero limitato, di superficie ben
minore del tetto. Così li può disporre che non si facciano ombra, e il
tuo conto non ha può senso.
La % di irradiazione che prende è cos(alpha), dove alpha è l'angolo
tra il pannello e la direzione in cui arriva la luce(che non è proprio
la direzione del sole, ma dipende da quanto la luce è diffusa dalle
eventuali nuvole e riflessa dal suolo)
Con un inseguitore la quasi totalità del giorno cos(alpha) sta vicino
ad 1.
Altrimenti devi cercare il valore dell'angolo a cui è massimo in media
nell'anno il rendimento.
E devi cercare l'angolo di orientamento Sud/nord in modo che in media
nel giorno tu prenda il massimo.
E invece l'alzo dipende molto dalla luce riflessa dal suolo. Se ad
esempio sei in montagna e hai neve la percentuale di luce riflessa è
altissima e quindi li metti a 60°, mentre con erba o simili davanti li
tieni a 30°(circa) per il rendimento ottimale.
Che dipende anche da che cosa vuoi ottenere rendimento massimo(se sei
attaccato alla rete tipicamente) o massima sicurezza in ogni
stagione(se devi alimentare un posto isolato che fa affidamento solo
sui pannelli).
Poi devi guardare anche i vincoli architettonici.
Se hai un tetto a falde li metti all'angolo del tetto, se entra circa
nel range di quelli accettabili, ed è la soluzione più pratica.
Se tu hai un tetto piano puoi mettere gli inseguitori.
Se no una soluzione che dà un rendimento poco inferiore a quello degli
inseguitori ma con molte meno parti meccaniche libere, e piuttosto
pratica se al tetto accedi facilmente, è lasciare regolabile solo
l'inclinazione verticale manualmente.
E dopo esserti ricavato/fatto calcolare coi dati di illuminazione
solare del luogo l'angolo ottimale per ogni stagione ogni 15 giorni/1
mese regoli questa inclinazione.

 termici non te ne servono tanti!!)
Perchè non mi servono tanti termici? Ho notato che si possono usare
per far funzionare un motore stirling che aziona un alternatore. In
questo modo il rendimento(~50%) supera di gran lunga quello del
fotovoltaico(~15%) no? + pannelli + energia + $$$
             Marco M.

 per far funzionare un motore stirling 
com'è fatto questo motore per sommi capi (se si riesce a 
spiegare in poche parole ovviamente)
ciao
Soviet_Mario


 spiegare in poche parole ovviamente)
Il motore stirling è a combustione esterna quindi puoi usare qualsiasi
fonte di calore per azionarlo.
Puoi vedere un'animazione qui: 
http://auto.howstuffworks.com/stirling-engine2.htm
In pratica c'è una camera con un pistone riempita con un gas (anche
aria) che viene continuamente raffreddato e scaldato. Il "displacer"
serve appunto a questo: muove il gas in modo che faccia contatto con
la superficie fredda piuttosto che con quella calda.
             Marco M.

 Puoi vedere un'animazione qui: 
http://auto.howstuffworks.com/stirling-engine2.htm
grazie mille del link.
Ignoravo completamente questo dispositivo, anzi il solo nome 
Stirling a me noto lo associavo (e magari è lo stesso tizio !) 
ad una formula di approssimazione della funzione fattoriale con 
la funzione continua valida solo per grandi numeri (era del tipo 
"x*Lnx-x" ? Può essere ? Boh, non ricordo bene).
Cmq sia, è geniale, anche se devo ancora pensarci parecchio. Non 
sono in grado di valutare se la vorticosità interna (in un mezzo 
viscoso come un gas reale, aria diciamo) assorba parte rilevante 
della potenza utile (che immagino sia, la massimo teorico, 
l'energia termica che scorre il pistone dalla faccia calda alla 
fredda, assumendo le pareti isolanti). Non so perché, ma quando 
il "displacer" (quella parete isolante lasca, a tenuta NON 
stagna) scende o sale, direi che crea parecchi vortici nelle due 
camere che si rimescolano (o meglio i vortici abbondano nella 
camera in espansione essenzialmente, vero ?).
Devo pensare se si potrebbe sostituire con altro passaggio, tipo 
un tubo laterale di shunt (un canale adatto al trasferimento tra 
le due camere), magari con valvola a farfalla tipo i tubi stufa 
? Lo dico in quest'ottica : se uno prova a costruirsi un 
prototipo con materiali raccattati, avere un canale esterno di 
bypass a sezione variabile potrebbe consentire di ottimizzare 
almeno un parametro in corso di funzionamento. O è un'idea balzana ?
Cmq fighissimo sto dispositivo.
Sulle prime, quando ho letto le prime righe (sentendo parlare di 
motori a combustione esterna) ho pensato alla macchina a vapore 
e, siccome il contesto erano i pannelli solari termici, mi son 
detto : questo o è matto oppure vuole mettersi uno specchio 
parabolico concentratore sul tetto per far bollire l'acqua, eh 
eh he ! Poi leggendo il seguito mi son reso conto che il fesso 
ero io, e questo motore in teoria sembrerebbe fungere anche con 
differenze di temperatura modeste .... ora non so il rendimento, 
ma se l'energia è gratis, il rendimento "monetario" è infinito !
Vabbè, cerco di capirci di più.
Grazie e ciao
Soviet_Mario


