DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un dispositivo atto a produrre energia elettrica a basso costo, che sfrutta la differenza di temperatura fra l acqua riscaldata da almeno uno stagno solare galleggiante sulla superficie del mare e l acqua più fredda del mare stesso. Scopo principale della presente invenzione è, dunque, quello di fornire un dispositivo capace di produrre energia elettrica a costi enormemente minori rispetto a quelli dell’ energia prodotta con combustibili fossili (petrolio, gas, carbone,...) o con combustibili nucleari. Con questo dispositivo non si ha alcun tipo di inquinamento, né aumento di C02 nell’ atmosfera, né scorie radioattive da smaltire. Un altro scopo della presente invenzione è quello di descrivere un dispositivo capace di produrre energia elettrica che risulti di semplice realizzazione, in modo da facilitare la produzione di energia elettrica da questa fonte rinnovabile su larga scala, e ricoprire quindi gran parte del fabbisogno nazionale. Questi ed altri scopi, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti dal seguente dispositivo, comprendente almeno una superficie capace di assorbire i raggi solari e trasformarli in energia termica (ad esempio una superficie nera) posizionata in mare, almeno un fluido (ad esempio acqua) riscaldato dalla predetta superficie, isolamenti termici sotto la superfìcie assorbente e sopra il fluido. L’ isolamento superiore deve essere trasparente ai raggi del sole, in modo da farli penetrare nello stagno, ma riflettente ai raggi termici infrarossi, in modo da trattenere più calore possibile all’ interno dello stagno e quindi del fluido. Lo stagno quindi produce acqua a circa 60 - 95 °C. La differenza di temperatura fra l acqua uscente dallo stagno solare e P acqua del mare viene sfruttata per azionare un ciclo Rankine a fluido frigorifero. Tale tipo di fluido, infatti, evapora a basse temperature (quella di uscita dell’ acqua dallo stagno solare) ed aziona una turbina. Il vapore del fluido frigorifero che esce dalla turbina viene poi raffreddato in uno scambiatore di calore (condensatore) dall’ acqua di mare e ritorna alla pompa che lo comprime e lo invia all’ evaporatore, in un ciclo chiuso. Al posto del ciclo Rankine con fluido frigorifero è possibile usare una qualsiasi macchina motrice che possa sfruttare la piccola differenza di temperatura e le grandi portate ottenibili da questo tipo di impianti, ad esempio un motore Stirling appositamente progettato. Un grande vantaggio del dispositivo in questione ,rispetto ai metodi conosciuti di estrazione di energia elettrica è che, utilizzando grandi superfici marine assorbenti i raggi solari, non si occupa il territorio e si contengono enormemente i costi di impianto e il costo del Kilowattora prodotto. Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione attualmente preferiti, illustrati a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, nei quali: la figura 1 illustra schematicamente il dispositivo “stagno solare marino atto alla produzione di energia elettrica a basso costo”, secondo la presente invenzione, che è formato da almeno una superficie che assorbe i raggi solari A, posizionata sulla superficie del mare, da almeno un fluido (ad esempio acqua) B che assorbe il calore prodotto dalla superficie A, e da almeno una macchina motrice D azionata dalla differenza di temperatura fra il fluido B e l’ acqua del mare C, accoppiata ad almeno un generatore di corrente elettrica E. La figura 2 mostra un esempio di realizzazione con stagno solare marino composto da un galleggiante perimetrale (1), di sufficiente altezza in modo da proteggere lo stagno dall’ ingresso dell’ acqua portata dalle onde, e diviso in vari settori in modo da permettere il galleggiamento della struttura anche in caso di rottura di uno o più parti dello stesso. Sono presenti altri settori pieni d’ aria al di sotto dello stagno solare (2), anche questi divisi in varie parti, che fungono sia da galleggianti che da isolanti termici. Al di sopra dei galleggianti (2) c’è uno strato di materiale isolante termico (3), e fissata al dì sopra di questo esiste una superfìcie assorbente i raggi solari (4), ad esempio un telo di plastica o gomma nera resistente agli ultravioletti. Sopra la superficie assorbente (4) c’è uno strato d’ acqua (5), che viene riscaldata. Sono presenti poi uno o più strati isolanti termici e trasparenti ai raggi solari (6), ad esempio plastiche trasparenti resistenti agli ultravioletti. Lo stagno è ancorato al fondo marino da cavi o catene laschi (7), fissati a zavorre (8). Sono presenti anche alcuni incavi (9) su tutto il perimetro dello stagno solare, atti allo scolo dell’ acqua portata dalle onde e della pioggia, che si potrebbe altrimenti accumulare al di sopra dello strato più esterno di isolamento trasparente. Al fine di mantenere la distanza fra lo strato assorbente (4) ed i vari strati isolanti trasparenti superiori (6), date le grandi dimensioni dello