Pile Geometriche elettrostatiche!!!!! Cosa ne pensate?

[Guest frallog]

Dunque stavo pensando che in fondo un sistema di diga con acqua raccolta in alto, altro non e' che una pila geometrica. L'energia raccolta infatti vale

Ep = mgh

dove m e' la massa dell'acqua raccolta in alto, g e' l'accelerazione di gravita' ed h e' l'altezza dell'acqua raccolta dalla diga. Ora vale anche:

F = m g

F = - G m M / r^2

dove G e' la costante d'accopiamento della forza gravitazionale M e' la massa della terra e r e' la distanza tra l'oggetto e il centro della terra. Si ha allora:

g = - G M / r^2

per cui sostituendo nella prima equazione si ha:

1) [Ep = - m GM h/r^2] (nota: h << r)

Ora pensiamo ad una separazione di carica elettrica, una negativa su di una sfera metallica ricoperta di dielettrico (in modo che la carica non possa muoversi sulla superficie) e l'altra trasportata su di un fluido di nanostrutture metalliche su cui e' istallata una carica positiva "q".

Allora, in modo del tutto analogo al caso gravitazionale, si ha che isolando una carica diciamo da 1000 coulomb su una grossa sfera diciamo di 10 mt di raggio abbiamo che:

2) [Ep = - q KQ h/r^2]

dove:

q e' la carica di una piccola frazione di Coulomb (q<<Q in modo che anche in presenza di repulsione reciproca del fluido di particelle con carica "q" il meccanismo con le due cariuche q e Q sia stabile). K e' la costante di accoppiamento delle forze elettriche (infinitamente piu' grande del valore della costante di accoppiamento gravitazionale) Q e' la carica isolata di 1000 coulomb, infine h e' l'altezza di cui viene spostato il fluido a carica negativa rispetto alla superficie della sfera (diciamo 1 mt) ed r e' l'altezza rispetto al centro della sfera (diciamo 11 mt). (Nota: h<<r)

In questo modo si potrebbero creare delle dighe "elettriche" con tanto di materiale elettrizzato che viene portato in alto (diciamo di 1 o due metri) rispetto alla superficie della sfera. L'energia viene restituita quando filetti di mircofluido cadono sulle pale (carboceramiche) di una turbina. Questa in effetti e' la parte piu' difficoltosa, in quanto l'impatto con le pale e' davvero durissimo a causa della enorme forza di attrazione.

Abbiamo allora creato una potentissima pila geometrica. In realta' questa pila e' piccola (diciamo circoscritta da un cubo di una cinquantina di metri al massimo) e potentissima. Questa e' una pila da far funzionare in concomitanza con una centrale solare di produzione dell'energia.

Opinioni in merito, soprattutto da Viva l'Italia, sono mooolto gradite.

Regards,

Francesco 8)))

[Guglielmo]

Dunque stavo pensando che in fondo un sistema di diga con acqua raccolta in alto, altro non e' che una pila geometrica. L'energia raccolta infatti vale

Ep = mgh

dove m e' la massa dell'acqua raccolta in alto, g e' l'accelerazione di gravita' ed h e' l'altezza dell'acqua raccolta dalla diga. Ora vale anche:

F = m g

F = - G m M / r^2

dove G e' la costante d'accopiamento della forza gravitazionale M e' la massa della terra e r e' la distanza tra l'oggetto e il centro della terra. Si ha allora:

g = - G M / r^2

per cui sostituendo nella prima equazione si ha:

1) [Ep = - m GM h/r^2] (nota: h << r)

Ora pensiamo ad una separazione di carica elettrica, una negativa su di una sfera metallica ricoperta di dielettrico (in modo che la carica non possa muoversi sulla superficie) e l'altra trasportata su di un fluido di nanostrutture metalliche su cui e' istallata una carica positiva "q".

