di  -  lunedì 18 gennaio 2010

Dopo una lunga assenza a causa delle vacanze Natalizie prima, e di problemi di salute del sottoscritto poi, quest’oggi torna la consueta rubrica del lunedì Energia e Futuro, nei prossimi due post parleremo sempre di energia eolica ma esaminando alcune soluzioni “esotiche”… in particolare quest’oggi parleremo della soluzioni KiteGen.

Un precisazione prima di introdurre questa tecnologia credo sia necessaria… questo post non vuole rappresentare una discussione tecnica sul kitegen, bensì vuole solamente presentare tale tecnologia piuttosto giovane senza entrare nel merito di discussioni sulla reale validità, ma contribuendo a completare il quadro delle tecnologie eoliche che stanno rappresentando l’oggetto di questa recente serie di post della rubrica Energia e Futuro.

SFRUTTARE IL VENTO AD ALTA QUOTA

Come già esposto in un precedente post, il profilo di velocità del vento cresce con l’aumentare della quota secondo la relazione V = V0(Z/Z0)α, doveV,V0,Z,Z0eαrappresentano rispettivamente lavelocità alla quota Z,la velocità alla quota di riferimento Z0,le due quotee la “rugosità del terreno“:

velocita-vento.png

Come evidente dall’immagine al crescere della quota la velocità del vento aumenta e con essa anche la quantità di energia che è possibile estrarre.

IL KITEGEN

Nello scenario delle soluzioni per estrarre energia dal vento si inserisce quella proposta dal gruppo Kitegen, che si basa sull’impiego di uno o più profili del tutto analoghi a quelli utilizzati per la pratica sportiva del kitesurfing, collegati con dei lunghi cavi ad una stazione di terra capace di trasformare i movimenti dei profili (ovvero la coppia generata) in energia elettrica.

Una immagine di un impianto kitegen è riportata nella seguente figura:

kitegenStemVolo-thumb

La quota alla quale il kitegen dovrebbe operare è stimata in circa 800 – 1000 metri, quota alla quale si ritiene che il vento sia piuttosto costante in intensità e frequenza.

La traiettoria seguita dal profilo viene gestita da un sistema computerizzato che regala il tiraggio dei cavi in modo da permettere un funzionamento ottimale del sistema.

Un impianto trasportabile dalla potenza nominale di 40kW è stato testato in Italia nel 2006 con buoni risultati secondo l’azienda.

Un’implementazione multiprofilo “a giostra” è in fase di studio e permetterebbe mediante l’adozione di una struttura rotante dal diametro dell’ordine di 800 m di essere caratterizzata da una potenza nominale dell’ordine di 1 GW:

carousel

CONSIDERAZIONI

Una soluzione del genere allo stato attuale penso possa ritenersi ancora allo stadio di “ricerca” in quanto l’effettiva producibilità elettrica, l’efficienza, l’affidabilità e l’effettiva realizzabilità in contesti “reali” meritano sicuramente ulteriori sperimentazioni e creazioni di impianti pilota utili all’ottenimento di tutti i dati necessari per valutazioni più complesse, d’altro canto anche valutazioni di carattere di impatto ambientale meritano di essere meglio approfondite in quanto sia le basi a terra (in particolare nella configurazione a giostra o carousel) prevedono una grande occupazione di suolo e la presenza sul cielo soprastante di un certo numero di profili, ed anche valutazioni sull’effettiva disponibilità della quota devono venire messe in conto, pertanto come già detto all’inizio, questo post mira solamente a presentare questa tecnologia in modo da completare il quadro delle tecnologie eoliche.

Vi aspetto lunedì prossimo, sempre per parlare di energia eolica, con una nuova soluzione tecnologica… a presto!

30 Commenti »

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  • # 1
    Giacomo
     scrive: 

    mi sono sempre chiesto se invece che costruire un impianto kitegen a, diciamo, 0 m. s.l.m. non fosse più conveniente costruirlo a 1000 m. o più d’altezza.
    In questo modo il rendimento energetico aumenterebbe in modo esponenziale, no?

