Nota Tecnica
L’Energia Alternativa e la sua produzione

Per energia alternativa si intende normalmente l’energia che puo essere prodotta con mezzi privati utilizzando l’energia del sole, del vento, dall’acqua e all’occorrenza quella prodotta con i gruppi elettrogeni. Tale metodo di creare e utilizzare energia è di grande attualità, per molteplici ragioni quali:

1. L’economia, visto che l’energia alternativa è in grado ormai di competere col gestore nazionale, per quanto riguarda la sua produzione che è gratuita, e anche per quanto riguarda i costi di installazione e di esercizio. E’ ormai opinione diffusa negli ambienti tecnico commerciali, vedi "Il Sole 24 ore"; "Ufficio tecnico ENEL" che gli impianti di produzione dell'elettricità del futuro tenderanno sempre più ad essere autonomi. Allo stato attuale il fabbisogno di energia elettrica di una normale abitazione civile può essere soddisfatto con la realizzazione di un impianto il cui costo complessivo, potrà essere recuperato in due anni di esercizio.
2. L’ecologia, visto che la produzione industriale di energia è la causa prima dell’inquinamento atmosferico, per cui i governi di tutti i paesi promuovono l’impiego dell’energia alternativa.
3. La concreta possibilità che un produttore privato di energia possa cedere l’energia eccedente al gestore nazionale, e trarne un profitto.

Tale risultato è dovuto principalmente al progresso tecnologico dei mezzi di produzione, di trasformazione e di utilizzazione dell’energia.
Esempio evidente la migliore efficienza delle lampade elettriche fluorescenti, un progresso simile si è ottenuto negli aerogeneratori grazie ai nuovi magneti permanenti al Neodimio, nei pannelli fotovoltaici, nei dispositivi elettronici ausiliari quali convertitori, alimentatori, stazioni di energia automatiche grazie ai nuovi potenti transistori, come sarà reso evidente nelle pagine seguenti.
Esistono ovviamente ragioni di necessità di impiegare l’energia alternativa in tutti i casi dove non è fattibile l’allacciamento alle rete elettrica nazionale. I prodotti di nostra realizzazione che sono esposti in seguito, rientrano in questo ambito concettuale.
La produzione domestica dell’energia alternativa può essere effettuato in quattro modi diversi e tra loro complementari e cioè:

• Azionamento di gruppi elettrogeni
• Utilizzazione dell’energia posseduta dal vento, tramite aerogeneratori
• Utilizzazione dell’energia posseduta dal sole, tramite pannelli fotovoltaici
• Utilizzazione della stessa energia del sole per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria tramite appositi pannelli termosolari

L’attività GMD Electronics è orientata verso l’applicazione integrata delle risorse per ottenere la rispondenza più completa alle richieste del mercato.
In tale prospettiva GMD Electronics realizza direttamente una gamma completa di prodotti interamente originale quali:

1. Aerogeneratori di varia potenza, costituzione e loro accessori
2. Inverter e stazioni di energia di varia potenza , costituzione e loro accessori
3. Trasferitori condizionatori di energia in rete industriale per tetti fotovoltaici e lampioni stradali
4. Alimentatori carica batterie
5. Apparecchi di controllo per batterie stazionarie e di avviamento
6. Dispositivi di protezione per apparati contro scariche atmosferiche
7. Pannelli termici solari, pannelli ibridi elettricità calore
8. Serie di convertitori regolatori ottimali per moduli fotovoltaici
9. Quale fornitore: Pannelli fotovoltaici gruppi elettrogeni, batterie

Gli aerogeneratori GMD Electronics di normale produzione –ammesso che la zona di impiego sia ben ventilata e gli apparecchi siano installati ad una altezza superiore alla cima degli alberi e delle case – sono realizzati sulla base delle seguenti specifiche di progetto:

