Goldenmotor hub testing – 2

Qualche primo risultato parziale, per cominciare, dopo un primo set di test.

Le prove eseguite sono per ora di due tipi: con carico disconnesso e con carico collegato.

Il carico è, per ora e in attesa di collegare un dump load adeguato, una semplice ma funzionale resistenza elettrica da forno (quello passava il convento 😉 ).

Quindi:

  • in assenza di carico, a 337 RPM corrisponde una tensione concatenata Vij pari a circa 33,0 Volt e una tensione continua VDC a valle del ponte di diodi pari a 45 Volt circa
  • in presenza del carico, a 332 RPM corrisponde Vij pari a circa 32,0 Volt e VDC  pari a 43 Volt circa
  • in presenza del carico, a 580 RPM corrisponde Vij pari a circa 57,0 Volt e VDC  pari a 75 Volt circa

Di conseguenza

  • in assenza di carico, la costante del generatore è pari a circa 7,4 RPM/Volt
  • in presenza di carico la costante del generatore è pari a circa 7,7 RPM/Volt

Peraltro non siamo i primi nè gli unici che han pensato a questo utilizzo del motore Goldenmotor: nel relativo forum esistono almeno due discussioni al riguardo (qui e qui).

Nè sembra che la questione della corrente rappresenti un problema:

goldenmotor as wind turbine generator: from the forum

goldenmotor as wind turbine generator: from the forum

In fondo, poi, un video con il test di un hub motor analogo al nostro, con commenti molto interessanti.

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Here we are with some results from our first tests.

We tested the generator with and without a simple load (an oven resistor (37 Ohm), waiting for a more significative dump load)

So thi is what we do know, by now:

  • without load, at 337 RPM line voltage Vij  is 33.0 Volt and DC voltage VDC after a bridge diode rectifier is 45 Volt, more or less
  • with load, at 332 RPM, Vij is 32.0 Volt and VDC  43 Volt more or less
  • with load, at 580 RPM, Vij is 57.0 Volt and VDC  75 Volt more or less

In consequence

  • without load the generator constant value is 7.4 RPM/Volt
  • with load it is equal to 7.7 RPM/Volt

And we are not the first neither the one working on a Goldenmotor hub as a generator. You can see more on Goldenmotor forum (here and here).

Also, current across the generator doesn’t seem to be a problem, as you can see in the above image.

Finally, a video showing some test on an analog hub motor, with some interesting comments.

Goldenmotor hub testing

Abbiamo cominciato i test del generatore installato a Ukomola.
In realtà non è un generatore ma nasce come motore per bicicletta, di potenza 1000W. E non è lo stesso di Ukomola ma una versione un pochino più sofisticata, di medesima potenza (1000W).
Comprato usato con una spesa irrisoria, pronto per essere cannibalizzato!

Avevamo eseguito qualche test già nel giugno 2012 ma, capito che il sistema poteva funzionare, vista la fretta non avevamo approfondito.

Ora, in collaborazione con l’IPSIA Castigliano di Asti siamo intenzionati a rilevare la caratteristica di potenza di questo motore brushless trifase utilizzato come generatore, verificando in primis eventuali pericoli di surriscaldamento del medesimo: casomai ci fossero problemi siamo ancora in tempo per comprare un generatore tradizionale (più costoso).

Per la bisogna sfrutteremo un trapano a colonna come sorgente di potenza in ingresso, e un carico puramente resistivo in uscita, a valle del ponte di diodi.

Goldenmotor hub under test, using it as a generator

Goldenmotor hub under test, using it as a generator

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So we finally started a deep test into our motor hub used as generator, like the one in Ukomola last summer. Ok, it could seem a little bit late to test just 10 month after…but we knew it could work after some simple tests: now we can measure more values, obtaining a performance curve useful for other similar projects, since these kind of brushless motors are not so expensive and simple to tinker with.

We will test how much hot it becomes when under load: we know this could be a bad news for us…but there’s enough time to buy a common generator, and to carry it to Ukomola next summer!