stagno solare, si possono prevedere dei distanziali (10). Tali distanziali (10) possono fùngere anche da pareti del percorso nel muovere l' acqua da scaldre come risulterà più chiaramente dalla figura 3. La figura 3 mostra un esempio di realizzazione con stagno solare marino visto in pianta, in cui l acqua, spinta da una pompa (1), percorre un lungo tragitto sulla superficie assorbente e quindi si scalda molto. Al fine di allungare il percorso dell’ acqua sono stati creati dei setti divisori (2) sulla superficie assorbente tali da costringere il flusso d’ acqua a toccare tutta la superficie assorbente prima di uscire dallo stagno solare. Tali setti divisori (2) del disegno 3 possono anche essere i distanziali (10) del disegno 2. L’ acqua calda in uscita dallo stagno solare viene immagazzinata in un serbatoio (3) con pareti isolate termicamente (10). Tale serbatoio può essere posto in mare o sulla terraferma. La pompa (1) entra in azione facendo circolare l acqua nello stagno solare solo quando la temperatura dell’ acqua in uscita dallo stagno è maggiore di quella presente nel serbatoio caldo (3). A tale scopo la pompa (1 ) è controllata da due sensori di temperatura (12) e (13). Il ricircolo dell’ acqua nello stagno solare si deve fermare durante la notte, e P acqua nello stagno si scaricherà per gravità dentro al serbatotio (3). La pompa (1) può essere azionata anche direttamente da pannelli solari fotovoltaici privi di batterie di accumulo, che produrrebbero automaticamente P effetto di fermarla durante la notte. All’ interno del serbatoio (3), che fùnge anche da scambiatore di calore, c’è una serpentina (4) con all’ interno un fluido frigorifero da vaporizzare, il quale evapora a temperature di 60 - 80 °C. Il fluido vaporizzato passa nella turbina a vapore (5), accoppiata con il generatore di corrente elettrica (11). Il vapore di fluido frigorifero in uscita dalla turbina passa nella serpentina (8), sita in un’ altro scambiatore di calore (6). Tale scambiatore è alimentato con acqua di mare (fredda) tramite la pompa (9). Il fluido frigorifero quindi ritorna allo stato liquido e viene spinto dalla pompa (7) all’ interno del serbatoio caldo (3), per ricominciare il ciclo. Sia il serbatoio freddo (6) sia i componenti del ciclo Rankine con fluido frigorifero possono essere posizionati in mare o sulla terraferma. Lo stagno solare, in questo caso, serve a scaldare P acqua nel serbatoio (3) a servizio del ciclo Rankine con fluido frigorifero. La figura 4 mostra un esempio di realizzazione con stagno solare marino visto in pianta, in cui P acqua, spinta da una pompa (1), percorre un lungo tragitto sulla superfìcie assorbente e quindi si scalda molto. Al fine di allungare il percorso dell’ acqua sono stati creati dei setti divisori (2) sulla superficie assorbente tali da costringere il flusso ' acqua a toccare tutta la superficie assorbente prima di uscire dallo stagno solare. L’ acqua calda in uscita dallo stagno solare viene immagazzinata in un serbatoio (3) con pareti isolate termicamente (4) poste su tutti i lati tranne il Iato (5), il quale è realizzato con un parete ad alta conduttività termica che lo separa da un motore Stirling (6). La pompa (9) spinge acqua di mare (fredda) all’ interno del serbatoio o scambiatore di calore (8), il quale raffredda l altra parte del motore Stirling (7). Sia il serbatoio (3) che il motore Stirling (6) che il serbatoio (8) possono essere posizionati in mare o sulla terraferma. Anche in questo caso la pompa (1) entra in azione facendo circolare l acqua nello stagno solare solo quando la temperatura dell’ acqua in uscita dallo stagno è maggiore di quella presente nel serbatoio caldo (3). A tale scopo la pompa (1) è controllata da due sensori di temperatura (10) e (11). Il ricircolo dell’ acqua nello stagno solare si deve fermare durante la notte, e P acqua nello stagno si scaricherà per gravità dentro al serbatoio (3). La pompa ( 1 ) può essere azionata anche direttamente da pannelli solari fotovoltaici privi di batterie di accumulo, che produrrebbero automaticamente P effetto di fermarla durante la notte. Lo stagno solare, in questo caso, sene a scaldare P acqua nel serbatoio (3) a servizio del motore Stirling, il quale funziona sfruttando la differenza di temperatura fra P acqua del serbatoio caldo e P acqua di mare, più fredda. La figura 5 mostra un esempio di realizzazione con stagno solare marino (6) composto da un galleggiante perimetrale (1), al quale, su un lato, sono connessi dei cavi e/o uno schermo riflettente i raggi solari (2), mantenuto in posizione approssimativamente verticale da elementi chiusi (3) e riempiti di gas più leggero dell’ aria (4). In questo modo, lo schermo riflettente (2), aumenta P irraggiamento solare (5) sullo stagno (6), aumentando P efficienza e la potenza prodotta da tutto il sistema. Lo stagno è mantenuto in posizione da alcuni cavi o catene (7) collegati a zavorre (8). La figura 6 mostra un esempio di realizzazione con