Black 300 e Rutland 504

[Hal9000]

Su richiesta di Eneo descrivo il mio piccolo esperimento eolico iniziato durante le ferie estive 2016.
Sapevo bene che la mia zona non è indicata per l'energia eolica, inoltre non mi è permesso erigere tralicci o montare ventole sul tetto di casa, per cose del genere credo occorra vivere in zone isolate in mezzo ai prati o sulle colline, putroppo sono in un centro abitato, quindi mi sono dovuto scegliere un lato della casa dove tirasse più vento sapendo bene che tra turbolenze varie delle case e degli alberi i risultati sarebbero stati scadenti.
Date le mie scarse capacità di assemblaggi meccanici non potevo certo seguire l'esempio di Eneo con le sue eccellenti realizzazioni fai-da-te per cui mi sono scelto un paio di aerogeneratori già belli che fatti su internet dove per 200 euro puoi prendre qualcosa di apparentemente decente come gli istabreeze ma andandomi a guardare come erano fatti e le sperienze di altre persone mi davano l'impresisone di essere dei normali motori asincroni con il rotore modificanto incollandoci dei magneti e di fatti ad alcune persone con vento molto forte gli si grippavano a causa dei magneti che si staccavano per forza centrifuga.

Cercando e cercando ho trovato questo generatore di provenienza tedesca ma produzione cinese chiamato Black 300 dalle seguenti caratteristiche:
Potenza nominale: 300 Watt
Diametro rotore: 1,20 m
Velocità di partenza: 0,8 m/s
Velocità pot. nominale: 9 m/s
Tensione nominale: 48 Volts
La cosa che mi piace è che l'anternatore non è un adattamento di un motore aasincrono ma realizzato apposta per l'aerogeneratore con i magneti sulla cirocnferenza interna del rotore in modo che la forza centrifuga contribuisca a tenerli attaccati al rotore invece che distaccarli e gli avvolgimenti sono realizzati sullo statore interno alla calotta esterna in movimento solidale con le 3 pale, inoltre i 3 contatti stricianti mi sembrano di buona realizzazione e facilmente accessibili per manutenzione dalla scatoletta visibile lato coda.
Insomma mi sembrava un buon compromesso tra qualità e solidità meccanica senza andare su generatori più grossi e costosi che per me sarebbero stati enomri e non avrei avuto il posto dove metterli.









Preso qui:
http://www.flexienergy.it/prodotto/kit-generatore-eolico-black-300-48v-br3-inverter-rete-windmaster500/

Video tedesco messa in opera:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=b4-2JuMz5j8[/youtube]

Putroppo quell'alternatore pesa come una batteria da macchina e non è stato facile issarlo a 3m da terra per evitare che qualcuno potesse essere colpito dalle pale in movimento, probabilmente montarlo sul tetto sarebbe stato più semplice, così sia per cercare qualcosa di più facile da montare e che potesse stare ad altezza uomo senza essere pericoloso ho cercato un prodotto commerciale più piccolo e con le pale protette ed è così che ho trovato il Rutland 504 un 50W, putroppo disponibile solo 12V:



Comprato direttamente dal sito del produttore uk:
https://www.marlec.co.uk/product/12v-rutland-504-windcharger/?v=cd32106bcb6d