Turbina in kit – DIY turbine – 3

L’assemblaggio della nostra nuova turbina è cominciato! Il kit è assolutamente un passo avanti notevole rispetto alle precedenti realizzazioni, molto più “serio” e professionale. Qualche piccola modifica e poi la struttura metallica appariva così (in una allegra e soleggiata giornata di aprile…) :

VentolONE 4.0 - a quick look to the turbine

VentolONE 4.0 – a quick look to the turbine

VentolONE 4.0 - a quick look to the rotor

VentolONE 4.0 – a quick look to the rotor

Qualche problema in più invece nella realizzazione delle pale. Contavamo e contiamo di utilizzare del polietilene espanso schiumato per via delle sue caratteristiche meccaniche, l’insensibilità agli agenti atmosferici, il basso costo.

Schiuma di polietilene espanso

Per ora tuttavia il taglio a filo caldo ha dato risultati poco positivi: la finitura superficiale è grossolana, e il taglio molto difficoltoso. Dobbiamo studiarci qualcos’altro, che probabilmente esiste dal momento che questa ditta realizza profilati di questo materiale con la tecnica del filo a caldo.

PE foam - hot wire cutting failing

PE foam – hot wire cutting failing

Per contro il taglio di polistirene espanso è molto più semplice, ma le caratteristiche meccaniche lasciano piuttosto a desiderare.

Polistirene espanso (Styrofoam)

Styrofoam hot wire cutted blade

Styrofoam hot wire cutted blade

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As you can see in the above images, we started to mount the VentolONE prototype kit. It looks beautiful!

We had some problems with hot wire cutting, but we aren’t so experienced in this technique: next days we will try again, since this company is able to do (obviously, not in a DIY way!).

Turbina in kit – DIY turbine – 2

Ci siamo quasi, oggi comincia l’assemblaggio dei pezzi che abbiamo fatto tagliare a laser con spesa assolutamente contenuta da questa realtà molto interessante: Lasermio.

P1030953

VentolONe 4.0 – components

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Components arrived yesterday! We are ready to make our first DIY “serious” turbine!

All these parts were laser cutted by Lasermio, a really interesting and cheap way for makers to realize their projects!

Another rendering of VentolONE 4.0

Another rendering of VentolONE 4.0

Turbina in kit – DIY turbine

Manca poco, ormai! Ricordate il progetto di realizzare una turbina in kit commerciabile? Se ne era parlato per la prima volta al ritorno da Zanzibar, qui.
Ebbene, sembra proprio che ci siamo, che sia questione di giorni ormai, il tempo che ci giungano i pezzi fatti tagliare appositamente.

VentolONE 4.0 – kit

Nell’immagine sopra un rendering dell’ottimo lavoro messo in atto dalla nostra new-entry Marco Anfossi.

Non ci stupisce affatto, peraltro, che altri in altri Paesi stiano percorrendo strade analoghe, come Lynxwind che commercializza di già un bellissimo kit negli Stati Uniti (qui la pagina Facebook).

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It’s just a question of a small time! Don’t you remember our project to build (to make, better!) a kit VAWT turbine, just like an IKEA furniture? We talked about here.

Well, we are waiting for the first kit, laser-cutted yesterday!

And, by the way, we found some other people try to do the same, like Lynxwind and it’s beautiful turbine (here their Facebook page). Have a look, the way they realize the blades is very interesting!

Lynxwind vawt turbine

Makers!

Oggi siamo qui, in visita esplorativa! Il prossimo anno, magari, anche noi a esporre?

image

Update
Ci conoscevano gia’! Questi qua, tra gli altri!
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Andrea: “avremmo in mente di produrre una piccola turbina eolica, il progetto e’ nato per Paesi in Via di Sviluppo, ora vorremmo estenderlo qui”
Andrea di Slowd: “aspetta, aspetta, aspetta, vi conosco, ho letto da qualche parte, aspetta…ah si’, il VentolONE!”

…! Godimento!