Allora, in modo del tutto analogo al caso gravitazionale, si ha che isolando una carica diciamo da 1000 coulomb su una grossa sfera diciamo di 10 mt di raggio abbiamo che:

2) [Ep = - q KQ h/r^2]

dove:

q e' la carica di una piccola frazione di Coulomb (q<<Q in modo che anche in presenza di repulsione reciproca del fluido di particelle con carica "q" il meccanismo con le due cariuche q e Q sia stabile). K e' la costante di accoppiamento delle forze elettriche (infinitamente piu' grande del valore della costante di accoppiamento gravitazionale) Q e' la carica isolata di 1000 coulomb, infine h e' l'altezza di cui viene spostato il fluido a carica negativa rispetto alla superficie della sfera (diciamo 1 mt) ed r e' l'altezza rispetto al centro della sfera (diciamo 11 mt). (Nota: h<<r)

In questo modo si potrebbero creare delle dighe "elettriche" con tanto di materiale elettrizzato che viene portato in alto (diciamo di 1 o due metri) rispetto alla superficie della sfera. L'energia viene restituita quando filetti di mircofluido cadono sulle pale (carboceramiche) di una turbina. Questa in effetti e' la parte piu' difficoltosa, in quanto l'impatto con le pale e' davvero durissimo a causa della enorme forza di attrazione.

Abbiamo allora creato una potentissima pila geometrica. In realta' questa pila e' piccola (diciamo circoscritta da un cubo di una cinquantina di metri al massimo) e potentissima. Questa e' una pila da far funzionare in concomitanza con una centrale solare di produzione dell'energia.

Opinioni in merito, soprattutto da Viva l'Italia, sono mooolto gradite.

Regards,

Francesco 8)))

Francesco ....tieni paura di rimanere senza energia per il tuo computer ?

:-P :-P

[Guest frallog]

Francesco ....tieni paura di rimanere senza energia per il tuo computer ?

:-P :-P

Eheheh!

Egregio Guglielmone, considera che oggi l'unico modo di costruire centrali ad energia solare corrisponde ad associarlo ad una centrale convenzionale di pari potenza. Questo perche' la mutevolezza delle condizioni metereologiche in cui su produce l'energia solare non permette di costruire centrali autonome. Invece con una "bella batteria geometrica" il tutto sarebbe accumulato li' per poi essere semplicemente utilizzato in modo omogeneo e uniforme.

Regards,

Francesco 8)))

[Guglielmo]

Eheheh!

Egregio Guglielmone, considera che oggi l'unico modo di costruire centrali ad energia solare corrisponde ad associarlo ad una centrale convenzionale di pari potenza. Questo perche' la mutevolezza delle condizioni metereologiche in cui su produce l'energia solare non permette di costruire centrali autonome. Invece con una "bella batteria geometrica" il tutto sarebbe accumulato li' per poi essere semplicemente utilizzato in modo omogeneo e uniforme.

Regards,

Francesco 8)))

grazie per la tua risposta ..ora ho capito cosa volevi dire sopra

scusa la mia ignoranza ,ma certe volte proprio non capisco nulla di quello che scrivi anche se leggo e rileggo dieci volte....

CIAO

[Guest frallog]

[Calcoli teorici]

Ecco i calcoli necessari a stabilire quanto detto sopra. Abbiamo detto che:

|F_| = - G m M / r^2

implica che:

|g_| = - G M / r^2

e che in questo caso si ha che:

Ep = m g h

vediamo ora il significato di quanto scritto

Ep = In| F_ * dr'_ = In|(r0,r) (-)G m M /r'^2 dr' =

= - G m M In|(r0,r) r'^-2 = G m M [1/r'](r0,r) =

= G m M (1/r - 1/r0) = G m M (r - r0)/(r r0)

ora se r0 =^= r (il che corrisponde a dire che l'accelerazione g e' piu' o meno costante) si ha che:

[Ep =^= (G M / r^2) m h]

dove in questo caso evidentemente, come ipotizzato inizialmente vale:

[g = G M / r^2]

In modo del tutto analogo nel caso elettrostatico si ha che:

[Ep =^= (K Q / r^2) q h = K q Q/r^2 h]

Opinioni in merito rimangono gradite.