Ovviamente ho comprato solo i generatori eolici visto le mie scarse abilità meccaniche evitando qualsiasi regolatore, inverter ecc ecc... perchè per quella parte mi sarei divertito io con del genuino fai-da-te!
Il black-300 inizialmente l'ho collegato solo ad un ponte diodi, non avendone uno trifase a disposizione ne ho usati due monofase che è la stessa cosa, poi diretto alle batterie, tanto pensavo anche se producesse 300W per il mio impianto non coprirebbe nemmeno il consumo a riposo e comunque ho 16Kw di boiler che intervengono se la tensione delle 2000Ah di batterie raggiunge la soglia di fine carica, ovviamente con un bel interruttore da 50A per mettere in corto e quindi fermare il ventolone in caso di emergenza o manutenzione.
Devo dire che quell'alternatore è veramente tosto, se metti in corto i fili non riesci a girarlo neanche a mano!!! e comunque facendolo girare a mano lentamente arrivi facilmente a 20/30V
Mentre per il Rutland 504 visto che non avrebbe mai raggiunto la tensione delle batterie ho interposto un DC-DC step-up comprato su ebay per 15 euro (uno di quelli che uso per le NiFe) che parte con tensione minima di 9V.
Questo 504 è molto leggeto e te lo puoi portare a spasso, infatti lo usavo per andare in giro attorno a casa a cercare il punto di maggio vento, la configurazione dell'alternatore è simile a quelle fai-da-te con gli avvolgimenti in aria immersi in resina e i magneti affacciati di fronte, monta il radrizzatore internamente ed esce con solo due fili positivo e negativo infatti ha solo 2 spazzole, probabilmente sarà realizzato anti salsedine per le barche e il mare ma sinceramente dopo averlo preso in mano 500€ mi sembrano uno sproposito, una cosa del genere magari male ma sarei riuscito a metterla insieme pure io!!!

Quindi per colpa della mia solita fretta ho saltato tutta quella fase che reputavo noiosa in cui avrei dovuto misurare i venti con un anemometro per almeno 1 anno in modo da rendermi conto che quello che a me sembrava un vento forte in realtà è una leggera brezza per un aerogeneratore....
Di conseguenza il risultato è che per la maggior parte del tempo il black 300 gira ma generando una tensione tra i 25 e 40V insufficente per caricare le batterie e il 504 non riesce ad accendere il DC-DC a meno di lasciarlo salire in velocità e collegare il DC-DC una volta che ha raggiunto un certo regime.

Per mancanza di tempo sono rimasti collegati così per un paio di mesi, mentre il 504 non prduceva nulla di utile almeno il black-300 durante certe notti iniziava a muggire il che significava che la sinusoide prodotta iniziava a superare la tensione delle batterie immettendo corrente di ricarica, anche se alle altre persone in casa questo leggero muuuuu muuuu trasmesso attraverso il cemento armato del garage sembrava fastidioso per me era musica!
Comunque si trattava di brevi momenti di felicità e del tutto casuali, magari con dei picchi di 3/4A, una rara volta ho visto 9A, ma duravano manciate di secondi quindi nei log il valore medio di produzione in un ora restava intorno a valori come 0,1A

Successivamente decisi di provare a collegare il black-300 al banco NiFe 24V nominale invece che al banco 48V visto il fatto che per la maggior parte del tempo erogava quei 25-40V e di fatti in questo modo nelle ore di vento moderato (dalle 14 fino alle 20) almeno non girava a vuoto ma pompava 0,2/0,7A nel banco 24V.
Putroppo ho notato che tenendo l'aerogeneratore ancorato ai 24V quando arrivava il vento più forte non superava mai 1A, ora non sono un esperto di aerodinamica ma probabilmente quelle pale necessitano di girare ad una certa velocità per estrarre più forza dal vento, infatti se quando ilvento saliva spostavo il collegamento sul banco 48V prendeva velocità e a volte erogava più corrente, ma anche se la corrente rimaneva la stessa di quella che immetteva nel banco 24V capirete che 0,5A a 24V sono 12W mentre 0,5A a 48V cono ben 24W il doppio!

Poi è arrivato l'inverno e qui da noi il vento è andato in vacanza, si ogni tanto ne tirava un pò ma nulla in confronto all'estate... così l'ho un pò dimenticato fino a febbraio quando ho iniziato a realizzare dei circuiti automatici che elevassero la tensione cercando di capire cosa fosse meglio fare in quel dato momento o lasicar passare direttamente in batteria se non fosse necessario elevare (vento forte - per i miei standard!).