Update 2 – intriso di polemica e sarcasmo
Aggiungiamo alcune riflessioni relative alla giornata di oggi e alla fiera MakersItaly.
Chi scrive era da un po’ che non usava il treno, e ha scelto il treno in questa occasione per poter riflettere, pensare, godere del viaggio stesso.
Durante il viaggio chi scrive ha avuto modo di toccare con mano, casomai non lo sapessimo gia’, il livello di sfacelo generalizzato in cui si e’ infilato il nostro Paese. Treni in ritardo, viaggi di 250km che richiedono 5 ore (5 ore da Savigliano a Rho Fiera, 250km!) perche’ un bancomat in stazione, dopo un rifacimento costato milioni di euro, si e’ ben pensato di non metterlo, treni luridi fuori e luridi dentro, magari con riscaldamento bloccato. E poi alcuni episodi molto evocativi. Di fianco a me 2 ragazzi cinesi presumibilmente universitari: li osservo, e penso. Quando torneranno in Cina cosa racconteranno del nostro Paese? E torneranno in Italia, dopo, con i “picci” per investire? Credo proprio di no. Il capotreno ci comunica che il treno non ferma a Rho Fiera, strano mi dico, sul sito non era segnalato. Già, Internet in Italia… Scendo allora a Magenta. Magenta e’ in Lombardia. Nella “Regione meglio amministrata d’Italia”, secondo il suo presidente dimissionario. Accidenti! Un degrado diffuso, strutture pericolanti (e pericolose), sporcizia, erbacce e liquami. Certo non e’ Milano Centrale per importanza, mi dico. Eppero’…qui c’e’ da prendersi una malattia solo a respirare! E, ricordate, 3 mesi fa noi si viaggiava in Tanzania in mezzo e insieme a quelli che qui tanta politica chiamano amabilmente “bingo bongo” e “baluba”. Insomma, non ci spaventa certo un po’ di casino, di solito…
Mentre scendiamo dal treno osserviamo il capotreno che fa scendere una coppia di squatter i quali protestano vivacemente perche’ non hanno il biglietto “ma vaffanculo ormai eravamo arrivati”. Li guardo, mi vieto di giudicarli, penso che se riescono ad andare in giro cosi’ conciati, luridi COME il treno (già…) la loro vita non dev’essere stata granché, e anche ora… il treno riparte, il lui continua a protestare, scaglia la bottiglia contro una carrozza. Io sto li’, guardo, un misto di rabbia e di disgusto, alzando gli occhi verso una pensilina liberty transennata perché pericolante. Una signora sta cercando di prendere uno snack da una macchinetta self-bar (installata a cielo aperto…boh, misteri lombardi!). Qualcosa s’e’ inceppato. Non scende nulla. Boh. “Ragazzi, per favore, potreste tirare due calci alla macchinetta, non mi fa scendere nulla”, dice, rivolta ai due squatter. “No, no, non li’, piu’ in basso” continua, trafelata, colta di sorpresa dalla rapidita’ con cui i due si scagliano contro il vetro. La brioche scende, piu’ d’una, la signora prende la sua, altri orgogliosi prelevano dal novello pozzo di S.Patrizio. Io…io sono senza parole. La signora tornera’ stasera dal maritino e lamenterà l’inefficienza dei servizi sociali che permettono che esistano in giro tipi cosi’. Che e’ una vergogna che viaggino sui treni senza biglietto. Che di sicuro si drogano e rovinano i treni stessi. Il maritino annuirà, mangiando una fetta di torta, al cioccolato come la brioche della mogliettina. Squatter gli uni, squatter gli altri, intrisi tutti di quel “familismo amorale” che sembra ormai l’unico destino per questo nostro Paese. Sembra.
A sera, al rientro, passo da Milano Centrale su un treno di cui non si distingue assolutamente il colore, sporco comìè. Gia’, Milano Centrale. Una stazione importante. Nella quale la biglietteria non si trova, non è segnalata se non…di fronte alla biglietteria, che è al piano inferiore. Chiedo lumi a un operatore del servizio informazioni, che sta parlando in inglese maccheronico con una donna di colore stupita che il suo treno sia cosi’ in ritardo (essendo di colore trattasi di bingobongo femmina, del resto non lo sa che questa e’ la Regione meglio amministrata d’Italia?). Finalmente trovo la biglietteria, sgarbatamente indicatami dall’operatore. C’è la coda, stranieri tanti: cosa racconteranno a casa? E torneranno in Italia con i “picci”?
Cerco dunque una obliteratrice. Di 18 linee in cui guardo con relative macchinette UNA sola funziona, e c’è la coda. Di italiani e di stranieri. Cosa racconteranno?
Mi avvio al binario, l’altoparlante richiama l’attenzione ai ritardi sulla linea nel tratto Torino-Novara causa lavori di potenziamento. Strano. L’ultima volta in treno a Milano era stata 7 anni fa, mi pare. C’erano già analoghi problemi di ritardo per potenziamento, mi pare. Chissà che potenza che avrà alla fine dei lavori, sarà una potenza di millemilamilioni di Watt! Nel Piemonte, la regione sorella della regione meglio amministrata d’Italia: sarà la medesima famiglia.
A questo punto mi chiedo, cari concittadini, fino a quando accetteremo tutto ciò? O moriremo di familismo amorale, del tipo “basta che non tocchi a me, e poi chissenefotte”?
E poi: cari amministratori a vario livello, di fronte a simili esempi di scempio umano, quando al 22 del mese guardate la vostra busta paga…non vi vergognate un po’? Chè, come diceva Fra Cristoforo nei Promessi Sposi, “verrà un giorno”…