1. Gli apparecchi GEE 303 DC, ECAP 90, Mariner sono di limitata potenza ma di rispondenza modulare nel senso che l’impiego di una unità è sufficiente per produrre l’energia elettrica necessaria ad una abitazione per l’illuminazione a la ricezione della televisione. L’impiego di due unità consente di utilizzare anche un frigorifero, mentre l’impiego di quattro unità può produrre l’energia occorrente alle normali utenze familiari. L’aerogeneratore ECAP 500, che in quanto a caratteristiche fisiche non si discosta dagli altri, per quanto riguarda l’energia generata è stato realizzato per soddisfare completamente una normale utenza familiare.
2. Peso ridotto e piccolo ingombro al fine di poter essere installati ovunque su semplici supporti tubolari.
3. Assenza di sovraccarico alle eventuali strutture murarie di supporto in modo da poter essere installati liberamente.
4. Non è richiesta alcuna manodopera specializzata sia per l’installazione, sia per la loro manutenzione.
5. Recuperano tutta l’energia prodotta dall’elica con l’ausilio di convertitori elettronici che provvedono a caricare il banco di batterie connesse all’impianto.
6. Le eliche impiegate sono leggere in dura alluminio del tipo bipala per ottenere le resa migliore riguardo alla trasformazione dell’energia fornita dal vento per l’elevato numero di giri che , a parità di coppia motrici, caratterizzano questo tipo di eliche.
7. I modelli ECAP sono equipaggiati con eliche bipala a passo variabile si regolano automaticamente in modo da risolvere due importanti problemi di funzionamento: non superare mai la massima velocità di rotazione di sicurezza ed ottenere sempre la massima resa energetica rispetto alle variazioni della velocità del vento.
8. Le eliche degli aerogeneratori non devono poter ruotare liberamente ad opera del vento, perciò i convertitori elettronici detti in D) per le loro caratteristiche di funzionamento, provvedono a frenare l’elica quando il vento (in caso di raffiche) raggiunge velocità troppo elevate. L’effetto frenante è dovuto al fatto che le batterie si oppongono ad ulteriori aumenti di tensione oltre alla loro caratteristica e perciò si presentano come carico frenante al generatore e di conseguenza alle pale rallentandone la corsa. La corrente erogata dagli aerogeneratori tuttavia non può raggiungere valori tali da danneggiare le batterie, se le loro dimensioni sono di almeno 100A*h

L’energia prodotta dagli aerogeneratori evidentemente deve essere accumulata in batterie a 12 o 24 o 48 volt al fine di poter disporre di una riserva di energia adeguata nell’atto dell’utilizzazione.

Il dimensionamento in Ampere x Ora del banco batterie, si può immediatamente stabilire, con buona approssimazione, in base al seguente calcolo:

Esempio: si vuole ottenere la potenza media di 2 Kilowatt a 220 volt per 2 ore serali; si consiglia di utilizzare - dato il notevole carico – batterie da 12 volt collegate in serie parallelo per costituire un banco batterie a 24 volt; la capacità delle batterie in Ampere x Ora risulta:

GMD Electronics, con la sigla ENER SAVE e ST.EN.AT, ha realizzato una gamma completa di tali apparati dotati di funzionalità e prestazioni molto diversificate, ma aventi in comune la caratteristica della massima affidabilità nei riguardi del particolare tipo di impiego o cui sono destinati, e cioè non il carico di un solo tipo di utenza, esempio il computer, ma qualunque tipo di carico e per 24 ore al giorno.
L’impiego dei pannelli fotovoltaici si presta ottimamente nell’integrazione dell’impianto di tipo eolico specie nelle zone in cui non si può fare completo affidamento sulle risorse eoliche. Per tale impiego si propone l’uso di moduli da 45 o 65 watt modelli P510, o P810 per ragioni di praticità di impiego e di sicurezza, sono disponibili supporti in alluminio anodizzato regolabili appositamente realizzati.
Con la sigla SMART POWER, GMD Electronics ha realizzato una serie di particolari regolatori ottimali che possono migliorare fino al 30% il rendimento dei sistemi che impiegano i pannelli fotovoltaici e perciò la relativa economia sul loro costo di acquisto e di impianto. L’impiego dei gruppi elettrogeni risulta indispensabile laddove esiste l’esigenza di notevole erogazione di energia elettrica, esempio l’alimentazione di impianti di riscaldamento o di condizionamento, in tale caso l’uso integrato:

1. degli inverter ST-EN-AT consente di realizzare un sistema ad alto grado di automazione
2. dei caricabatteria ALEA consente di realizzare un sistema ad alta efficienza energetica.