  • # 2
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ Giacomo
    La velocità del vento come si può capire dal diagramma ha una crescita esponenziale, non lineare, pertanto ad un primo aumento “consistente” di velocità in corrispondenza di un piccolo aumento di quota segue un incremento inferiore proporzionalmente.
    Comunque si devono fare i conti con velocità del vento che non possono essere “infinite” in quanto le strutture oltre certe sollecitazioni si rompono, e bisogna anche tenere in considerazione che questi impianti non devono interferire con eventuali rotte per il volo degli aerei, degli uccelli ecc… comunque è difficile discutere di questi impianti in quanto allo stato attuale non esiste niente di operativo (allo stato attuale dovrebbe esserci un primo impianto in realizzazione e finora sono stati condotti solo test di prova) e quindi tutte le problematiche “reali” che si incontrano quando si passa dalla fase di studio alla fase di realizzazione commerciale vera e propria.

  • # 3
    Andrea
     scrive: 

    si però se si pensa che coi soldi di una centrale nucleare,se ne potrebbero costruire 40 di queste centrali da 1GW!!! …forse vale la pena tentare un investimento.

  • # 4
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ Andrea

    Come ho sempre detto nei precedenti post, quello che conta è la produzione di energia, non la potenza nominale dell’impianto… per questi impianti le informazioni a disposizione sono poche e tutte di provenienza del costruttore, quindi da valutare sempre con una certa attenzione… per quanto riguarda gli investitori sul kitegen dovrebbero essercene, tutto sta nel riuscire a dimostrare la validità “reale” della soluzione e per questo serve comunque un certo tempo ed una certa sperimentazione

  • # 6
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ n0v0

    Mah… credo che serva qualcosa in più di qualche riga e di una piccola immagine per capire la reale validità di questa soluzione, comunque se trovo informazioni ne parlerò nei prossimi post, visto che sto affrontando le soluzioni eoliche “esotiche”… grazie del link!

  • # 7
    giuseppe
     scrive: 

    si può vedere la scheda tecnica del progetto?

  • # 8
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ Giuseppe

    Del KiteGen non c’è molto… le informazioni le ho prese principalmente dal loro sito ed infatti mi sono tenuto piuttosto distante dal formulare considerazioni spinte

  • # 9
    gian_paolo
     scrive: 

    Mi sembra che le considerazioni di Giacomo siano quelle più equilibrate. Per raddoppiare la velocità si deve passare dai 100 ai 600 metri d’altitudine considerati i costi non mi sembra gran che. Non capisco il diagramma del suolo rugoso (suppongo alberato). Non comprendo perché a 500 metri si dovrebbe ancora risentire tanto dell’andamento del suolo se continuassimo i diagrammi ci troveremo . Comunque, a parte che nelle zone sovrastanti l’impianto dovrebbe essere interdetto il volo aereo; si può fare, ma rischi ce ne sono sempre.
    Un computer comandato da un anemometro ed un altimetro può regolare i tirafili. Ma in caso di carenza di vento d’alta quota chi mantiene in alto le pesanti turbine? Io se ci abitassi vicino un po’ di timore lo avrei a vedermi sorvolato da quintali di turbine. Non penso possano esserci dei palloni aerostatici sarebbero inermi ad eccessi di vento. In caso appunto di eccessi di turbolenze, trombe d’aria, variazioni improvvise di direzione, grandine come è possibile tutelare queste macchine.
    Come si fa a paragonare le spese per una centrale nucleare da 1000 giga; con queste da 1 giga installato (bisogna poi vedere la resa % che grossomodo corrisponde alle ore di velocità del vento comprese nella fascia di progettazione meno le ore di manutenzione, che in questo caso non mi sembrano poche). Il costo per KW nucleare istallato è sicuramente molto molto inferiore a questo.
    Per avere un giga quante turbine occorrono distribuite su una circonferenza di 800 m di diametro? Per un giga cosa ci vogliono 500-1000 turbine? 800 m di diametro circa 2500 metri di circonferenza, per 500 turbine circa, i cavi lunghi 800 m saranno disposti attaccati a 5 m di distanza l’uno dall’altro. Non mi sembra semplice, anche gestito da un computer centralizzato data la variabilità delle correnti d’alta quota.
    Che massa singola e complessiva hanno? (io un idea ce l’ho e mi fa paura).
    Quali sono i problemi inerenti la partenza e la manutenzione? No c’è il rischio d’intreccio dei cavi lunghi 800 m; in particolare per quelli posti sulle due tangenti direzionate con il vettore della velocità del vento?
    Ma c’è un’altra cosa più importante di tutte: si può affidare le speranze anche a Babbo Natale o Superman ma non si può pianificare l’attuale urgente esigenza di elettricità su progetti probabili e futuribili.