Regards,

Francesco 8)))

[Guest frallog]

[Calcoli pratici]

Supponiamo ora di avere un impianto solare da 2000 Mw (2 Gw), che pero' naturalmente produce energia solo durante le ore di sole. Possiamo spalmare quest'energia prodotta in modo semplice, con la pila geometrica precedentemente ipotizzata. Per far questo useremo l'ultima formula scritta in precedenza e cioe':

[Ep =^= K q Q/r^2 h]

Ipotizziamo allora una sfera centrale di raggio pari a 10 metri su cui e' piu' o meno uniformemente spalmata una carica positiva di 10000 Coulomb. Ipotizzeremo poi un fluido che e' carico con carica negativa pari a 100 Coulomb e si trova ad una distanza di circa un metro dalla superficie della sfera. Il fluido fatto di microsfere cariche immerse in un bagno d'olio, tenderebbe a "esplodere" per il semplice fatto che le cariche uguali si respingono, ma la forte carica opposta della sfera centrale lo trattiene nel vaso costrittore dove esso e' depositato. Allora il fluido scende lungo una struttura che e' a mezzo tra una vite di Archimede ed un elica, e qui scarica la sua energia cinetica. Inizialmente il fluido ha energia pari a:

Ep =^= K q Q/r^2 h dove:

K = 8.9874 * 10^9

r = 10m

h = 1m

q = 100 Coulomb

Q = 10000 Coulomb

Allora si ha che:

Ep = 8.9874 * 10^9 * 100 * 10000/10^2 * 1 = 8.9874 * 10^13 Joule

Spalmando questa energia sull'arco di una giornata si ottiene allora un risultato pari a:

Watt = 8.9874 * 10^13 / (3600*24) = 1.0402083 * 10*9 Watt =^ 1000 Mw = 1Gw

Abbiammo cosi' spalmato la potenza dell'impianto solare da due Gw con un Gw di giorno ed un Gw di notte, e lo abbiamo fatto con un impianto eccellente di dimensioni ridottissime, rispetto a quelle che avrebbe un impianto tradizionale ad acqua (idroelettrico).

Opinioni in merito sono gradite.

Regards,

Francesco 8)))

[Guest frallog]

[schema generale e cenni di calcolo per la densita']

Lo schema generale della pila geometrica elettrostatica e' il seguente:

             -----
            |     |
            |  G  |
            |     |
             -----
               |
               |
\--------------|-----------/
 \       q-    |          /
  \    ----|---\-----    /  Nota: la base della vasca si curva 
   \  /  F2|   \     \  /         radialmente, qui l'effetto e'
    \/     |   \F1    \/          rappresentato in modo molto
           P   \                  spigoloso perche' purtroppo non e'
         ----------               possibile disegnarlo altrimenti
        /          \
       /            \
      /              \
     |	              |
     |                |
     |                |
      \              /
       \            /
        \          /
         ----------
             Q+

Q = carica elettrica positiva

q = varica elettrica negativa, del fluido elettrico. Nota q<<Q e' la condizione per cui il fluido riesce ad essere in equilibro stabile nella vasca superiore. Infatti qui si parla di 100 Coulomb per il fluido e di 10000 Coulomb per la sfera.

F1 = flusso discendente che passa attraverso una vite di Archimede che funge da turbina e mette in moto un generatore elettrico G

F2 = flusso ascendente che e' messo in moto da una pompa P

P pompa. Essa e' messa in moto dall'energia presente nelle celle solari esterne, naturalmente solo durante il giorno. Cosi' durante il giorno il flusso ascendente supera quello discendente (la pila cioe' si carica) e vale F2 > F1, mentre durante la notte vale F1 > F2 = 0, in quanto la notte non si riesce ad ottenere energia all'esterno.

G generatore (elettromagnetico)

Vale ora la pena di accennare alla filosofia di fondo che deve essere alla base dei calcoli per ricavare la densita' di carica (e di massa) presente nella vasca superiore. Questo e' un aspetto di particolare importanza perche', contrariamente a una cascata convenzionale in cui le molecole d'acqua nell'invaso in alto si concentrano a causa della gravita', qui invece ci sono cariche di uguale segno che si respingono tra di loro e dunque disporre una certa quantita' di cariche uguali in una vasca e' cosa assai piu' delicata.

Per semplicita' supporremo che la superficie di base della vasca segua il profilo sferico relativo alla sua distanza.