Infatti, generalmente, per essere di buone prestazioni, i gruppi elettrogeni impiegati sono di potenza eccedente le reali esigenze di servizio, a scapito del loro rendimento energetico.
Evidente se contemporaneamente al loro uso viene ricaricato un banco di accumulatori che aziona un inverter di potenza che sia in grado di sostenere il carico dei normali servizi si ottengono i notevoli vantaggi di :

1. recupero dell’energia generata in eccedenza, che sarebbe perduta in calore
2. Riduzione dell’inquinamento acustico ambientale causato dal gruppo, data la forte riduzione del suo periodo di impiego

L’impiego degli inverter ST.EN.AT e dei caricabatterie ALEA consente di integrare i gruppi elettrogeni in un sistema ottendendo la massima efficienza. I pannelli termici solari sono una insostituibile fonte di energia circa un KW ora per ogni metro quadro della loro superficie utile attiva, perciò risulta pienamente opportuna la loro integrazione negli impianti alternativi.

CRITERI DI PROGETTO

La linea di progetto di un impianto di energia seguirà le seguenti esigenze:

1. La potenza di picco in KW e l’energia effettivamente necessaria in KW ora.
2. Il risparmio energetico che si intende ottenere, nel caso in cui esiste l’allacciamento alla rete elettrica nazionale.