stagno solare marino composto da varie sacche in plastica trasparente ed isolante termicamente sopra (1), uno strato d’ aria che fùnge da isolante (2), P acqua (3), una superficie assorbente i raggi solari (4) e delle parti gonfiabili sottostanti, piene d’ aria che funge da isolante (6). Le varie sacche sono collegate da tubazioni isolate termicamente (5), in serie, in parallelo, o in serie-parallelo. The present invention relates to a device suitable for producing low-cost electricity, which exploits the temperature difference between the water heated by at least one solar pond floating on the surface of the sea and the water that is colder than the sea itself. The main purpose of the present invention is, therefore, to provide a device capable of producing electricity at enormously lower costs than those of energy produced with fossil fuels (oil, gas, coal, ...) or with nuclear fuels. With this device there is no type of pollution, no increase in CO2 in the atmosphere, nor radioactive waste to be disposed of. Another object of the present invention is to describe a device capable of producing electrical energy which is simple to manufacture, so as to facilitate the production of electrical energy from this renewable source on a large scale, and therefore cover a large part of the national requirement. These and other purposes, which will appear better later, are achieved by the following device, comprising at least one surface capable of absorbing the sun's rays and transforming them into thermal energy (for example a black surface) positioned in the sea, at least one fluid (for example water ) heated by the aforesaid surface, thermal insulation under the absorbent surface and above the fluid. The upper insulation must be transparent to the sun's rays, so as to make them penetrate the pond, but reflective to infrared thermal rays, so as to retain as much heat as possible inside the pond and therefore the fluid. The pond therefore produces water at about 60 - 95 ° C. The difference in temperature between the water leaving the solar pond and the sea water is exploited to drive a Rankine cycle with refrigerant fluid. This type of fluid, in fact, evaporates at low temperatures (that of the water leaving the solar pond) and drives a turbine. The vapor of the refrigerant fluid that comes out of the turbine is then cooled in a heat exchanger (condenser) by sea water and returns to the pump which compresses it and sends it to the evaporator, in a closed cycle. Instead of the Rankine cycle with refrigerant fluid, it is possible to use any driving machine that can exploit the small temperature difference and the large flow rates obtainable from this type of system, for example a specially designed Stirling engine. A great advantage of the device in question, compared to the known methods of extracting electricity is that, by using large marine surfaces absorbing the sun's rays, the territory is not occupied and the installation costs and the cost of the Kilowatt hour produced are enormously reduced. Further aspects and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description of some of its currently preferred embodiments, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates the marine solar pond device suitable for manufacturing of low cost electricity ", according to the present invention, which is formed by at least one surface that absorbs the sun's rays A, positioned on the surface of the sea, by at least one fluid (for example water) B that absorbs the heat produced by the surface A, and by at least one driving machine D driven by the temperature difference between the fluid B and the sea water C, coupled to at least one electric current generator E. Figure 2 shows an example of construction with a marine solar pond consisting of a perimeter float (1), of sufficient height to protect the pond from the ingress of water carried by the waves, and divided into various sectors in order to allow the floating of the structure even in case of breakage of one or more parts of it. There are other air-filled sectors below the solar pond (2), also divided into various parts, which act as both floats and thermal insulators. Above the floats (2) there is a layer of thermal insulating material (3), and fixed above this there is a surface absorbing the sun's rays (4), for example a sheet of plastic or black rubber resistant to ultraviolet. Above the absorbent surface (4) there is a layer of water (5), which is heated. There are also one or more thermal insulating layers transparent to sunlight (6), for example transparent plastics resistant to ultraviolet rays. The pond is anchored to the seabed by loose cables or chains (7), fixed to ballast (8). There are also some recesses (9) along the entire perimeter of the solar pond, suitable for draining the water carried by the waves and rain, which could otherwise accumulate above the outermost layer of transparent insulation. In order to maintain the