Innanzitutto c'e' la forza attrattiva tra le cariche negative presenti nella vasca e le cariche positive disposte sulla sfera. Essa per la carica dq presente nella vasca e':

|dF_| = - K dq Q/r^2 = - K ro dV Q/r^2

Al tempo stesso c'e' la forza repulsiva delle cariche sottostanti (per il teorema di Gauss valgono solo le cariche sottostanti) all'elemento dq presente nella vasca che vale:

|dF'_| = K dq Sum|(q'<r) q'®/r_qq'^2 =

= K ro dV In|(r0,r) Q'®/r_qq'^2

ora in situazione di equilibrio evidentemente deve essere che:

|dF_|=|dF_'|

per cui:

-K dq Q/r^2 = K dq In|(r0,r) Q'® / r_qq'^2

Ora Q'® = ro(r') dV' per cui da questa equazione si rivava allora che:

-Q/r^2 = In|(0,r) Q'(r')/r' = In|(0,r) ro(r')/r'^2 dV'

ovvero (dV' = r'^2 sen(Te)d(Te)d(fi) ):

-Q/r^2 = In|(0,r) ro(r') dV'/r'^2 = 4*Pi In| (ro(r')/r'^2) r'^2 dr'

ovvero:

[ -Q/r^2 = 4*Pi In|(r0,r) ro(r') dr' ]

Non possiamo svolgere l'integrale in quanto non conosciamo la funzione ro(r') che e' appunto la nostra incognita. Possiamo pero' trasformare l'equazione integrale in un'equazione normale, derivando il tutto rispetto alla variabile r. Notiamo pero' a questo punto una difficolta': r' e' diverso da r, in quanto r' rappresenta la distanza dalle cariche sottostanti mentre r rappresenta la distanza dal centro della sfera. Pero' vale la relazione:

r' = r - r0

dove r0 e' una costante che rappresenta l'altezza della base del contenitore delle cariche. Allora vale anche la relazione:

dr' = dr

per cui:

d/dr = d/dr'.

Dunque in altre parole, derivare rispetto ad r equivale a derivare rispetto ad r'. Si ha allora:

d/dr( -Q/r^2 ) = 4*Pi d/dr ( In|(r0,r) ro(r') dr' ) =

= 4*Pi d/dr' ( In|(r0,r) ro(r') dr' )

da cui, ovviamente, si ricava che:

3 Q/r^3 = 4*Pi ro®

da questa equazione, finalmente, ricaviamo l'equazione finale:

[ro® = 3/4*Pi Q/r^3]

Questa equazione, ***se i calcoli non sono errati (come e' probabile)***, esprime esattamente l'andamento della densita' della carica (ovvero anche della massa) presente nella vasca superiore, in funzione dell'altezza dalla base della vasca stessa.

Alcune notazioni finali.

E' comunque evidente che l'ultimo strato superiore di carica negativa presente nella vasca risente della carica efficace Q-q. Ora in questa condizione esso e' in grado di raggiungere una situazione di equilibrio solo se Q-q > 0 ovvero se Q>q. Molto meglio se Q>>q diciamo almeno di due ordini di grandezza, come per l'apputno si ipotizzato durante questo esempio.

Infine e' ancora evidente che la struttura completa finale deve essere neutra, altrimenti si rischia un serio effetto deleterio per l'ambiente circostante. Per ottenere questo si puo' distribuire una carica negativa q'=Q-q all'esterno, lungo una gabbia metallica che e' disposta "diciamo" a circa trenta metri dall'apparecchiatura interna.

Se la cosa funziona, con un cubo di 125000 m^3, pari ad uno spigolo di 50 metri, abbiamo ottenuto una pila geometrica di una potenza impressionante, una potenza che e' pari a quella di molte cascate con dislivello pari a diverse centinaia di metri ed una portata d'acqua enorme. Questa struttura potentissima e compatta e' di per se' molto adatta ad essere accoppiata alle future centrali ad energia solare, essa rappresenta a tutti gli effetti una vera alternativa a metodi di accoppiamento piu' convenzionali, come ad esempio quelli relativi alla trasformazione di energia elettrica in formato chimico, energia in formato chimico che tra l'altro poi necessiterebbe di essere stoccata in appositi contenitori. In questo senso diremo anche che la struttura qui presentata permette anche di evitare il costosissimo accoppiamento di una centrale solare ad una centrale convenzionale.

Opinioni in merito sono gradite, soprattutto da Viva l'Italia

Regards,

Francesco 8)))