Il problema con il vento è che è talmente casuale ed imprevedibile che testare dei ciruciti è veramente difficile e richiete molto tempo, per esempio vedo l'amperometro salire, corro a provare un nuovo circuito e il vento cala, mi siedo aspetto per mezzora allora mi stufo e me ne vado appena sono andato via torna a soffiare forte e via così...
Percui ho dovuto mettere degli automatismi e dei log che "testassero" (si fà per dire) le cose quando io non ci sono....

Per farla breve con la quarta versione di gestione del mio "micro" eolico sono riuscito a radoppiare la produzione ed attualmente da gennaio ad oggi ho prodotto 569Wh con il black-300 e 4wh con il rutland 504.
Roba da ridere, se penso che con quei soldi avrei preso 1Kwp di fotovoltaico che mi avrebbe prodotto almeno 5Kwh al giorno se non di più, ma non posso certo prendermela con questi due generatori eolici che probabilmente nel luogo giusto ed installati su una torre produrrebbero molta energia, posso solo incolpare me stesso per avero voluto togliermi lo sfizio spendendo soldi su apparati che sapevo già in paretenza sarebbero stati inutili a casa mia

[Dolomitico]

Mi hai convinto che l'autocostruzione è ancora la strada giusta.
Perdona una critica,ma posizionare 2 turbine vicine non è l'ideale,la turbolenza della prima influenza negativamente l'altra.
Io sono sempre dell'idea che una buona Savonius in caso di venti deboli o raffiche generi nel complesso di più....anche se le quantità sono tutte da vedere,col costo del fotovoltaico ha senso solo se nelle ore notturne o in caso di maltempo per frenare la scarica eccessiva...

[Hal9000]

Bravo, la mia idea era appunto quella di mitigare il carico di lavoro sulle batterie di notte o con il maltempo, ma a quanto pare produco comunque come 100 di quelle ventole con i pannelli e il nuvolo, non sono proprio in zona vento.
Le avrei messe volentieri sul tetto ma è già tanto che non mi hanno messo in galera per averle messe nell'orto, male che vada sono degli spaventapasseri!

Ho dovuto scontrarmi anche con critiche di estetica per cui ho scelto qualcosa che mi hanno giudicato "passabile" esteticamente, se no avrei già realizzato una savinous con i tubi pvc, un progetto che iniziai 22 anni fà ho ancora li il motore brushless a magneti permanenti da 3Kw, l'avevo mostrato a Ferrobattuto quando ero andato a trovarlo, accendevi una lampadina H7 con un giro a mano libera

[eneo]

Bello il black e' un ottimo prodotto ma costicchia, io ho preso uno cinese con 200 euro, giusto cosi x giocarci.
Ho fatto varie prove sia di allungare le pale e sia di aumentare l'inclinazione. Alla fine ho lasciato con le pale con maggior inclinazione per avere piu' coppia ai bassi regimi, il tutto collegato con un dcdc step up.
Purtroppo anche a me quando serve non gira, quando c'e' sole c'e' anche vento....di notte ogni tanto sento che si avvia ma e' poco.
Come rimpiango il mio vecchio piggot da 4 mt, girava quasi sempre e a 60 giri minuto faceva gia' 50w con un venticello.

[Ferrobattuto]

Come rimpiango il mio vecchio piggot da 4 mt, girava quasi sempre e a 60 giri minuto faceva gia' 50w con un venticello.

Fanne un altro...... Ora sai bene come si fanno e cosa non si deve sbagliare.
Non credo che la spesa sia poi così alta, no?
Per saldare non credo che tu abbia difficoltà, e per le parti mobili si possono usare mozzi auto di recupero a quattro soldi. Qualche spira in più per abbassare i giri, ecc ecc......

[Hal9000]

Cavolo 4 metri sono tanti, io qui devo cercare di passare inosservato, avevo anche pensato a tante mini-savonius artigianali fatte con i tubi pvc come quella che aveva fatto Dolomitoco un pò di anni fà, da posizionare in tutti gli angoli della casa in modo che non diano nell'occhio.
Però come dicevo qui da noi quando piove per 10 giorni o durante l'inverno di vento se ne vede veramente poco quindi non so se ne vale la pena.

