Raccogliere energia dai fiumi dalla fonte alle pianure e quale energia attualmente viene persa
Ruote idrauliche su pontoni per la macinazione del grano esistevano già nel Medioevo. In epoca moderna, le macine furono sostituite da generatori, sempre a titolo sperimentale, utilizzando prototipi, poiché non si ottenne alcun successo. Ciò era, ed è tuttora, dovuto all'elevato costo della trasmissione. Le ruote idrauliche ruotano molto lentamente, mentre i generatori richiedono velocità elevate. Per soddisfare questa esigenza, è necessario installare trasmissioni con un rapporto di trasmissione superiore a mille. Oltre al fatto che tali trasmissioni sprecano molta energia, costano una fortuna. Insieme ai generatori, sono molto pesanti, il che richiede pontoni di dimensioni proporzionalmente grandi.
Pertanto, ha senso costruire le ruote idrauliche stesse come corpi galleggianti per eliminare la necessità di pontoni. In parole povere, come una botte di vino, che galleggia anche quando è vuota.
Anche questo è stato fatto come progetto pilota nel 2012, con i relativi calcoli.
www.wasser-biennale.org/data_all/2012/Luftgeformtes_Wasserrad_Projektbericht.pdf
La Figura 7 a pagina 11 mostra una ruota idraulica galleggiante.
La Figura 15 a pagina 23 mostra il complesso riduttore del generatore.
Il problema è che il peso del generatore e del riduttore deve essere bilanciato dalla coppia della ruota idraulica. Questo risultato è ottenuto nella Figura 7 utilizzando un telaio in acciaio.
Un'elegante soluzione alternativa elimina la necessità di telai in acciaio.
In parole povere: almeno due tamburi con pale galleggianti in tandem si annullano a vicenda la coppia e, invece di azionare i generatori come nel progetto pilota sopra menzionato, azionano pompe a pistoni per acqua ad alta pressione. L'alta pressione significa molta energia rispetto alle dimensioni dei componenti della macchina = risparmio di peso e costi.
Il peso ridotto è importante affinché le ruote idrauliche non sprofondino troppo e non perdano potenza.
L'acqua pressurizzata, di un'intera flottiglia, viene pompata in un tubo di raccolta sulla riva, dove aziona una turbina Pelton. Le turbine Pelton sono i generatori di energia più efficienti e anche i più convenienti.
.. Se le ruote galleggianti incontrano alberi i tamburi semplicemente rotolano sopra di essi.
La flottiglia di ruote idrauliche galleggianti può essere integrata da ruote di mulini sulla riva del fiume, che azionano anche pompe ad alta pressione. Anche le turbine eoliche vicine possono azionare pompe al posto dei generatori.
Per evitare che la sabbia presente nell'acqua danneggi le pale delle turbine, l'acqua può essere filtrata prima di raggiungere le pompe, attraverso un filtro a ciclone o un setaccio fine. Questa filtrazione è possibile grazie al ridotto volume d'acqua.
In alternativa, i sistemi possono essere azionati anche in circuito chiuso, anche con protezione antigelo.
La prima immagine mostra due ruote idrauliche galleggianti in configurazione tandem per corsi d'acqua stretti.
La seconda immagine mostra una configurazione tridem con tre ruote idrauliche galleggianti. La ruota anteriore non ostruisce il flusso delle due ruote idrauliche galleggianti posteriori.


Fotovoltaica in aggiunta
Poiché le idropulitrici a batteria sono a basso costo, ha senso aggiunger pannelli solari. Se i pannelli solari devono essere puliti viene fatto con le idropulitrici.

I vantaggi economici dell'energia recuperata utilizzando una pompa a pistoni e una turbina Pelton sono già stati calcolati dall'Università Tecnica di Dresda.
I vantaggi economici dell'energia recuperata utilizzando pompe a pistoni e una turbina Pelton sono già stati calcolati dall'Università Tecnica di Dresda.
Nel pdf il movimento rotatorio proviene da una ruota da mulino alla riva del fioume. Che la ruota idraulica sia gelleggiante non fa differenza. Il progetto descritto nel PDF include un recipiente a pressione per uniformare il flusso d'acqua pulsante. Possiamo farne a meno, poiché i picchi di pressione scompaiono con le quantità di pistoni. Questo è dimostrato dalle idropulitrici di tutti i produttori, che hanno solo tre pistoni e forniscono un getto d'acqua uniforme.