Nel caso No: 1, la domanda più comune è quella di realizzare impianti da 3kw per uso domestico. Occorre riferire che se la realizzazione di impianti la cui potenza di picco sia di tre o più kw, è facilmente ottenibile, infatti basta collegare un inverter di potenza a batterie cariche, il costo di un impianto che sia effettivamente in grado di produrre energia elettrica della capacità di 3KW per qualunque durata é piuttosto oneroso. Ecco perché occorre riferirsi al consumo medio annuale o mensile per constatare che il bisogno effettivo di energia elettrica è dell’ordine di 200 Watt/ora per 16 ore al giorno.
La realizzazione di un impianto capace di tali prestazioni risulta largamente fattibile. Infatti nelle zone in cui si può fare assegnamento sul vento si tratta di considerare il numero di ore di presenza, e la sua potenza effettiva corrispondente alla sua velocità in metri o in nodi per secondo.
L’esame del diagramma di resa effettiva degli aerogeneratori, che pone in corrispondenza la potenza del vento con la potenza elettrica generata, rende conto di quanta energia si potrà ottenere. Per esempio l’aerogeneratore Ecap 90 con velocità del vento limitata a 10 mtr/sec è in grado di generare 80 watt. Se la presenza del vento è dell’ordine di dieci ore al giorno saranno disponibili 800 watt per ogni aerogeneratore in servizio. Se i generatori in servizio sono almeno due si potranno accumulare 1600 watt in batteria, cioè almeno la metà della energia occorrente.
La rimanente energia occorrente, ottendendo il sistema che si dirà integrato dall’energia del sole e del vento, si potrà generare con l’uso di 4 pannelli fotovoltaici tipo P 510 di potenza pari a 45 watt considerando l’insolazione diurna di almeno 8 ore.
Se si valutano i costi sia: dei pannelli fotovoltaici, sia delle batterie occorrenti, normalmente in numero di 4 da 12 volt 100 a/h di normale tipo di avviamento e, data la potenza richiesta, dell’inverter, si trova che si tratta di costi molto contenuti. Dato che in una normale abitazione occorre usare energia per riscaldare acqua sanitaria nella misura di almeno 3Kw/ora al giorno, si rende evidente l’opportunità di impiegare un pannello termosolare quale il modello Freewarm di potenza effettiva a pieno sole pari a 1,5 Kw/ora, in grado di produrre acqua calda sanitaria fino a 1000 litri al giorno.
L’uso dei pannelli termosolari oltre a ridurre nettamente il consumo di energia, consente di ridurre nettamente la potenza richiesta all’impianto elettrico che potrà essere limitato a meno di 2 Kw, infatti l’impiego dell’acqua calda riscaldata dal sole permette di poter utilizzare agevolmente anche le macchine lavabianchieria o lavastoviglie il cui consumo di energia diviene in tal modo largamente sostenibile.
Un discorso diverso merita il caso in cui il consumo di energia sia rilevante in quanto esistono, per esempio, condizionatori termici ambientali che possono restare in servizio sia nei mesi estivi sia nei mesi invernali. In tale caso si potrà fare assegnamento ai noti concorsi detti "Diecimila tetti fotovoltaici" che le amministrazioni regionali italiane attuano periodicamente. Si tratta di realizzare un impianto per la produzione di energia elettrica costituito normalmente da pannelli fotovoltaici, ma potranno essere impiegati anche aerogeneratori. La capacità di produzione di energia di detti impianti deve essere tale che l’energia prodotta sia per quanto possibile paragonabile con l’energia complessivamente consumata, in modo che le letture dei contatori corrispondenti al consumo e alla produzione locale che la società fornitrice ENEL, o altro, effettuerà a fine esercizio annuale siano pari, ottenendosi perciò la pari compensazione.
Tale risultato dal punto di vista economico in relazione al dimensionamento dell’impianto è quello ottimale, dato che l’eventuale energia prodotta in eccedenza attualmente non è ricompensabile. Tuttavia si tratta di investire somme relativamente ingenti nell’ordine da cinque a dieci volte quelle occorrenti per gli impianti di uso normale, col beneficio di poter ottenere tramite concorsi regionali il relativo finanziamento che è dell’ordine del 75%.
Nel caso No: 2, il risparmio energetico sarà realizzato con l’uso degli inverter EN-SAVE, oppure ST-EN-AT che possono fornire energia a 220 volt fino a che gli accumulatori risultano carichi, perciò tale risparmio sarà tanto più sensibile quanto più energia sarà prodotto localmente.
Nel criterio del risparmio energetico rientra l’opportunità eventuale di cedere al gestore nazionale l’energia prodotta appositamente (tetti fotovoltaici) oppure quella prodotta in eccesso nel caso siano presenti accumulatori. I nostri speciali convertitori trasferitori ENSAV-DC-AC sono destinati a tale servizio.
Ove occorre garantire un alto grado di affidabilità degli impianti alternativi è indispensabile utilizzare dispositivi che rilevano costantemente I dati relativi allo stato di efficienza delle batterie, per tale applicazione GMD Electronics ha creato appositamente le apparecchiature serie EBT 84/89.
Esistono zone soggette a frequenti scariche atmosferiche (zone cerauniche). In tali zone è indicato di proteggere tutti gli apparati elettrici ed in modo particolare i pannelli fotovoltaici, dalle scariche elettriche di origine atmosferica che sono condotte e captate dai cavi di collegamento per molteplici cause. GMD Electronics ha realizzato appositamente una gamma di dispositivi idonei a tale impiego.

303DC126 – Aerogeneratore

1. Pieno recupero dell’energia posseduta dal vento anche quando spira a velocità ridotta.
2. Energia erogata in Watt in funzione della velocità del vento. (vedi diagramma A).
3. Freno magneto/dinamico da parte del sistema dinamo-batteria per proteggere l’elica dalle forti raffiche del vento.
4. Utilizzazione razionale delle batterie di accumulo per impedirne il deterioramento grazie all’uso di un relè voltometrico.
5. Indicazione dello stato dell’impianto e del servizio tramite led colorati.