Comunque tornando alla descrizione dei miei fallimentari esperimenti con l'eolico per sfruttare quel pcoco vento che non faceva salire abbastanza la tensione ho provato molte cose, DC-DC, capacitivo, trasformatore con anche alcuni circuiti bruciati per via di un forste vento improssivo visto 1 sola volta e poi mai più.....
Quella cosa per cui l'energia estratta sale esponenzialmente è una vera tragedia per l'elettronica, sei li a gestire pochi amper il 99% del tempo ma devi dimensionare tutto per centinaia di amper che magari vedi 1 volta l'anno per pochi secondi!
Comunque vi mostro solo la quarta versione di gestione dell'eolico che ho fatto, quella che pare estrarre più energia e che fino ad ora ha retto senza bruciarsi, ecco lo schema di principio di un canale:



Essendoci due generatori eolici questo schema si moltiplica per due e il microcnotrollore fà girare due engine indipendenti per ogni canale con parametri indipendenti che imposto via internet dal software di gestione centralizzato in modo da poter effettuare correzioni e studiare i parametri migliori senza dover essere li davanti al ventolone.
L'unica differenza tra i due canali è la bobina con un numero di spire differenti per lavorare al meglio sulla tensione nominale dell'aerogeneratore a cui è dedicata.



Con questo sistema ho la possibilità di scegliere come far lavorare il generatore dinamicamente, se il mosfet resta spento è un circuito offgrid classico in cui solo quando la tensione del generatore supera quella delle batterie inizia la ricarica, se lo accendo fisso metto in corto l'eolico fermandolo, se invece mando un onda quadra con duty-cycle variabile creo uno step-up di tensione, ovvero chiudendo la bobina a massa per un breve istante questa imagazzina l'energia dell'eolico sotto forma di campo magnetico quando spengo il mosfet l'energia imagazzinata viene rilasciata sotto forma di rilascio induttivo con tensione più elevata e andando a caricare le batterie, questo processo avviene molto rapidamente a circa 15Khz permettendomi di usare bobine e condensatori piccoli pur convertendo alcuni ampere.
Non mi serve fare lo step-up di più di 2A perchè se l'aerogeneratore è in grado di fornire una corrente così alta significa che è anche in grado di generare una tensione sufficentemente alta per caricare le batterie direttamente senza intervento dello stadio step-up.
Questo circuito mi serve solo ad estrarre quella poca energia con vento debole dal black-300 e a far lavorare sempre il rutland 504 visto che è un 12V nominale e non riuscirebbe mai a caricare le batterie 48V.

L'ultima versione di software agisce in questo modo: imposta una tensione sopra la quale inizia a mandare impulsi alla bobina per elevare, se nell'arco di 1 secondo sono avvenuti impulsi (adc>v_ref) allora prova ad alzare di un pò la tensione, poi monitorizza per un altro secondo se ci sono ancora impulsi continua ad alzare fino a quando non ci sono più impulsi allora torna indietro con la tensione.
Quando raggiunge una "tensione minima" che è un parametro modificabile, non sale più anche se ci sono eventi bobina ma aspetta che la corrente salga sopra la "corrente di soglia" (altro parametro) qualora la corrente sale sopra quel valore allora prosegue ad alzare la tensione di lavoro del generatore fino alla "tensione massima" (terzo parametro) sopra la quale non sale per nessuna ragione, però durante la salita da v_min a v_max confronta anche il valore di corrente con quello precedente per cercare di assestarsi dove la corrente di carica è maggiore.

Con questi parametri posso scegliere come far lavorare i generatori a mio piacimento, per esempio se metto v_min e v_max uguali il sistema cerca di far lavorare il generatore a tensione fissa come se fosse collegato ad una batteria virtuale di quella tensione specificata, invece se metto la v_max più alta della tensione delle batterie allora lo segue fino a farlo lavorare in modalità classica, ecc ecc...

