Specchio a inseguimento solare per riscaldamento

[fpalone]

vedrei meglio un tetto rivestito di specchi parabolici che concentrano il calore su un circuito ad olio diatermico. Più macchinoso per i circuiti, pompaggi e scambiatori

In effetti anche a me sembra la soluzione più semplice: tra l'altro visto che serve calore a bassa temperatura (<100°C) perché non usare acqua invece che olio diatermico? Si eviterebbero i problemi delle perdite, ma anche quelle del costo dell'olio.

[Candy]

Nella mia ignoranza, immagino che i problemi di dilatazione, con l'acqua, siano più rilevanti; ma, certo, anche il problema perdite non è da trascurare... Viva l'acqua, od alla peggio, il glicole.

[PietroBaima]

PietroBaima e gli altri fisici, mi illuminano in termini di ottica utile?

hm, dal punto di vista fisico non è banale fare una cosa del genere, pretendendo di avere un rendimento accettabile, perché la forma dello specchio dovrebbe cambiare a seconda della posizione.
Avevo visto degli attuatori che permettevano di fare delle cose del genere, ma il problema è contenere il rapporto energia spesa su energia ricavata.
In generale, a meno di non fare produzioni importanti, direi che purtroppo non conviene.

Ciao,
Pietro.

[Candy]

Alla base di tutto non c'è un problema di ottica? Inseguire la stella del giorno e concentrarne la luce sempre in un punto preciso, non è compito di una parabola che di norma concentra nel fuoco i raggi perpendicolari. Ossia a dire, se ruotasse, farebbe ruotare il fuoco.
Oppure degli specchi piani, sfruttando l'angolo complementare, ma in questo caso, il black box dovrebbe avere superficie maggiore dello specchio.

[PietroBaima]

Alla base di tutto non c'è un problema di ottica?

Sì, lo specchio va ruotato e bisogna anche correggere aberrazioni varie, afocalità, ellitticità, dispersioni e aberrazioni, per avere rendimenti buoni. Il problema è che tutte queste correzioni, per essere attuate, necessitano di energia.
Insomma bisogna vedere se il gioco vale la candela. Essendo dei consumi grossomodo fissi il rendimento sale con la potenza generata, cosa che rende sconveniente questa tecnologia per piccole produzioni.
In effetti è un problema annoso, credo che ci abbiano già pensato in molti, perché se si trovasse una buona soluzione ci sarebbe mercato, però quasi tutti hanno desistito, per la produzione domestica.
Per grandi produzioni è una tecnologia utilizzata e fa uso di sali fusi, come veicolo termico.
Mi sembra che il progetto originale sia di Rubbia, se non ricordo male.

[Shockwaver]

Ribadisco il concetto, che per qualche motivo nessuno ha considerato forse perché non ha avuto ultimamente a che fare con la costruzione e manutenzione di un impianto idraulico in casa, che con quella soluzione si alzano i costi e anche .. di parecchio! Scusate tanto vale fare il riscaldamento idrico fotovoltaico e pompare tutto nei termosifoni!!
Per quanto riguarda la forma dello specchio anche qui progettare uno specchio a geometria variabile per adattarsi all'azimut solare è un gioco che non vale la candela secondo me. Si prendono in considerazione il Max e il min di irradiazione solare nella media invernale e si progetta lo specchio a secondo di quei valori.. Anche qui le ragioni sono dettate dai costi e dalla fragilità di quello che potrebbe essere un meccanismo per la variazione geometrica della superficie riflettente.

[Shockwaver]

Una prova? Prendete lo specchietto retrovisore laterale di una macchina (concavo bifocale), tenendo fisso il posizionamento e il bersglio si riesce a qualunque ora della giornata a focalizzare sul bersaglio. La geometria è la stessa, l'unica cosa cambiata è stata l'angolo di inclinazione, cosa fattibile semplicemente con dei servomotori.
Lo dico solo perché l'ho fatto XD

[Shockwaver]

Azz, con i miei tempi, ma ci sono arrivato.. Come giustamente diceva Candy ruotando lo specchio concavo ruota con se anche il fuoco...
Chiedo umilmente venia ma sono giorni alquanto pesanti e mi si annebbia spesso il cerebro XD

Edit: chissà quale parte infinitesimale della riflessione riuscivo a portare sul muro dallo specchio della macchina XD

[jumpjack]

Ciao a tutti.
Avete mai pensato ad uno specchio solare a inseguimento?
Mettiamo di avere una casetta isolata, dove arrivano i raggi del sole anche d'inverno.
Nelle vicinanze sarebbe possibile applicare alcuni specchi mobili che riflettano la luce verso l'edificio, magari concentrandola tutta su un oblo' che permetta il passaggio del calore irradiato dall'esterno verso l'interno

Si chiamano eliostati, e per motivi a me incomprensibili un eliostato di 50x50 com costa dai 300 euro in su...
Anche a me farebbe molto comodo averne uno, visto che il mio soggiorno è esposto a Nord e non vede mai la luce diretta del sole! Eppure il sole mi arriva sul prato 3 metri davanti alla porta-finestra!
Quindi mi piacerebbe costruirmene uno, però non so in che modo dimensionare i due motori stepper necessari; anzi, in realtà ne basterebbe addirittura uno solo, se si vuole fare una versione super-economica: basta montare lo specchio su una montatura equatoriale, tipo quella usata per i telescopi che devono seguire il movimento degli astri. Hanno un unico motore, che fa ruotare il telescopio intorno a un asse che è parallelo all'asse terrestre.
E' chiaro che, tecnicamente, il sistema funziona bene solo nell'arco di UNA giornata, perché da un giorno all'altro l'astro si sposta anche intorno a un altro asse, perché la Terra oltre che su sè stessa gira anche intorno al sole; ma credo che basterebbe girare una manopola di un giro o due una volta a settimana, per "tenere il passo" con le stagioni; e il sistema si potrebbe comunque predisporre per aggiungere il secondo motore in seguito.

Tornando al dimensionamento, come faccio a sapere quanto dev'essere potente un motore per ruotare, che so, un disco di raggio tot e peso tot? Per iniziare mi basterebbe poter ruotare uno specchio di 30x30 cm che gia ho, poi posso sempre scalare il dimensionamento per gestire uno specchio più grande.

L'unica cosa che mi viene in mente di fare è usare la formula del momento d'inerzia, che ultimamente ho studiato per altri motivi ("quanta energia viene accumulata nelle ruote di un'auto?"):
E= 0.25 * m * r^2 * w^2
m=massa
r=raggio
w=velocità angolare

Al momento non so di preciso quanto pesi lo specchio e di quanto peserebbe la struttura in legno che lo sorreggerebbe. Però lo specchio è spesso circa 3 mm, quindi 300x300x3=270'000mm^3 = 0,27 dm^3 , che per 2,5 kg/dm3 significherebbe 0,675 kg.
Mettendoci anche il peso della struttura possiamo supporre 1,5 kg per tenersi larghi.
Però non so come calcolare il momento di un oggetto non circolare... Basta considerare il baricentro o è più complicato?

[mario_maggi]

jumpjack,
e' piu' complicato. Bisogna anche considerare gli sforzi dovuti al vento.
Ho messo la discussione in questa sezione sperando che qualcuno intuisca le potenzialita' di un oggetto realizzato in grande serie a costi accettabili, non e' certo un progetto per il fai-da-te con mezzi di fortuna.
Ciao
Mario