Oltre la tristezza della Crisi

In questi giorni di pensieri e riflessioni sul proseguimento del nostro progetto, alla ricerca di un equilibrio tra la filosofia “makers”, il desiderio di condivisione, la passione per i contesti africani e le risorse materiali che ovviamente son limitate ci siamo imbattuti di nuovo nella storia di William Kamkwamba, di cui avevamo già parlato qualche anno fa su questo blog.

William Kamkwamba in Wimbe, Kasungu District, Malawi

Il personaggio in questione è un ragazzo proveniente da Kasungu, in Malawi, oggi 25enne, che una decina di anni fa si trova a fronteggiare insieme alla sua famiglia la carestia dovuta alla siccità del 2001. Ciò comporta da subito l’abbandono della scuola che, secondo il modello inglese (il Malawi era una colonia inglese), è a pagamento.

Kasungu landscape

Conscio delle difficoltà del padre a mantenere la famiglia, e determinato a trovare una soluzione, si dedica allo studio da autodidatta nella biblioteca del villaggio, dove colpisce la sua attenzion un libro sulle tecnologie per l’utilizzo dell’energia da fonti rinnovabili e non: parla della possibilità di realizzare una turbina eolica con la quale generare elettricità.

Books and William

Il distretto di Kasungu è una zona abbastanza ventosa: William, colpito dal disegno della una turbina eolica  cerca materiali di recupero per la sua realizzazione: una ventola di un trattore per sorreggere le pale, il telaio di una bicicletta, una dinamo da bicicletta, pali e corde per il traliccio. Con molto ingegno realizza una piccola, minuscola torre eolica che produce 12W. Apparentemente una potenza elettrica misera, con la quale tuttavia può accendere 4 lampadine (le lampade da bicicletta prevedono potenze dell’ordine di 3W).

first windmill

schema di montaggio

La notizia comincia a diffondersi, la gente cominciava a fare la fila per…caricare il cellulare con l’energia prodotta dalla torre eolica.

Sorvoliamo sulla discussione relativa all’utilità di avere un cellulare in un periodo di carestia: è una balla mastodontica l’idea che circola in certi ambienti umanitari nostrani secondo la quale gli africani sono semplici e “puri” e non “inquinabili” con il presunto peggio della modernità: semplicemente sono uomini, sensibili sia alle sirene della pubblicità che alle necessità di comunicare.

Insomma, dopo la prima torre eolica William ne costruisce una nuova, più grande per estrarre più energia dal vento.

William Kamkwamba on the windmill

E poi…poi finisce sul Wall Street Journal, e di lì l’eco della sua impresa si diffonde ovunque, tanto che il libro, pubblicato su Amazon, per lungo tempo è stato molto in alto nella classifica delle vendite (qui la versione originale in inglese, qui l’introduzione e il primo capitolo).

Quella di William è una bella storia da raccontare e per fortuna non è una favola: non si arrende alla difficoltà, cerca soluzioni diverse, fuori da quegli schemi che alla difficoltà hanno condotto (è vero che non piove, ma è altrettanto vero che c’è vento, utilizzabile), vince le critiche dei famigliari e del villaggio (che pensiamo abbiano un peso non indifferente in un contesto rurale africano).
Immaginate, per esempio, quando ha cominciato a tirar su la torre: immaginate le critiche, le risate di scherno, se non addirittura lo sguardo torvo del capo villaggio e degli anziani di fronte a quella che poteva apparire, ai loro occhi, come una stregoneria. Che, se volete, è un po’ quello che accade anche in Italia, purtroppo, di fronte a esperimenti ben più grandi, trattati con lo scetticismo irrazionale o irrazionale entusiasmo propri dell’esoterismo, non della scienza.