  • # 10
    gian_paolo
     scrive: 

    Non avevo notato! Andrea, 40 centrali da un GW sono 40 Giga; una nucleare è almeno da 800-1000 GW. Poi bisogna vedere la resa per il nucleare è del 92%; per l’eoloco normale è del 17%; per questo progetto sarà sicuramente maggiore ipotizziamo il triplo, quindi circa il 50%. Vuol dire che i 40 GW installati diventano 20 GW. E su questi si calcola la porzione impiantistica del costo del KWh; e, ad occhio direi che non sia proprio limitata.

  • # 11
    gian_paolo
     scrive: 

    Scusate ho visto il progetto e MI ERA STATO SPIEGATO MALE.
    E’ da studiare mi sembra molto innovativo e molto complessO.
    Rimangono vari dubbi in quanto le implicazioni sono molte specie meccaniche. Però è interessante.

  • # 12
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ gian_paolo

    Una centrale nucleare non ha una potenza dell’ordine di 1000GW… semmai di 1000MW… per quanto riguarda il suolo rugoso si fa riferimento alle asperità in generale, compresi gli alberi… ovviamente una rugosità bassissima è quella del mare… il profilo di velocità se lo disegni tende a diventare sempre più costante essendo una funzione esponenziale e quindi asintotica

  • # 13
    gian_paolo
     scrive: 

    Adesso ci ho capito qualcosa. Me l’avevano raccontata molto diversa ed ero in completa confusione. Vediamo se riesco a effettuare due critiche, spero costruttive. Il sistema è sicuramente interessante e molto originale. Difficile capirne i risvolti futuri specie esaminado delle fugure. Per produrre grosse potenze occorrono grandi forze (e quelle ci sono sicuramente) ma anche elevate velocità sul rotore a terra (non dell’aquilone) [la potenza è il prodotto scalare di due vettori resi paralleli = ovvero forza per velocità per il coseno dell’angolo; la velocità perpendicolare ai cavi dev’essere trascurata]; è su quello che ho molti dubbi, sembrano velocità oscillanti che possono tranquillamente essere trasformate; ma mi sembrano piuttosto limitate nei valori medi paralleli alla forza (quest’ultima ovviamente deve essere parallela ai cavi). Però giudicare da delle figure, non è assolutamente facile; la forza media (in Newton) si può grosso modo calcolare, sicuramente qualche migliaio di Newton ad elevata ventilazione; ma una velocità pur elevata a quell’altezza, si riduce notevolmente al termine del cavo; ma le mie sono solo supposizioni. Ho visto 2.5 MW, poi 0.05 MW; 2 milioni e mezzo di W sul rotore; ho paura che sia un po’ ottimistica. Nel primo caso sarebbe l’energia alternativa più conveniente; nel secondo molto meno interessante. Inoltre non è indifferente l’oscillazione tangenziale elastica del cavo = Forza x lunghezza/ modulo di elasticità che rende ulteriormente complicato in calcolo cinematico a terra.
    Comunque non innamoriamoci troppo di questi progetti specie se non c’è una relazione critica contraria (che funga da controaltare). Nella mia vita anch’io ho avuto grandi speranze e tanti entusiasmi che quasi sempre si sono rivelati inconsistenti; per questo ho imparato ad essere più pragmatico possibile. Se il Kitegen funziona lo sapremo molto presto, poiché si troverà sicuramente un privato italiano o straniero disposto ad investirci; con questa fame di energia a basso costo (per esempio una industria metallurgica, una siderurgica; le ferrovie; grosse industrie meccaniche, chimiche; se invece l’investitore sarà il solito stato (contribuente) ho seri dubbi.

  • # 14
    gian_paolo
     scrive: 

    Sui due diagrammi ho qualche dubbio, sicuramente fanno riflettere, ritengo però che, ad una certa altezza, l’effetto suolo dovrebbe essere ininfluente, quindi i due diagrammi verso i 100-150 metri dovrebbero congiungersi asintoricamente.

