Accumulo in serbatoi d’acqua dell’energia fotovoltaica

Il generatore di elettricità a serbatoio d’acqua riempito con il fotovoltaico è il tipo più efficiente di fonte di energia rinnovabile, essendo una sorta di mini-impianto elettrico domestico. Anche l’acqua che scorre attraverso i tubi domestici ha energia cinetica che ha il potenziale per generare elettricità per usi generali come l’illuminazione del giardino. Può essere generata l’elettricità nel caso in cui il serbatoio domestico è mantenuto a un minimo di 3 metri di altezza e l’energia cinetica prodotta dall’acqua in una tubazione è elevata. Quindi questo articolo dà un’idea per sviluppare una piccola quantità di elettricità utilizzando un serbatoio d’acqua domestico nella vita quotidiana.

L’idea di un mini-impianto idroelettrico domestico

La produzione di energia elettrica rinnovabile verde può essere realizzata utilizzando il flusso d’acqua da un serbatoio sopraelevato durante il consumo regolare di acqua per uso domestico. L’energia cinetica dell’acqua in caduta viene utilizzata per far ruotare una microturbina accoppiata a un generatore di corrente continua. La corrente continua generata viene immagazzinata in una batteria.

Quando l’energia immagazzinata nella batteria è sufficiente, viene acceso un inverter per generare corrente alternata per uso domestico. Per il resto del tempo il carico viene alimentato dalla normale linea commerciale. L’energia potenziale dell’acqua immagazzinata nel serbatoio pensile viene quindi utilizzata per integrare parte dell’energia utilizzata sotto forma di idroelettrico.

Il recupero annuale di energia con questo metodo è piuttosto consistente, ma può essere incrementato realizzando un serbatoio d’acqua ad hoc sopraelevato che viene alimentato con il fotovoltaico e una pompa di superficie. Una piccolissima turbina converte l’acqua in elettricità alla bisogna.

Qui viene proposto un nuovo sistema di produzione di energia elettrica off-grid di piccole dimensioni che utilizza fonti disponibili localmente per le aree in cui sono disponibili i pozzi aperti o le fonti d’acqua permanenti. Sebbene il sistema possa essere installato ovunque, la sua installazione in aree remote e rurali, dove non c’è accesso all’elettricità, può essere un’applicazione interessante.

Il sistema proposto comprende un sistema solare fotovoltaico (SPV), una pompa solare per l’acqua, un generatore a turbina pico-idro e un sistema di accumulo di energia idroelettrica. Il suo funzionamento è abbastanza diverso da tutti gli altri sistemi di generazione di energia SPV esistenti.

Si tratta di una tecnica innovativa di generazione di energia, grazie alla quale la potenza di uscita del sistema proposto non è assolutamente influenzata dai cambiamenti che si verificano nell’irraggiamento solare. Il sistema proposto non richiede l’uso di batterie, inverter, trasformatore e circuiti di carica o controllo.

Le caratteristiche interessanti del sistema di accumulo dell’energia fotovoltaica con l’acqua sono la semplicità, l’affidabilità e la capacità di generare potenza continua a tensione costante indipendentemente dalle variazioni o dall’assenza di irraggiamento solare.

Una delle tante possibili implementazioni

In edifici possiamo posizionare più turbine a distanza secondo il disponibilità di portata e utilizzo dell’acqua. L’acqua fuoriesce dal serbatoio attraverso i tubi di ingresso cui l’estremità del tubo è convergente ad un ugello, che consente un getto ad alta pressione.

Il tubo è trasformato in un ugello ovale con bocca molto stretta, che spinge fuori l’acqua come una linea. La potenza idraulica è trasmessa ad una girante di turbina dalla quale viene generata una potenza meccanica.

Le pale nella girante della turbina sono pale, che ruotano quando colpite dal getto d’acqua forte. La turbina è collegata al generatore per convertire l’energia meccanica in energia elettrica. In questo modo possiamo generare energia elettrica da tubazioni anche con bassa portata. Un controller elettrico è collegato a un generatore per abbinare la potenza elettrica che è prodotta.