Al momento i parametri che "mi sembrano" lavorare meglio (perchè il vento è così aleatorio che è difficile fare dei paragoni) sono iseguenti:

Black-300:
v_min: 8V
v_max: 25V
i_raise: 0,1A

rutland 504:
v_min: 4V
v_max: 9V
i_raise: 0,05A



Per fare un lavoro scentifico fatto bene e trovare algoritmo e parametri perfetti servirebbero almeno 4 aerogeneratori identici posizionati in modo che prendano lo stesso vento così da poter impostare algoritmi e parametri differenti e tramite i totalizzatori di watt-ora prodotti determinare quello vicente e via così perfezionando sempre di più software e circuito, ma ovviamente nel mio caso specifico non ne vale la pena e non potrei comunque permettermelo

[Ferrobattuto]

Scusa se dico una cavolata: in genere i generatori eolici sono degli alternatori trifasi con raddrizzatore, incorporato o meno. Nel caso che sia così anche per i tuoi, mica ti è venuto in mente di controllare la connessione dei tre avvolgimenti? Potrebbero essere connessi a triangolo, come nella maggior parte dei casi. Se così è basterebbe rifare la connessione a stella e alzeresti automaticamente la tensione di 1,73 volte, a parità di giri, oppure avere la stessa tensione con velocità 1,73 volte inferiore. Questo tradotto in termini semplici significa che comincerebbe a caricare con meno vento e velocità più basse.
Per contro la corrente erogata potrebbe essere solo quella nominale diviso 1,73 ma nel tuo caso credo che sia poco influente, visto che di solito hai correnti irrisorie.
Nel caso "una tantum" che si abbia un vento forte ovviamente devi frenare alla nuova corrente massima, ma non è detto che il marchingegno non la regga.......

[Hal9000]

Ciao Ferro,
escono solo 3 fili quindi il collegamento è dentro al rotore, è ancora in garanzia e visto che mi è costato parecchio non lo voglio aprire almeno fino a quando non scade la garanzia, comunque non è un problema di tensione perchè a vuoto sale oltre i 100V è proprio un problema di vento troppo debole perchè appena lo carichi rallenta, sono sicuro che se lo mettessi sul tetto di casa renderebbe almeno 4 volte tanto ma non mi è concesso (quanto vorrei essere in scozia come l'altro utente e poter erigere torri eoliche o mettere una turbina idroelettrica senza essere considerato un delinquente!)

Comunque con quel circuito alla fine il risultato è lo stesso ma con il vantaggio di poter scegliere tutte le tensioni di lavoro intermedie oppure di far cercare il punto di lavoro migliore in automatico al programma.

Lo sapevo che non mi lasciavano installare eolico qui ma mi sono intestardito e ho voluto toccare con mano comunque, errore mio, adesso ho li un costoso spaventapasseri, averlo qui a casa mia praticamente è come far prendere la polvere a un soprammobile....

[eneo]

Se vuoi hall mandamelo in vacanza qui da me...

[Marko]

Il mio l'ho montato in veranda con tre metri di tubo, e spicca dal paese, vicino al comune, e nessuno mi ha detto nulla..oltretutto le pale sono diametro di 2 metri. Purtroppo dovrò dismetterlo, perchè in questi ultimi anni, si stanno verificando non più venti forti, ma troppo violenti e imprevedibili, roba mai vista in 40 anni..raffiche improvvise oltre i 160km, (una notte ho prodotto 3kw) e siccome c'è lho sulla testa nonostante tutte le precauzioni, e impostazioni come protezione e tempi di blocco pale, (il controller è una favola per questo anche se si è bruciato tre volte e prontamente riparato) non vorrei che facesse del male a qualcuno... non ho necessità di energia notturna, consumo pochissimo...

[Hal9000]

Tra ieri e oggi c'è stato "molto" vento, molto rispetto al nostro standard, e infatti ieri ho prodotto la bellezza di 20Wh e questa notte 14Wh, ho visto picchi di 1A, sentendo il leggero ronzare dell'alternatore mi sono alzato alle 5 e ho provato a giocare un pò con i parametri poi all'improvvisto il vento è cessato completamente e dopo mezzora ha ripreso.
Qui da noi a molte persone non hanno neppure lasciato montare i pannelli e un installatore mi diceva che non solo i vari comuni ma anche la provincia è contro queste cose, capirai un pannello che se ne stà piatto sul tetto e non lo vedi neanche dalla strada, figuriamoci se metti su un ventolone come minimo ti arrestano e ti processano per reato di strage!
Quasi quasi mi trasferisco nella zona di eneo....