  • # 15
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ gian_paolo

    Il ragionamento che fai è validissimo, per quanto una soluzione presenti delle caratteristiche e delle potenzialità che ne possano fare una soluzione interessante, prima che questa lo diventi deve verificare tutte queste potenzialità… quindi è inutile correre (come fanno molti) a dire che una soluzione è quella giusta e perfetta finché l’oste non dimostra che il suo vino è buono… allo stato attuale di kitegen, a parte le informazioni del produttore, non è che si trovi tanto…

    Sul discorso della velocità hai ragione… per Z tendente all’infinito anche i profili si uniformano, ma nel diagramma l’effetto della “divergenza” tra i due è dovuto anche all’effetto di scala, basta allungare il diagramma verso l’alto e l’effetto grafico è meno sensibile

  • # 16
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ gian_paolo

    Tendono asintoticamente, ma a 100, 150metri ancora no perché la rugosità non è un fattore moltiplicativo ma è l’esponente, quindi influisce in maniera molto sensibile

  • # 17
    gian_paolo
     scrive: 

    Permettetemi qualche curiosità/dubbio
    L’ energia è stata calcolata dalla potenza (data dalla spinta del vento per la velocità dello stesso) per il tempo di funzionamento. Esempio vento a 7 m/sec spinta Q = ½ ρ vq = 30 N/mq Potenza N=30×7= 210 w/mq (il valore tornerebbe con le tabelle, ma c’è qualcosa che non torna).
    Aquilone da 200 mq (sfruttabili??) Potenza NT = 210 x 200 = 42.000 W = 42 KW
    1° curiosità: La superficie non è quella totale dell’aquilone disteso, ma la sua proiezione sul piano normale alla direzione del vento (come ordine di grandezza sfruttabili i 2/3, la metà?)
    2° se l’aquilone si muovesse alla velocità del vento, la spinta sarebbe zero; viceversa per avere Q max = 30 N/mq; dovrebbe essere fermo, ma V = 0 – N=0. Quindi non può essere considerata la potenza teorica indicata dalle vostre tabelle (diciamo potenza dimezzata??)
    3° l’aquilone sale trascinando il cavo, poi deve scendere (non precipitare) e il cavo dev’essere gradualmente raccolto; diciamo che il tempo utile sia dimezzato o al 70%?
    In pratica viene un onda pulsante quadra. Per evitare sul generatore un’intensità ad onda pulsante, bisogna sfasare la salita degli aquiloni. Il che complica ulteriormente la loro regolazione.
    4° la discesa dev’essere effettuata a cavo teso; con accurata raccolta dello stesso. Altrimenti sarebbe incontrollata e con intreccio di fili; quindi comporta un consumo d’energia non indifferente (diciamo un 20%???)
    5° La massa dei cavi quale sarà? Una tonnellata, se d’acciaio (con il rischio che diventi un parafulmine)? La metà, se polimerica (parafulmine solo se molto bagnato)? O forse più? È energia che dobbiamo togliere all’aquilone. E non fruibile.
    6° in alta quota il vento è tendenzialmente più costante, ma non mancano i vuoti d’aria e le brusche variazioni (in intensità, direzione o verso); eventuali trombe d’aria. Ci possono essere danni ai fragile e leggeri aquiloni; ci possono essere intrecci di fili? (Specie fra aquiloni contigui posti sulle due tangenti parallele al vettore del vento). Quindi manutenzione frequente e rischi di rotture?
    7° nel caso di grandine, di forti temporali, di fulmini; di vento eccessivo. Oppure di carenza di vento, che succede? Durante le ore notturne bastano strumenti e sensori posti in alto, per evitare guai?
    8° le fasi di decollo e di atterraggio come avvengono; in contemporanea o uno alla volta? In tutti e due i casi mi sembra sia una fase non semplice; specie in carenza di vento al suolo (cosa che succede nell’80-85% delle ore annuali (in Italia anche il 90%)
    9° Un cavo di centinaia di metri tirato con una forza di qualche KN subisce una notevole deformazione seconda la legge di Hooke; che in parte viene restituita elasticamente, in parte dispersa. Ma il problema è che complica ulteriormente il già complesso calcolo cinematico a terra.
    Non mi viene in mente altro da chiedere; mi sembra già tanto…