 fotovoltaico(~15%) no? + pannelli + energia + $$$
ah, scusa, non avevo assolutamente inteso che volessi usare questo
forma di energia.
Pensavo volessi usare il fotovoltaico.
Per il termico č diverso.
Tieni presente che molti pannelli termici sono strutturati in modo
tale da avere un rendimento indipendente dall'angolo "orizzontale"
entro un ampio range di direzioni.(dipende invece dall'angolo
verticale)
In questo caso devi fare un conto piů complesso.
Per il termico non pensavo si facessero gli inseguitori. Anche perchč
l'angolo orizzontale non lo sentono, quello verticale lo tari perchč
funzioni al meglio in inverno che per l'uso standard č quello che
importa, e sei a posto.
E poi pesano di piů e hanno tubi, quindi gli inseguitori sono piů
difficili da costruire.
Devi vedere per il modello di pannello che vuoi installare quale
rendimento hanno in funzione dell'angolo di illuminazione e fare il
tuo piano valutando quanti pannelli mettere(es. per impianti
casalinghi se produci piů corrente di quanta ne consumi non te la
ripagano) e il rendimento che avrebbero a seconda di quanto si
coprono.
Se il tetto poi č orizzontale  vedi se puoi sfruttare anche la luce
riflessa dal tetto!
Fai un modello dell'efficienza tenendo conto solo dell'angolo
verticale, tieni conto dell'ombra generata dagli altri.
E vedrai che con meno pannelli disposti al meglio otterrai lo stesso
rendimento che tutto il tetto con un considerevole risparmio.
Ultima cosa... Sei sicuro che con le temperature raggiunte dai
pannelli termici normali il ciclo di stirling abbia il 50% di
efficienza?
E nel caso...Ricordati di moltiplicarlo per l'efficienza del pannello
termico!


ho letto il link e fatto due conti.
In quel link c'e' un'altro sito dei motori di stirling.
Dove dice che questi motori sono particolarmente efficienti perche'
arrivano fino al 50% del rendimento massimo possibile per un ciclo tra
due temperature.
Ora, sappiamo dalla termodinamica che il rendimento massimo vale 1-Tb/
Ta. Con Tb temperatura della sorgente fredda e Ta temperatura della
sorgente calda.
I comuni pannelli termici non arrivano fino a 100°C.
Mettiamo esagerando Ta=400K e Tb=300K. Il rendimento è 1/4.
se questo arriva fino al 50% hai un rendimento di 12,5%.
Meno dei pannelli fotovoltaici!!(ammettendo che i termici abbiano
rendimento 100%)
Vedi che è particolarmente sconveniente!!(e ricorda che ho
ultrasovrastimato)
Tranne nel caso in cui il costo di questo sistema sia di gran lunga
inferiore di quello fotovoltaico.
Questo tranne nel caso in cui tu non stia progettando un nuovo sistema
di concentratori per il sole che raggiunga temperature ben superiori,
approccio che è seguito nella costruzione di impianti di grande
dimensione.