[Hal9000]

Ma 3Kw di picco o 3Kwh (ora) ?

[Hal9000]

Sul black 300 il rumore delle pale è molto basso si sente di più il rumore degli alberi ma l'alternatore genera delle vibrazioni che anche se l'ho montato sulla soletta del garage a fianco alla casa le trasmette e di notte si sente, poco ma si sente.
Ci vorrebbe una registrazione audio ma provo a descriverlo con le parole non prendetemi in giro!
Ho notato che posso cambiare il tipo di rumore a seconda di come lo carico, se dopo il ponte diodi vado diretto in batteria senza nessun intervento elettronico allora (ovviamente) non c'è nessun suono fino al raggiungimento della tensione delle batterie, quando inizia a superare la soglia delle batterie e inizia a caricare con correnti basse si inizia a sentire un muggito molto netto, man mano che aumenta il vento il muggito sale di intensità ma inizia anche a diventare più ovattato, il vento e la corrente sale ancora e ad un certo punto sopra una certa putenza la vibrazione diventa molto bassa quasi non si sente più.

Da quello che ho notato la parte più rumorosa è l'alternatore, ma proprio l'azione dei campi magnetici tra magneti e bobine che erogano corrente, ma solo in una ristretta finestra tra quando inizia a caricare e fino ad una certa potenza, sopra ritorna ad essere quasi silenzioso, di fatti le prime volte sentendolo svanire pensavo fosse calato il vento in realtà scendevano amper e mi sono accorto di questa cosa.

Credo che dipenda dal fatto che essendo la tensione prodotta sinusoidale, che anche dopo essere radrizzata resta pur sempre una pulsante sinusoidale solo per la metà superiore ma al doppio della frequenza, i magneti subiscano una frenata solo durante la porzione della sinusoide che supera la tensione delle batterie, per cui da quando inizia a caricare a quando gira abbastanza forte che tutta la sinusoide supera la tensione batteria la corrente scorre solo per una porzione della sinusoide quindi si ha una intermittenza della corrente e di conseguenza una intermittenza tra frenata e rotore libero durante il passaggio di un magnete sulla bobina che genra un movimenti a scatti e quindi la vibrazione, proprio come un pwm.

Se faccio intervenire l'elettronica il prelievo di corrente è più caotico perchè il microcontrollore continua a variare l'intervento a 15Kzh del mosfet con una velocità di lettura dell'adc a 600Hz e il rumore trasmesso dal'alternatore cambia e sembra più un qualcosa che rotola, rattatrrrrtrtttttatat........ che di notte sembrerebbe meno fastidioso del muuuuuuuuu.....
Certo non avere nessun rumore sarebbe ancora meglio!

[Marko]

Hall, io ho fatto salti mortali, per ridurre al minimo il rumore, palo appoggiato ad un secchio pieno di sabbia su tavole con della gomma, e 5 tiranti in acciaio (inox, perchè fronte mare), che mantiene il palo in piedi senza che tocchi nulla. Anche se infilato dentro un tubo più largo fissato al muro con dei sinflex autoprodotti...ed è ancora così e finalmente nessun rumore, sopportando venti veramente fooorti...

[Hal9000]

Un lavorone ma alla fine hai vinto, complimenti!
Mi metterei a lavorarci per ridurre le vibrazioni trasmesse ma visto lo scarso vento e l'irrisoria produzione non so se ne vale la pena stare li a perderci tempo, probabilmente un bel giorno smonterò tutto e rivenderò su internet.

[Marko]

Sicuramente ci dovresti perdere mooolto tempo...

[unimatrixzero]

interessante discussione (y)