    IN COSA SBAGLIO? (nel calcolo della potenza media?)
    Scheda Kitegen da http://www.inrim.it/events/lib/Maneia_2009.pdf
    Località Pratica di Mare; Potenza 3 MW; Altezza operativa da 200 m a 900 m; Velocità vento 7.2 m/sec; Superficie richiesta 174 mq; Carico totale sui cavi 600.000 N
    Calcolo mio: Spinta Q = ½ ρ Vq = 32 N/mq (ρ = densità dell’aria = 1.22 Kg/mcubo); potenza teorica N = V x Q = 228 N/mq ; potenza teor totale NT = NxSup = 39.617 W = 39,6 KW. Fattori di riduzione: riduzione 40% per (max spinta*velocità) = 0.6; riduzione tempi passivi 30% = 0.7; perdite 20-30% = 0.8. Potenza effettiva P = NT x 0.6×0.7×0.8 = 13,3 KW (NON 3 MW).
    Energia annuale: considerando una resa del 75-80% di ore utili; t = 8760 * 0.8 = 7000 ore
    P = P x t = 13.3 x 7000 = 93.285 KWh; (che non mi sembra gran che).
    Carico totale QT = Q x Sup = 32 x 174 = 5.637 N che mi sembra più ragionevole rispetto ai 600.000 N indicati nella scheda Kitegen (che cavi ci vorrebbero? 2 cavi d’acciaio di diametro 50 mm? Cosa peserebbero? Una ventina di tonnellate l’uno?)

  • # 18
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ gian_paolo

    Come ho sottolineato più volte nel post, il Kitegen è qualcosa ancora da verificare… lo ho presentato per dare una panoramica delle tecnologie eoliche esistenti e proposte, ma chi propone le novità deve anche dimostrarne la reale validità… dato che in molti casi le persone, sentendo parlare di nuove soluzioni rinnovabili, subito si lanciano spesso incantare da annunci strabilianti.

    I punti che esponi sono interessanti ma la risposta ad essi spetta al produttore, visto che di informazioni vere e proprie (dati sperimentali) non è che ci sia molto… allo stato attuale solo un impianto mono-profilo è stato testato con i risultati ritenuti buoni dall’azienda, ma perché una tecnologia diventi applicabile si deve fare enormemente di più rispetto a quello già fatto… quindi non resta che attendere cosa ne verrà fuori.

    Il carousel mi sembra qualcosa abbastanza “campata per aria” (permettendomi il gioco di parole) in quanto le superfici in gioco e le problematiche di intrecciamento e gestione tra i vari profili, a mio parere, rappresentano degli ostacoli difficilmente sormontabili.

  • # 19
    Stefano
     scrive: 

    @gian_paolo
    Secono me sbagli nel ragionamento.
    L’inventore, Ippolito, ha più volte spiegato che l’aquilone del kitegen non si comporta come un paracadute, bensì vola e più veloce vola in direzione perpendicolare rispetto a quella del vento, più il profilo alare darà portanza (trazione) al cavo.
    Penso che un Airbus A380 non riuscirebbe mai a stare in volo con qualsiasi vento soffiasse dal basso sulle sue ali: troppo strette, in rapporto. Invece con la portanza che gli da il profilo alare e la velocità ci riesce.
    L’aquilone del kitegen sfrutta proprio ciò: vola velocemente, in modo che il rapporto tra la sua velocità e quella del vento intercettato, sommate, dia il valore di trazione più vicina a quella massima per la quale è stato progettato.

  • # 20
    gian_paolo
     scrive: 