Per il Mar Baltico con la marea

Nel Mare dei Wadden, la profondità dell'acqua cambia drasticamente con le maree: durante l'alta marea, l'acqua allaga le vaste distese fangose, mentre con la bassa marea si ritira, La differenza di livello dell'acqua varia considerevolmente a seconda della posizione, ma di solito è compresa tra 2 e 5 metri. Le maree hanno un ciclo di circa 12,5 ore (6 ore di alta marea, 6 ore di bassa marea), influenzato non solo dalla luna ma anche dal vento, che può alterare significativamente la profondità.
Per l'attuale tecnologia che utilizza turbine sottomarine ci vuole profonditáche il Wadddennon ha.. La soluzione sono ruote galleggianti che azionano una turbina Pelton centrale tramite pompe a pistoni. L'acqua pressurizzata circola in un circuito chiuso per evitare che le alghe ostruiscano le tubazioni nel tempo. Per il ritorno dell'acqua ai cilindri vengono utilizzate pompe centrifughe..
Lascio a voi stimare la quantità di energia che può essere raccolta dal Mare del Nord quando milioni di ruote idrauliche girano. Quando la marea cambia, c'è un breve periodo di assenza di energia. Questo vuoto energetico può essere colmato dalle batterie, garantendo un'alimentazione elettrica affidabile e continua.
Pompe a calore
I fiumi offrono un enorme potenziale per le pompe di calore. Le pompe di calore richiedono uno scambiatore di calore. Questo può essere immerso nel fiume e l'acqua viene pompata avanti e indietro tramite pompe centrifughe (che richiedono elettricità), oppure può essere pompata avanti e indietro verso un accumulatore di calore nell'edificio tramite ruote idrauliche galleggianti. Poiché la pompa di calore richiede elettricità, parte di questa può essere fornita da una turbina Pelton. Se l'acqua è ad alta pressione, può essere pompata all'accumulatore di calore da una distanza considerevole, attraverso condotte fognarie o in profondità nel sottosuolo, dove assorbe ulteriore calore.
Ecologia nella sua forma più pura
Unico tra le macchine idroelettriche: mentre le turbine eoliche contengono una grande quantità di plastica, spesso realizzata in legno di balsa raccolto nelle foreste pluviali tropicali, e dopo 20 anni vengono completamente demolite, i "barili" galleggianti possono essere realizzati in parte con legno locale. Il legno dura a lungo in acqua. iI larice, ad esempio, può durare centinaia di anni. Oltre al legno, viene utilizzato anche l'acciaio. Persino le guarnizioni delle pompe possono essere realizzate in pelle anziché in plastica. La pelle ha dimostrato la sua efficacia fin dall'inizio del millennio nei nostri spaccalegna e nelle presse per la forgiatura dei coltellinai.
Non vengono generati campi elettromagnetici né dai cavi né dai generatori stessi. Le trote e altri pesci hanno una molecola di ferro nel cervello che li aiuta a orientarsi utilizzando il campo magnetico terrestre. Questo orientamento viene disturbato dai campi elettromagnetici. Pertanto, è probabile che ci siano pesci che localizzano le loro prede utilizzando il campo magnetico.
Ulteriori critiche alle turbine sottomarine come l'Energyfish:
Il suono si propaga bene nell'acqua. I generatori producono un rumore costante, insolito per la natura. Rrumori come quelli dei pattinatori sul ghiaccio e di attività simili, sono stressanti e disturbano l'accoppiamento e la migrazione dei pesci. In inverno, questo rumore può persino essere fatale, poiché i pesci non possono rimanere in aree in cui temono i predatori. L'Energyfish, una turbina subacquea in Germania ha la forma di un grande pesce predatore e potrebbe essere percepito come una minaccia. Le turbine creano turbolenza nell'acqua, causando confusione per l'organo della linea laterale dei pesci.
Nessuna microplastica viene rilasciata in acqua a causa dell'abrasione della sabbia.