Immaginate poi lo stupore nel vedere la lampadina che si accende, la radio che si mette a trasmettere. Cominciano i miglioramenti, il cablaggio di una piccola rete elettrica, l’installazione di batterie e di alcuni punti luce.

turn on the radio!

Also a small TV can be used!

La notizia fa rapidamente il giro del villaggio, poi della regione, poi finisce negli orecchi di qualche mzungu (uomo bianco) di passaggio, e infine il Wall Street Journal.
Di lì il TED, gli studi nella capitale Lilongwe e poi negli Stati Uniti.

Nel seguito i video dei suoi due interventi alle conferenze del TED. Nel primo, del 2007, Chris Anderson conduce l’intervista a questo ragazzino allora 20enne spaesato e confuso dal clamore, dalle luci, dagli applausi.
Nel secondo, del 2009, William appare molto più sicuro di sè e racconta con un filo di umorismo anche l’imbarazzo del primo intervento.

primo intervento al TED, Arusha, 2007

primo intervento al TED, 2009

Ci piace ascoltare le sue parole (o leggere la traduzione 😉 ), percepire la semplicità e la determinazione del suo secondo intervento al TED nel 2009 come pure la sua ingenua schiettezza nel TED di Arusha nel 2007 quando amabilmente afferma

“..I tried and I made it…”          “ci ho provato e l’ho fatto”

quasi stupito degli applausi, come se fosse la cosa più naturale del mondo.

Ci infonde coraggio vedere il coraggio messo in atto di fronte alla prospettiva di cambiamento e miglioramento delle proprie condizioni di vita, in situazioni al limite della disperazione che una carestia può generare: ci infonde coraggio e desiderio di tornare a Ilembula a completare il lavoro cominciato, e anche coraggio e desiderio di andare avanti, nonostante le pesantezze della Crisi, la tristezza per la profonda crisi morale e ideale nel nostro Paese e l’impressione che non ci sia speranza, che si fan sentire anche e soprattutto nel nostro quotidiano, spegnendo spesso un po’ l’ardore e il coraggio di guardare al bello che c’è davanti piuttosto che al grigiore del presente che ci lasciamo alle spalle.

Note finali: qui una intervista a William Kamkwamba su una TV americana.
Le fotografie son tratte dall’album del medesimo su Flickr .
Qui infine il suo blog.

Primi giri della turbina!

Finalmente gira, e gira bene! Puttanis (così l’abbiamo battezzata in onore a Tarcisio 😉 ) gira!

E tutta la gente che osserva stupìta, incuriosita, parlottando a voce bassa ci diverte, inorgoglisce, rasserena: non abbiamo potuto fare tanta opera di trasferimento di know-how, quest’anno e finora, vuoi per il limite di tempo, vuoi per la difficoltà con l’inglese dei locali. Tuttavia la turbina che gira…spiega già molto del nostro intento! E pregustiamo i sorrisi quando (si spera!) si accenderà la lampadina!

Bene! Il primo traguardo è raggiunto!
Ora, domani, collegheremo la trasmissione e il generatore e…incrociamo le dita!

[Post a posteriori:
questo articolo è stato scritto a posteriori per esigenze di connessione
ma datato in sequenza per una maggior semplicità di lettura
per chi fosse arrivato fin qui]

Anemometro, Arduino e 100 possibilità – Arduino, anemometer and possibilities

Abbiamo spedito a don Tarcisio una piccola stazione anemometrica del tutto analoga a quella che stiamo utilizzando per le nostre rilevazioni. Da quando abbiamo cominciato (4 anni fa!) parecchie cose sono cambiate nell’ambito dell’elettronica digitale e dei microcontrollori, in particolare abbiamo visto crescere a dismisura l’utilizzo di schede tipo Arduino, alla quale in special modo ci siamo appassionati data la natura open del progetto stesso.