    Seguitemi per favore:
    I tecnici del Kitegen non possono fare il calcolo della potenza utilizzando la velocità assoluta del vento Vv. Ma si deve utilizzare la velocità relativa rispetto a quella dell’aquilone Va; V = Vv – Va
    Per cui la spinta diventa Q = ½ ρ (Vv – Va)²; ma la potenza è data dalla velocità dell’aquilone Va per la spinta; N = Va x Q; per cui N = Va [½ ρ (Vv – Va) ²]. Chiaramente questa funzione si azzera per Va = 0 e per Va = Vv; cioè per l’aquilone fermo, e per l’aquilone che si muove con la stessa velocità del vento (come erroneamente viene calcolato dai tecnici Kitegen); sarà un arco di parabola del 3° grado ed avrà un punto di massimo intermedio fra [0 e Vv] spostato chiaramente verso il basso. Per determinare tale punto si deve eseguire la derivata prima. Ve la risparmio; viene Nmax per Va = 1/3 Vv; ovvero abbiamo Nmax = 1/6,75 della potenza teorica calcolata dai tecnici e messa il tutte le loro tabelle. Per esempio si Vv = 7.2 m/sec, non abbiamo una potenza N = 210 W/m² bensì una potenza di 33.18 W/m².
    Inoltre si deve tenere conto della fase passiva di ritorno, sia temporale che di forza di trazione
    Dai grafici Kitegen emergerebbe una salita in 130 sec ed una discesa in 90 sec (90 mi sembra eccessivo potrebbe essere più veloce); ciò comporterebbe un’ulteriore perdita di potenza del 40% (prendiamo prudenzialmente il 30%). Quindi i 33.18 dovrebbero essere moltiplicati per 0.7 = N’ = 23,23 W/m².
    Vi sarebbero altre perdite; quali la forza di trascinamento verso il basso per una velocità di Va*1.3. Poi il peso dell’aquilone ed ancor più dei cavi; che deve essere recuperato a spese della potenza utile; la deformazione a trazione dei cavi (secondo la legge di Hooke) comporta una deformazione elastica, ma anche una dissipazione (per il momento trascuriamo tutte queste perdite)
    Ora bisogna moltiplicare per la superficie interessata che corrisponde alla proiezione dell’aquilone deformato dal vento su una superficie perpendicolare al cavo (alla terra). Sarà 154 mq ?? (o 154 è la superficie totale dell’aquilone disteso?) Ntot = al massimo 3,58 KW. Io non capisco da dove arrivino i 3 MW indicati nel progetto.
    Volendo si può calcolare l’energia annua, considerando una resa dell’80% circa 7000 ore. Da cui ne deriva circa 25.000 KWh per ogni aquilone. Per arrivare alle produzioni ipotizzate, concorrenziali al nucleare, occorrono oltre 40.000 aquiloni (???). Comunque è concorrenziale con le altre fonti alternative, con il vantaggio, che dato la bassa ventosità italiana, questo sistema, potrebbe essere l’unica strada eolica nazionale valida.
    P.S. Con velocità del vento d’alta quota uguale a 10 m/sec; N = 89 W/mq; N’ = 62,3 W/mq; Ntot = 9,6 KW; energia annua E = 67.200 KWh/anno

  • # 21
    gian_paolo
     scrive: 

    Ah! Scusami Stefano, non avevo visto il tuo commento. Ho capito i tuoi dubbi sulla portanza; sono sicuramente giustificati. Ma questo giustificherebbe solo che un vento orizzontale produrrebbe una spinta verticale numericamente più elevata: ma l’energia comunque non può nè aumentare, nè crearsi; ma solo ridursi a causa della dissipazione. Il cuneo (come la maggior parte delle macchine semplici) aumenta la forza a scapito dello spostamento (o della velocità); lasciando inalterato il lavoro (o la potenza); la portanza alare dovrebbe agire allo stesso modo. Comunque su una cosa hai sicuramente ragione: è necessario esaminare le implicazioni di questo scodinzolare dell’aquilone; non tanto nell’energia teorica trasmessa quanto nella sua ottimizzazione.

  • # 22
    gian_paolo
     scrive: 

    L’aerbus vola velocemente poiché sfrutta l’energia dei suoi motori. Ragionando: il moto dell’Airbus è orizzontale; la spinta è verticale; le resistenze passive orizzontali. Direi che l’energia utile non dipende dalla portanza, ma serve solo per vincere le resistenze passive; un po’ come il vassoio (dei testi delle medie) che essendo trasportato orizzontalmente ma con spinta verso l’alto (per vincere il peso), non da’ lavoro; seppure il cameriere si affatica. Insomma è necessario un attimo per pensarci. Quindi se il moto orizzontale degli aquiloni producesse energia; chi gliel’avrebbe fornita? Solo il vento, potrebbe; ma l’energia del vento l’abbiamo calcolata un momento fa. Potrebbe solo ridursi il gap fra la potenza teorica e quella pratica; rimanendo comunque molto, molto al di sotto dei 3 MW dichiarati dai costruttori.