Le ruote idrauliche a rotazione lenta non rappresentano un pericolo per pesci, anatre o altri uccelli.
Condizioni di flusso diverse non richiedono una pompa appositamente adattata.
Spostando il punto di ancoraggio dell'asta del pistone lungo l'albero motore, è possibile regolare la pressione e la portata.

Un compromesso a un prezzo ragionevole
È davvero necessario che tutto abbia la massima efficienza a scapito del prezzo? I produttori di turbine Pelton devono rispettare le specifiche dei loro clienti. La massima efficienza è la richiesta prevalente. Tuttavia, la prevalenza raramente supera i 400 metri e, a queste pressioni, le tubazioni non devono avere uno spessore esagerato. I produttori di idropulitrici la pensano diversamente. Le idropulitrici per uso domestico hanno generalmente una pressione di 150 bar e una portata di 10 litri al minuto. Per rendere il tubo flessibile di mandata economico e maneggevole, ha un diametro interno massimo di 8 mm, solitamente inferiore. Alla portata sopra menzionata, indipendentemente dalla pressione, e con un diametro interno di 8 mm, perde 13,45 bar. Questo equivale al 9%. Se l'idropulitrice funzionasse a soli 75 bar, la perdita sarebbe del 18%. Conviene lavorare a alta pressione.
Proposta per una ruota galleggiante economica
Abbiamo escluso la possibilità di realizzare una botte gallegiante in lamiera di acciaio inossidabile. Mantenerne la forma richiederebbe un certo spessore delle pareti e saldature lunghe diversi metri sarebbero economicamente proibitive. Nostra soluzine:Tubi da stufa disponibili in commercio con diametri ben superiori a 250 mm sono facilmente reperibili in acciaio inossidabile, a partire da uno spessore di 1 mm. Sono.disponibili in AISI 304 e, per applicazioni in acqua salata, AISI 316. Grazie alla rotondità dei tubi, possono essere facilmente sigillati a tenuta stagna con tappi in alluminio. L'immagine mostra una ruota idraulica realizzata in questo modo.

Turbine Pelton fatte economiche in serie
Quando l'acqua proviene dalle ruote idrauliche galleggianti, si raggiunge la pressione desiderata, fondamentale per la velocità di rotazione della ruota della turbina. Questo è anche il motivo per cui le turbine Pelton di piccole dimensioni, fino a pochi kWh, sono disponibili solo per pressioni fino a 35 bar. Oltre alla pressione dell'acqua, la velocità di rotazione dipende dal diametro della girante. Maggiore è il diametro a una data pressione, più lenta è la rotazione, e viceversa. . Un altro motivo per cui le turbine di piccole dimensioni non sono disponibili per pressioni oltre 35 bar più elevate risiede nel mercato non resitstene. Il mercato delle turbine di piccole dimensioni è costituito da pascoli alpini e condotte di acqua potabile che scendono lungo i pendii montuosi, dove non sono previsti salti superiori a 350 m.
Le turbine che utilizziamo, con pressioni superiori a 100 bar, richiedono giranti di grande diametro.
Una girante di grande diametro determina una grande massa del volano, importante per mantenere una frequenza costante.
Il grande vantaggio delle turbine Pelton
Le turbine Pelton non sono solo le più convenienti tra tutte le turbine idroelettriche, ma vantano anche la massima efficienza. Offrono inoltre elevate velocità di rotazione, fino a 3000 giri/min. Maggiore è la velocità di rotazione, più piccolo e meno costoso è il generatore. Le turbine Pelton sono facili e precise da controllare, producendo una corrente sinusoidale pulita a frequenza costante, consentendo l'immissione diretta dell'elettricità in rete. Sono inoltre tolleranti alle fluttuazioni di portata e alle variazioni di pressione rispetto ai valori target.
Longevità delle turbine Pelton
Le turbine Pelton funzionano in modo affidabile con bassi costi di manutenzione per oltre 100 anni. Questo vale anche per le pompe a pistoni . Se queste macchine dovessero essere rottamate, vengono semplicemente fuse e non costituiscono rifiuti pericolosi.
Quanto può durare un impianto?
Le turbine Pelton funzionano da oltre 100 anni. ..