Ora, nel momento di scegliere quale componentistica utilizzare per l’anemometro da spedire in Tanzania, nell’ottica di realizzare uno strumento solido e facile da utilizzare che non preveda particolari abilità tecniche e viva di vita propria abbiamo analizzato alcune possibili soluzioni e abbiamo pensato di condividerle.

A onor del vero la soluzione che abbiamo fin qui utilizzato presenta un (grave) vizio di fondo che farà inorridire gli elettronici più smaliziati: un po’ per la fretta (si partiva a giorni), un po’ per ignoranza, un po’ perchè di fatto utilizziamo quasi sempre l’alimentazione da rete elettrica, non abbiamo inserito un regolatore di tensione tra pannello solare e batteria.

anemometer data logging: the wrong way

Lo schema necessario è invece quanto segue:

anemometer data logging: the right way

Come si vede la differenza risiede sostanzialmente nella presenza di un regolatore di tensione che rileva l’avvenuta ricarica della batteria e disattiva il collegamento con il pannello, preservando la batteria stessa dal sovraccarico.

Si è trattato pertanto di scegliere la soluzione più semplice ed economica per rilevare i dati di vento a Ukomola dove andremo a installare 2 turbine eoliche.

Nel seguito quindi le nostre elucubrazioni e considerazioni. Nella anemometer – comparison chart potete trovate la tabella comparativa con tutti i link ai rivenditori, in modo che possiate andare direttamente ai negozi online.

Da notare che i prezzi di spedizione son in alcuni casi solamente stimati, e che i prezzi riportati fanno riferimento al 20 febbraio 2012.

Abbiamo analizzato i seguenti casi:

  • Soluzione 1: ri-adattamento del logger attualmente in uso, con aggiunta di un regolatore di carica
  • Soluzione 2: cooking hacks (libelium), con pannello acquistato a parte
  • Soluzione 3: cooking hacks con pannello incluso
  • Soluzione 4: seeedstudio, con shield apposito per Arduino
  • Soluzione 5: Kit Starter Plus 5W

(continua…)

Garage Wind Tunnel !

In una domenica in cui la neve l’ha fatta da padrone nel nostro angolo di Piemonte abbiamo provato a chiarirci un po’ le idee, ancora una volta, circa il motivo delle prestazioni inferiori alle attese del nostro VentolINO.

Mentre fuori una bufera di neve ricopriva progressivamente il VentolONE, al calduccio in garage ci siamo ingegnati di sostituire i cuscinetti originariamente montati sul VentolINO, con quelli che gentilmente la ditta Igus ci ha inviati come campione gratuito.

Prima:               e dopo:

Effettuata la sostituzione si rendeva indispensabile testare la differenza in moto, dal momento che al semplice tatto non si percepiva granchè. Detto – fatto, in quattro e quattr’otto ci siamo realizzati un generatore di vento con tre ventilatori recuperati chissà dove: un risultato tra il goliardico (sarà il periodo carnevalesco!) e l’insulto all’ingegneria, che tuttavia…funziona!

O meglio: genera un flusso accettabile e in grado di mettere in movimento il VentolINO. Il flusso è ovviamente turbolento e non omogeneo, per cui la misura della sua velocità ha l’attendibilità di un righello usato per misurare particelle quantiche…

Posto tuttavia che le condizioni di partenza sono le stesse, abbiamo per lo meno potuto testare qualitativamente la differenza tra il mantenimento dei cuscinetti originari a strisciamento e quelli nuovi a rotolamento. Ebbene, giudicate voi!

Il VentolINO, con i cuscinetti Xiros a rotolamento raggiunge una velocità di picco più che doppia, mediamente (95 giri/min contro 40 giri/min), in un tempo inferiore del 50%, e rallenta fino allo stop definitivo in un tempo doppio. Evidentemente c’è una bella differenza in termini di attrito!

Ora, questa “scoperta” da 1° anno di ingegneria…non significa di certo che il VentolINO con i cuscinetti a rotolamento montati abbia prestazioni doppie : significa solamente che in tal caso le dissipazioni di natura meccanica sono inferiori alla metà!

E ci voleva una domenica di bufera di neve per arrivarci? 😉