Le pompe di superficie per realizzare il sistema di accumulo

Le pompe di superficie sono un componente chiave nei sistemi idrici solari. Sono pompe semplici e affidabili per spostare l’acqua da e verso il tuo serbatoio a casa tua. Questi possono anche essere usati per aumentare la pressione dell’acqua all’interno della casa, in modo che la tua doccia sia uno spray soddisfacente, il tuo rubinetto al piano di sopra scorra bene e il tuo sciacquone se necessario.

Se stai pompando acqua da una fonte d’acqua in un serbatoio di accumulo, possono essere alimentati direttamente dal fotovoltaico, collegati direttamente a un pannello solare, preferibilmente con un controller della pompa per aumentare l’uscita di corrente dei pannelli solari alla pompa, facendola partire prima e avviandola dopo.

Con un tale sistema, puoi semplicemente pompare l’acqua quando il sole è alto e conservarla per usarla ogni volta che ne hai bisogno, indipendentemente dal sole. Se si utilizza la pompa come pompa booster per aumentare la pressione dell’acqua, è necessario collegarla a una batteria per assicurarsi che l’alimentazione sia disponibile quando è necessario aggiungere pressione. Altrimenti, non saresti mai in grado di fare la doccia di notte dopo il tramonto.

Le pompe di superficie hanno un aspetto leggermente diverso da una pompa sommergibile, che è destinata ad essere calata in un pozzo, e attira l’acqua circostante nel suo corpo, spingendo fuori il raccordo del tubo superiore. Le pompe di superficie hanno un’aspirazione e un’uscita alle tubazioni e si trovano sopra l’acqua, in un luogo protetto.

Uso del fotovoltaico per il pompaggio di acque sotterranee

L’acqua è la fonte primaria di vita per l’umanità e uno dei beni di prima necessità per lo sviluppo rurale. La domanda rurale di acqua per l’irrigazione delle colture e per l’approvvigionamento idrico domestico è in aumento. Allo stesso tempo, le precipitazioni stanno diminuendo in molti paesi aridi, quindi le acque superficiali stanno diventando scarse.

Le acque sotterranee sembrano essere l’unica alternativa a questo dilemma, ma anche la falda freatica sta diminuendo, il che rende difficile il pompaggio manuale tradizionale e l’incapsulamento. Man mano che queste tendenze continuano, il pompaggio meccanizzato dell’acqua diventerà l’unica alternativa affidabile per il sollevamento dell’acqua dal suolo.

Le pompe diesel, benzina e cherosene (compresi i mulini a vento) sono state tradizionalmente utilizzate per pompare l’acqua. Tuttavia, le pompe solari fotovoltaiche e le turbine eoliche affidabili stanno ora emergendo sul mercato e stanno rapidamente diventando più attraenti delle tradizionali fonti di energia.

Queste tecnologie, alimentate da fonti di energia rinnovabile (solare ed eolica), sono particolarmente utili in località remote dove un rifornimento costante di carburante è problematico e il personale di manutenzione qualificato è scarso. Inoltre, l’acqua estratta dal suolo può essere poi trasferita in serbatoio di accumulo elevati per la successiva conversione in elettricità tramite micro-turbine.

Il pico-idroelettrico nel mondo

Il pico-idroelettrico è il metodo di generazione dell’energia idroelettrica con la potenza elettrica massima di 5 chilowatt. Il recente miglioramento e le innovazioni nella tecnologia pico-idroelettrica ne hanno fatto una fonte di energia economica facilmente disponibile anche in luoghi remoti intorno al globo.

Questa è una fonte di alimentazione molto versatile che potrebbe essere utilizzata per generare elettricità CA. Lampadine, radio, televisione e altri dispositivi elettronici simili possono essere facilmente azionati utilizzando il pico idroelettrico.

La necessità di pico idro elettricità in tutto il mondo è che consente la generazione di elettricità in modo semplice e senza costi di carburante.

La crescente domanda di energia elettrica costringe l’uomo alla ricerca delle diverse risorse energetiche disponibili. Le apparecchiature utilizzate nella pico-generazione di energia idroelettrica si sono specializzate con il suo design piccolo e compatto, in modo che potessero essere installate in una piccola area molto facilmente.

Il principale vantaggio dell’energia idroelettrica tramite la pico-generazione è che ha un costo per chilowatt inferiore rispetto a quello dell’energia solare o eolica. Quindi il sistema pico-idroelettrico è sconsigliato in luoghi con flusso d’acqua regolare.