distance between the absorbent layer (4) and the various upper transparent insulating layers (6), given the large dimensions of the solar pond, spacers (10) can be provided. These spacers (10) can also act as walls of the path in moving the water to be heated as it will be clearer from figure 3. Figure 3 shows an example of realization with a marine solar pond seen in plan, in which the water, pushed by a pump (1) runs a long way on the absorbent surface and therefore gets very hot. In order to lengthen the path of the water, dividers (2) have been created on the absorbent surface such as to force the flow of water to touch the entire absorbent surface before exiting the solar pond. These dividers (2) of drawing 3 can also be the spacers (10) of drawing 2. The hot water leaving the solar pond is stored in a tank (3) with thermally insulated walls (10). Such a tank can be placed in the sea or on land. The pump (1) comes into action by circulating the water in the solar pond only when the temperature of the water leaving the pond is higher than that present in the hot tank (3). For this purpose, the pump (1) is controlled by two temperature sensors (12) and (13). The recirculation of water in the solar pond must stop during the night, and the water in the pond will drain by gravity into the reservoir (3). The pump (1) can also be operated directly by photovoltaic solar panels without storage batteries, which would automatically produce the effect of stopping it during the night. Inside the tank (3), which also acts as a heat exchanger, there is a coil (4) with a refrigerant fluid inside to be vaporized, which evaporates at temperatures of 60 - 80 ° C. The vaporized fluid passes into the steam turbine (5), coupled with the electric current generator (11). The refrigerant vapor leaving the turbine passes into the coil (8), located in another heat exchanger (6). This exchanger is fed with sea water (cold) by means of the pump (9). The refrigerant fluid then returns to the liquid state and is pushed by the pump (7) into the hot tank (3), to restart the cycle. Both the cold tank (6) and the components of the Rankine cycle with refrigerant fluid can be positioned at sea or on land. In this case, the solar pond is used to heat the water in the tank (3) serving the Rankine cycle with refrigerant fluid. Figure 4 shows an example of an embodiment with a marine solar pond seen in plan, in which the water, pushed by a pump (1), travels a long way on the absorbent surface and therefore becomes very hot. In order to lengthen the path of the water, dividers (2) were created on the absorbent surface such as to force the flow of water to touch the entire absorbent surface before exiting the solar pond. The hot water leaving the solar pond is stored in a tank (3) with thermally insulated walls (4) placed on all sides except the side (5), which is made with a high thermal conductivity wall that separates it. from a Stirling engine (6). The pump (9) pushes sea water (cold) into the tank or heat exchanger (8), which cools the other part of the Stirling engine (7). Both the tank (3) and the Stirling engine (6) and the tank (8) can be positioned at sea or on land. Also in this case the pump (1) comes into action by circulating the water in the solar pond only when the temperature of the water leaving the pond is higher than that present in the hot tank (3). For this purpose, the pump (1) is controlled by two temperature sensors (10) and (11). The recirculation of water in the solar pond must stop during the night, and the water in the pond will drain by gravity into the tank (3). The pump (1) can also be operated directly by photovoltaic solar panels without storage batteries, which would automatically produce the effect of stopping it during the night. In this case, the solar pond heats the water in the tank (3) serving the Stirling engine, which works by exploiting the difference in temperature between the water in the hot tank and the colder sea water. Figure 5 shows an example of construction with a marine solar pond (6) consisting of a perimeter float (1), to which, on one side, cables and / or a screen reflecting the sun's rays (2) are connected, kept in approximately vertical position by closed elements (3) and filled with gas lighter than air (4). In this way, the reflecting screen (2) increases the solar radiation (5) on the pond (6), increasing the efficiency and the power produced by the whole system. The tin is held in place by some cables or chains (7) connected to ballasts (8). Figure 6 shows an example of realization with marine solar pond composed of various bags in transparent plastic and thermally insulating above (1), a layer of air which acts as an insulator (2), water (3), an absorbent surface solar rays (4) and the inflatable parts below, filled with air which acts as an insulator (6). The various bags are connected by thermally insulated pipes (5), in series, in parallel, or in series-parallel.