	Dinamo ½ Hp 12/24 Vcc (elica 1.5 mt circa) completo di convertitore recuperatore per Aereogeneratori. A richiesta dinamo 600 W
	Erogazione a 12 volt oppure 24 volt a richiesta.
	Realizzazione in struttura leggera (l’apparecchio può essere smontato e trasporto facilmente a mano).
	Installazione immediata per innesto su asta tubolare in ferro di dimensioni pari a 1,5 pollici debitamente fissata: a) su terrazze, b) su tronconi di alberi, c) su tubi metallici uso idraulica infissi nel terreno ed ancorati con tiranti.
	Lo spazio di manovra richiesto per l’uso, risulta simile ad un cilindro di diametro paria metri 2,40 ed altezza pari a metri 2 circa.

fig. 3

Elica in duralluminio (a richiesta elica a passo variabile tipo ECAP 90 per il massimo rendimento). Peso dell’equipaggiamento kg 14 circa. Dispositivo per l’orientamento illimitato verso la direzione del vento con timone di governo e dispositivo meccanico di protezione antibufera. Tutti I dispositivi elettronici di regolazione e comando sono contenuti in unica centralina di dimensioni pari a 20x15x8 cm in PVC a tenuta stagna che può essere fissata a parete detta INV-REG 1. La stessa contiene anche il dispositivo di protezione per la batteria di accumulo. I componenti realizzati in ferro per assicurare la massima durata nel tempo, sono trattati con zincatura elettrolitica.

fig. 4

La figura 4, riporta una scherma tipico di installazione di tutti i componenti per realizzare un impianto generico di illuminazione. I componenti indicati sono:

AEROGENERATORE INNOVATIVO ECAP 500
GMD EL ROMA

Rispondono in pieno alle sollecitazioni elettromeccaniche ed alla corrosione dell’ambiente marino.
MARINER si allinea verso tutte le direzioni del vento. Nel caso di venti forti l’elica resta a velocità limitata grazie all’azione frenante esercitata dalla sua dinamo potente.
E’ dotato di un convertitore elettronico per compiere una serie di funzioni preziose quali:

• Pieno recupero dell’energia posseduta dal vento anche quando spira a velocità ridotta
• Utilizzazione razionale delle batterie di accumulo, grazie all’uso di un relè voltometrico
• Monitoraggio dello stato di servizio con l’uso di led colorati

Corrente erogata in Ampere in funzione della velocità del vento.( vedi diagramma di fig.8)

fig. 9

	SMART POWER viene realizzato in tre versioni di potenza pari a 250-500-1000W. per essere impiegato su pannelli fotovoltaici assemblati in array
	Dimensioni in mm., S.P. 250watt = 165x145x65 – S.P.500watt = 180x165x82 – S.P. 1000watt =245x220x95. Contenitori in alluminio pressi fusi stagni IP55 come fig.10
	Potenza massima di lavoro fino a 1000w
	Tensione massima di ingresso fino a 50 volt
	Corrente massima erogabile mod. 1000w = 45 amp
	Batterie ricaricabili; dal tipo a 6 al tipo a 24 volt di qualunque capacità
	Controllo stato di efficienza con led multicolore

E’ il convertitore ottimale appositamente realizzato per la ricarica di batterie in servizio su Camper Roulottes Bungalows ecc.
Alle funzioni di conversione ottimale e di regolazione della tensione di carica, unisce quelle di gestione del sistema di ricarica di più batterie indipendenti per l’uso di servizi diversi quali: l’illuminazione, gli elettrodomestici o la batteria del motore di avviamento del camper che potrà essere utilizzata anche per l’uso domestico.
Le batterie possono essere ricaricate in modo ciclico: e solo quando la prima sarà perfettamente carica, il sistema di ricarica commuta sulla seconda batteria, che appena diverrà perfettamente carica avverrà la commutazione inversa. Una terza batteria potrà restare costantemente in carica grazie ad una apposita presa.
Il sistema consente la massima utilizzazione della energia fornita dal sole.

SMART POWER CAMPER 100W è realizzato in dimensioni tali, (spessore 2,5 cm), da poter essere installato direttamente sotto i pannelli fotovoltaici incollato installati sul tetto del camper.