Compressore o macchine elettriche simili
Salve a tutti, vorrei capire una cosa molto importante : Un compressore (così come un motore elettrico simile) può essere usato in maniera reversibile anche come generatore elettrico? cioè nel senso che (nel caso del compressore) la macchina assorbendo l'energia meccanica utilizzata per innalzare la pressione di un fluido gassoso, questa energia meccanica stessa sia utile per l'ulteriore conversione in energia elettrica? Ovviamente trascurando gli effetti dissipativi.
il 08 Ottobre 2015, da Giuseppe Verde
Ciao Giuseppe! Per trasformare energia meccanica in corrente elettrica abbiamo bisogno di una dinamo (per la corrente continua) o di una alternatore (per la corrente alternata): ne apriamo una in questo video https://library.weschool.com/lezione/dinamo-descrizione-e-spiegazione-del-funzionamento-7637.html. La legge secondo la quale funziona un simile dispositivo è la legge di induzione elettromagnetica (che trovi spigata qui https://library.weschool.com/lezione/legge-di-faraday-spiegazione-e-dimostrazione-pratica-7636.html), che sta anche alla base del motore elettrico (che sezioniamo qui https://library.weschool.com/lezione/motore-elettrico-descrizione-e-spiegazione-del-funzionamento-7658.html). In linea teorica, in un dispositivo perfetto, fornire corrente elettrica provocherebbe un movimento e fornire movimento produrrebbe, viceversa, corrente elettrica. Occorre tuttavia tenere presente gli aspetti materiale della questione: un motore elettrico è ottimizzato e costruito per la conversione in un "verso", la dinamo nell'altro. Se attacchiamo gli elettrodi di una dinamo a una pila difficilmente inizierà a girare a velocità apprezzabili, così come se facciamo girare l'albero di un motore elettrico e misuriamo la corrente che attraversa il circuito interno ad esso otterremo valori piuttosto bassi. Per di più, a complicare le cose, ci si mette il gas contenuto nel compressore: ogni volta che si prende in considerazione un processo termodinamico, come per l'appunto la compressione di un gas, si incorre sempre nella degradazione di una parte di energia, e, dunque, in processi irreversibili. Si tratta di una conseguenza del secondo principio della termodinamica, che trovi illustrato qui https://library.weschool.com/lezione/secondo-principio-termodinamica-macchina-termica-trasformazione-reversibile-irreversibile-14588.html. Anche se è bello sperimentare, temo che un compressore sia meglio utilizzarlo solo per comprimere corpi aeriformi, e non per produrre energia elettrica :/ Spero di aver chiarito la questione, se hai altri dubbi (o se ottieni risultati interessanti con qualche esperimento) non esitare a comunicarceli :D Ciao e buona serata!
Ciao Giovanni, ti ringrazio per la risposta e per la disponibilità. Prima di cimentarmi in un esperimento, vorrei chiarire ancora ulteriori aspetti e chiederti un consiglio. Prima di tutto il mio obiettivo sarebbe quello di risparmiare una parte dell'energia spesa per il funzionamento del compressore. Ma mi sembra di aver capito che se si possiede un compressore (avente una certa resistenza di carico) e poi si aggiunge un alternatore (avente una certa resistenza di carico) collegato allo stesso albero motore o non (ad esempio tramite un moltiplicatore di giri), il compressore diminuisce il suo rendimento energetico, perché la resistenza di carico complessiva è aumentata. Di conseguenza l'alternatore convertirà una quantità di energia meccanica minore rispetto al caso in cui lo stesso alternatore operasse senza compressore (mantenendo in generale inalterato il suo rendimento di conversione elettromeccanica) in accordo con il principio di conservazione dell'energia. Il compressore per avere lo stesso rendimento che avviene senza l'aggiunta di un alternatore, dovrà ricevere in ingresso una forza maggiore. Ragionando in questo modo ottengo un "recupero" di elettricità soltanto se la macchina riuscisse a convertire una parte dell'energia cinetica in energia elettrica, che altrimenti e diversamente dal funzionamento "autonomo" verrebbe dissipato in calore. In caso contrario ottengo una "perdita" maggiore di elettricità rispetto al caso del funzionamento "autonomo" giusto? Quindi le due soluzioni potrebbero essere queste : 1) Utilizzare l'alternatore come un sistema di recupero dell'elettricità che diversamente verrebbe dissipato in calore (sfruttando se è possibile anche l'effetto seeback). 2) Utilizzare l'alternatore come un sistema di recupero dell'energia cinetica allo spegnimento del compressore. Mi puoi dare consigli a riguardo ? Ti saluto e ti ringrazio ancora in anticipo. - Giuseppe Verde 10 Ottobre 2015
A uno stesso dispositivo possiamo attaccare tante altre macchine per cercare di riconvertire parte dell'energia dissipata dal dispositivo principale in qualcosa che possiamo conservare o riutilizzare; ma quello che dobbiamo chiederci è: qual è lo scopo che vogliamo raggiungere? Se il tuo scopo è ottenere un compressore efficiente, è meglio lasciare che sia l'unica macchina collegata ad una fonte di energia. Se il tuo scopo invece è ottenere un compressore meno efficiente, ma che a fronte di una certa quantità di energia fornita ne restituisca una parte, in qualche forma, potremmo pensare di attaccare all'albero motore un alternatore e di riempire le zone in cui si sviluppa più calore di tanti generatori termoelettrici. Più utilizzatori si allacciano alla stessa rete, tuttavia, più difficile è massimizzarne il rendimento: da questo punto di vista non posso aiutarti, ho a disposizione solo un pc, non un'officina. Il che, detto tra noi, mi dispiace un po' :3 Continua a sperimentare, che è un buon sintomo! - Giovanni Barazzetta 15 Ottobre 2015
Ciao Giovanni, ma la parte di energia dissipata (il calore) dal dispositivo principale (secondo le tue ipotesi) può essere riconvertita (in parte recuperata) in qualcosa che possiamo riutilizzare, (esempio in una batteria); ti trovi che in questo ragionamento logico, il rendimento del compressore diminuisce ma quello complessivo (compressore + alternatore) aumenta? Ad esempio se il rendimento del compressore è di 0.8 e quello dell'alternatore è di 0.85 , allora vuol dire che se agiscono insieme, il rendimento dei singoli componenti diminuisce ma il rendimento complessivo aumenta. Ad esempio : 0.42 + 0.46 = 0,88 (in accordo col fatto che parte dell'energia dissipata in calore è stata riconvertita in energia elettrica dall'alternatore). Poi avrò modo di pubblicare sul sito il mio brevetto (in un applicazione termodinamica). - Giuseppe Verde 08 Dicembre 2015