Ruote galleggianti in combinazione con una turbina idrocinetica, blu nella foto

Le ruote galleggianti rappresentano la soluzione migliore per sfruttare l'energia proveniente dal centro e dalla superficie del fiume dove la corrente è più forte. Per estrarre energia anche dalle profondità del fiume, è possibile sospendere sotto i tamburi galleggianti una turbina idrocinetica (in blu nell'immagine). Si tratta essenzialmente di un'elica simile ad un'elica navale, ma con numerose pale per una bassa velocità di rotazione ed evitare di uccidere i pesci. A differenza delle tipiche turbine idrocinetiche, che azionano un generatore, questa turbina utilizza una pompa a pistoni economica.
Nessuna rinuncia di corrente per il ripristino delle centrali idroelettriche fluviali
Domanda ad IA: Normative UE sul ripristino dei fiumi
L'UE impone il ripristino dei fiumi come obiettivo, in particolare attraverso la Legge UE sul Ripristino della Natura, che mira a riportare 25.000 chilometri di fiumi al loro stato naturale e a consentirne il libero scorrimento entro il 2030. Esiste un obbligo a livello UE di raggiungere un "buono stato" per i corpi idrici, con il divieto di deterioramento e l'obbligo di miglioramento attraverso il ripristino e la rinaturalizzazione. Le misure di ripristino includono la rimozione delle dighe, la creazione di più spazio per il fiume, la riduzione dell'inquinamento e la creazione di rifugi come le lanche.
Altra domanda ad AI: Chi è responsabile del ripristino dei fiumi nell'UE?
La responsabilità del ripristino dei fiumi spetta sia all'Unione Europea che agli Stati membri e alle loro autorità regionali o nazionali. L'UE definisce il quadro giuridico, come la Legge sul Ripristino della Natura, e gli Stati membri sono responsabili dell'attuazione concreta delle misure a livello nazionale.
Quindi non solo a livello nazionale ma anche regionale.
La componente militare
: le turbine eoliche sono un bersaglio per l'artiglieria e persino piccoli droni possono ridurle in pezzi. Anche le turbine idrauliche galleggianti possono essere distrutte dai droni, singolarmente, ma non l'intera flottiglia Le turbine Pelton possono essere nascoste affondandole nel terreno. Inoltre, le ruote galleggianti sono poco costose e anche i droni costano qualcosa al nemico.
Il più grande svantaggio delle dighe, che non viene discusso
il calcestruzzo dura 100 anni, spesso considerevolmente di più o anche di meno. Dipende da molti fattori. Se le dighe sono significativamente più spesse del necessario, se sono soggette a sollecitazioni alternate dovute a livelli d'acqua fortemente fluttuanti.
Anche se tutte le dighe vengono ispezionate regolarmente, ciò non garantisce che non cedano. Cosa succede se una diga cede? Chi ne è responsabile? I tecnici possono misurare minime variazioni geometriche nella struttura della diga, ma non hanno alcuna conoscenza del calcestruzzo. Data l'età delle dighe e ciò che l'intelligenza artificiale dice sulla longevità del calcestruzzo, misure preventive sarebbero lo smantellamento delle dighe e la rinaturalizzazione del corso d'acqua, ripristinando così gli habitat per i pesci in via di estinzione. Anche un terremoto di lieve entità potrebbe innescare lo sgretolamento del calcestruzzo invecchiato. Il calcestruzzo utilizzato quando furono costruite le dighe aveva la stessa qualità di oggi?
Nessuno dovrebbe poter dire di non saperlo, perché il fatto che il calcestruzzo duri 100 anni è una prassi standard nella tecnologia delle dighe, .
Quindi, le grandi dighe sulle Alpi, e non solo lì, ma in tutta Europa, sono pronte per la demolizione.
La domanda è: quanta energia, con le conseguenti emissioni di CO2, è necessaria per la demolizione e la ricostruzione? Dove andrà a finire il materiale di demolizione? Da dove verrà l'energia per ricostruire le dighe? Da dove verrà l'elettricità quando la domanda di elettricità aumenterà durante il periodo di demolizione e ricostruzione a causa delle auto elettriche, delle pompe di calore e dei computer dotati di intelligenza artificiale?