  • # 23
    Stefano
     scrive: 

    Non sono ferrato sui numeri, vado un po’ per intuito.
    la velocità massima raggiunta da un’imbarcazione a vela è 48,7 nodi, raggiunta con un vento di 28/30 nodi (mi sembra più o meno così dalle fonti internet).
    Beh, se un oggetto ben più pesante di un aquilone attraverso un mezzo, l’acqua, notevolmente più denso dell’aria riesce a raggiungere una velocità di oltre una volta e mezza il vento che la spinge, penso che entrino in ballo altri principi fisici. Cioè non può essere che sia sempre e solo la stessa potenza che comunque fornirebbe il vento alla vela solo in funzione della sua area esposta ad esso.
    L’elica del mio ventilatore mi manda tanta più aria quanto più velocemente gira, mentre non credo che sempre la medesima elica farebbe altrettanto se la montassi su di un meccanismo che la faccia battere come un ventaglio.
    Probabilmente muoversi in modo diverso da efficienze notevolmente diverse.

  • # 24
    Stefano
     scrive: 

    E poi tornando all’Airbus.
    La spinta dei motori è inferiore al peso dell’aereo stesso. Solo alcuni aerei militari ed i razzi l’hanno superiore. Eppure sta in aria e viaggia anche a 8/900 Km l’ora.
    Quindi una forza teoricamente insufficiente a farlo volare (se non ci fosse la portanza) si fa carico anche di far avanzare a grande velocità una macchina così enorme.
    Penso proprio che entrino in ballo altri principi fisici.

  • # 25
    gian_paolo
     scrive: 

    Per Stefano. L’errore che stai commettendo è quello di scambiare la velocità con la potenza (in parte l’ho indotto io poiché avevo cercato di non complicare il ragionamento considerando le sole componenti parallele). Certo si può tranquillamente aumentare una velocità, ma sempre a scapito della forza; (oppure la forza a scapito della velocità; come il cuneo); poiché dal prodotto dei due si ottiene la potenza; e la potenza, come la materia, non si può creare dal nulla ( a meno d’interventi divini). Io non mi intendo di nautica ma sicuramente di meccanica. Il moto che noi dobbiamo considerare è sempre un moto relativo. Se la barca andasse più veloce del vento e dell’acqua (che si considera ferma) e i vettori avessero la stessa direzione (fossero paralleli) avrebbe una spinta frenante. Non può essere altrimenti. L’unica energia positiva in gioco è quella del vento; tutte le altre sono negative.
    Perché una barca a vela può anche andare a velocità superiore a quella del vento? Perché lo fa a scapito della forza. Il prodotto iniziale dei due (velocità vento x spinta sulla vela), sarà maggiore di quello finale (velocità della barca per resistenza dell’acqua; ma se la resistenza dell’acqua è piccola, la velocità della barca non parallela può essere maggiore). Spero di essermi spiegato; non conosco le tue competenze di base. (Il discorso dell’aereo è un po’ più complesso poiché entra in gioco la portanza che darebbe in crociera un lavoro nullo; negativo in decollo; positivo in atterraggio; cioè in atterraggio, discesa, avremmo un aiuto ai Jet che aumenterebbe la velocità dell’aereo. Trascurandolo, possiamo dire che la spinta del Jet per la velocità d’uscita dei gas sarà maggiore (teoricamente uguale) alla velocità dell’aereo, per la resistenza del mezzo).