 ultrasovrastimato)
questa conclusione invece non mi torna.
Ho visto materiale su questi motori che non avevo mai sentito. 
Tu hai visto che genere di semplicità di design hanno ?
Sia quelli con displacer, che a due pistoni, o a pistone 
flottante etc, sono di una semplicità disarmante.
Praticamente con una spesa irrisoria secondo me puoi installarne 
o anche autocostruirne uno self-made piuttosto grande.
I pannelli fotovoltaici invece, purtroppo, vengono ancora (in 
parte artificiosamente, ma poco conta quando apri il 
portafoglio) venduti a prezzi inaccessibili, da mercato di 
nicchia e di lusso.
Ora, con un 7-8 % di differenza di rendimento in più e il 500 % 
di costo di installazione iniziale in più (sparo una cifra a 
caso, non ho reale idea del costo di un motore stirling, ma 
parrebbe basso a giudicare dalla semplicità), assumendo che 
consumi XXX kilowattore all'anno, hai provato a calcolarti in 
quanti anni rientreresti in pari e poi cominceresti a guadagnare 
coi fotovoltaici ? Ovviamente molto dipende da XXX .... ma imho 
non la vedo una vittoria scontata. Specie se hai un utenza 
domestica.
ciao
Soviet_Mario


rendimento 100%)
Perchè dividi ancora per 2? I pannelli con tubi a vuoto raggiungono mi
pare rendimenti del 90% se li colleghi al motore stirling moltiplichi
ancora per 1/4 ed esce 22.5% no? Se poi colleghi la parte fredda al
circuito del riscaldamento un po' di energia la recuperi ancora
(cogenerazione).
Alternativa => concentratori parabolici T=1300K  rendimento => 77%
Che ne dite?
             Marco M.

Qualcuno conosce l'insolazione annua su una superficie perpendicolare
ai raggi del sole? Mi sembra di aver letto che quella parallela alla
superficie sia di circa 1200kWh/(m^2*anno)
                  Marco M.

 (cogenerazione).
Perchè 25% o quanto sarà è il rendimento teorico di un ciclo ideale.
Il sito diceva che il ciclo di stirling è molto produttivo perchè nei
casi reali ha un rendimento che è ben la metà di quello teorico...
Quindi...Ecco perchè dimezzo!

 domestica.
Beh..
Avevo scritto dopo:"tranne nel caso in cui il costo di questo impianto
sia decisamente più basso del fotovoltaico". Sul fotovoltaico mi sto
documentando ed ho appena finito di leggermi un paio di trattati presi
nella biblioteca del mio ateneo.
Sui termici non so tanto e dei motori di stirling so solo le cose di
termodinaca del corso di fisica 1 e le cose che ho letto sui siti che
ho girato l'altroieri.
Non mi sono ancora fatto fare un preventivo per il fotovoltaico, ma
dalle prime occhiate in giro sembra che in una decina di anni si
ripaghi(se non aumenta il costo dell'energia, se no si ripagano
prima)indipendentemente dal consumo(conta il rapporto tra potenza
installata e potenza prodotta, che è indipendente dalla dimensione
dell'impianto grossomodo). e i pannelli in alcuni posti li danno con
garanzia di funzionamento di 20anni e vita media stimata di 50anni. Ma
non ho ancora in mano numeri ben precisi, anche se ho intenzione di
chiedere non tra molto.
Del ciclo di stirling non ho la minima idea di quale sia il costo per
realizzarlo.
Potendo fare liberamente senza problemi a ristrutturare, o meglio
facendo una casa da zero, userei pesantemente il solare termico per il
riscaldamento e se gli elettrodomestici lo permettono(come alcuni
fanno mi sembra) anche per dare acqua calda a lavapiatti e lavatrice
che sono il consumo di corrente maggiore.
E metterei un impianto da circa 1 o 2KWp per un consumo come quello
che ho io di corrente. In questo modo praticamente arriverei ad avere
un deficit di corrente/gas da acquistare minimo.
(Perchè rimane il problema che se dai alla rete più corrente di quella
che usi praticamente non te la pagano, quindi devi sempre costruire un
impianto sottodimensionato)
Vedrò di farmi fare dei preventivi dettagliati.