    Detto in altre parole l’aquilone può andare più veloce del vento non parallelo (se non ci fosse resistenza passiva del mezzo, potrebbe andare a velocità teoricamente quasi infinita), ma con una forza attiva (non passiva) molto piccola; ovvero con una potenza trasmessa (Forza x Velocità) piccola. Il calcolo comunque o si fa sulla velocità dell’aquilone o su quella del vento; io l’ho fatto su quella in direzione del vento (semitrascurando la resistenza del mezzo) ma la potenza trasmessa, non potrà mai essere maggiore solo minore di quella calcolata.
    Quando quel tecnico Kitegen ha detto che più l’aquilone scodinzola veloce, e meglio è, ha detto una gran scempiaggine; in quanto, se va veloce, vuol dire che incontra pochissima forza (a parte la resistenza dell’aria) ovvero sta producendo poca potenza. Cioè, l’energia cinetica del vento produrrebbe gradi spostamenti, ma con forze limitate. Questi concetti sono di base di meccanica ed alla facile portata di un perito meccanico o di uno studente del primo anno di ingegneria che abbia studiato e capito fisica uno.
    Ovvero più l’aquilone è frenato, e più sta spingendo. Ma se è completamente frenato la forza è massima, ma la velocità è nulla e il prodotto potenza, è di nuovo zero. Ovvero la potenza è zero, sia per la massima velocità e forza zero che per la massima forza e velocità zero; il massimo prodotto si ha in un punto intermedio (la funzione ha legge parabolica di 3° grado; ed il punto di massima si determina azzerando la derivata prima). Questo discorso si può fare sia nella direzione vento, si in quella dell’aquilone; il risultato della potenza dovrebbe essere uguale, a meno delle resistenze passive (Resistenza del mezzo; e tutte le altre di cui ho già parlato). Bo! Non so se sono stato chiaro. Ci vorrebbero una lavagna o un proiettore e tanti disegni e molto più tempo in base ai prerequisiti (delle preconoscenze).

  • # 26
    gian_paolo
     scrive: 

    P.S.
    Volevo farti osservare che il peso dell’aereo non centra niente, tranne in decollo ed atterraggio. L’ala funziona come un cuneo se fosse inclinata a 45° occorrerebb una spinta dei Jet = al peso dell’aereo; ma essendo meno inclinata basta una spinta minore. Ma in fase di crociera funzione come il cameriere dei libri delle medie che porta il vassoio fa uno sforzo ma non compie lavoro e non assorbe potenza, poiché la componente verticale del moto è zero. Non si deve confondere la forza con la potenza (o il lavoro).

  • # 27
    Stefano
     scrive: 

    Io volevo sottolineare proprio il fattore portanza, che tu dici entra in gioco nel caso dell’aereo (essa è però dipendente dalla velocità, se no l’aereo non andrebbe mai in stallo).
    E’ chiaro che non si può avere più potenza di quella massima fornita dalla componente positiva.
    Il discorso è quanta ce n’è disponibile e l’efficienza dello strumento con il quale la si “cattura”.
    Non so. Girando il tutto al contrario mi viene in mente quando gli inglesi provarono quale fosse la propulsione navale più efficace tra quella a pala e quella ad elica. Probabilmente la superfice totale dell’elica era minore di quella delle pale, però il piroscafo ad elica si trascinava il gemello a pale a 5 nodi l’ora.
    Quindi, ripeto, penso che il modo di muoversi in un fluido dia risultati molto diversi in termini di efficienza.

  • # 28
    FRANCO CELLI
     scrive: 

    Sono titolare di parecchi brebetto d’invenzione industriale ultimamente ne ho depositato uno rivluzionario sull’energia rinnovabile. Ora per sviluppare il progetto necessito di alcuni dati, (tutti i brevetti li curo personlmente, come tutti gli inventori non ho soldi) non riesco ad avere dati precisi sulla produzione di kw. Velocità del vento km. 150 area colpita un mt.quadrato. = Kw. ………………Un grazie in anticipo per chi mi aiutasse. F. Celli

  • # 29
    amir
     scrive: 

    @ gian-paolo
    preziose e circostanziate le tue critiche, ti invidio la capacità di esporre così chiaramente e spassionatamente.

    Mi piacerebbe leggere tuoi rilievi anche sul fronte di vento intercettato, come rappresentato nel “Dossier generale informativo”, fig. 8, pag. 10, del Dossier generale informativo che si trova nella sottosezione documenti, sezione documentazione, del sito Kitegen; il quale fronte di vento intercettato è a mio parere grandemente sovrastimato.

    ciao

    amir

  • # 30
    Cimpy
     scrive: 

    Sono passati quattro anni. Dov’è il Kitegen? Quando ti decidi a dire che era tutto uno scherzo? Oppure portaci a vedere la macchina in funzione…

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