IT201600112969A1 - System for obtaining electricity from a wave motion. - Google Patents
System for obtaining electricity from a wave motion.Info
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Description
Titolo: Sistema per ricavare energia elettrica da un moto ondoso. Title: System for obtaining electricity from a wave.
Campo dell'invenzione. Field of the invention.
L'invenzione sta nel campo dei sistemi che ricavano elettricità da un moto ondoso, in particolare dal moto ondoso marino. The invention lies in the field of systems that derive electricity from wave motion, in particular from marine wave motion.
Stato dell’arte State of the art
Sono noti i seguenti documenti che attestano lo stato dell’arte più vicino all’invenzione. The following documents are known which certify the state of the art closest to the invention.
I documenti EP 2 848 802 B1 e EP 14 003 170.9 rivelano sistemi adatti a convogliare l'acqua di mare in movimento ondoso all'interno di un tubo di presa verticale in cui l'acqua può compiere movimenti ascendenti e discendenti seguendo l'alternanza del moto ondoso in arrivo e attivare una turbina idraulica e un generatore d’elettricità. Questi sistemi comprendono dispositivi meccanici di spostamento che, controllati da tastatori meccanici e/o ottici tramite un adatto software, causano la rotazione orizzontale del tubo di presa secondo la direzione delle onde in arrivo. La bocca di presa all’estremità inferiore del tubo di presa è definita da un doppio raggio di curvatura tale da provocare un abbondante ingresso d’acqua che sfrutti l'energia massima possibile del moto ondoso e minimizzi le perdite per attrito e turbolenza nel tubo di presa. I suddetti dispositivi meccanici sono anche capaci di alzare il tubo di presa sopra il livello del mare e di abbassare il tubo di presa fino a che la bocca di presa sia prossima al fondo marino, il contorno della bocca di presa essendo ellittico o ovale, con l'asse principale verticale o orizzontale, o circolare, quadrato o rettangolare. Inoltre, il tubo di presa comprende una sezione ridotta adatta a creare le condizioni di pressione e velocità nel flusso d’acqua, tali da rendere massimo il rendimento della turbina e del generatore elettrico. Documents EP 2 848 802 B1 and EP 14 003 170.9 disclose systems suitable for conveying seawater in wave motion inside a vertical intake pipe in which the water can perform ascending and descending movements following the alternation of the wave motion coming and activate a hydraulic turbine and an electricity generator. These systems include mechanical displacement devices which, controlled by mechanical and / or optical feelers by means of suitable software, cause the gripping tube to rotate horizontally according to the direction of the incoming waves. The intake mouth at the lower end of the intake pipe is defined by a double radius of curvature such as to cause an abundant entry of water that exploits the maximum possible energy of the wave motion and minimizes losses due to friction and turbulence in the pipe. socket. The aforementioned mechanical devices are also capable of raising the intake tube above sea level and lowering the intake tube until the intake mouth is close to the seabed, the contour of the intake mouth being elliptical or oval, with the principal axis vertical or horizontal, or circular, square or rectangular. In addition, the intake pipe includes a reduced section suitable for creating the conditions of pressure and speed in the water flow, such as to maximize the performance of the turbine and the electric generator.
Il documento CA 2 499 018 A1 rivela un compressore d'aria idraulico adatto a comprimere aria utilizzando energia dalle onde del mare in entrata in un’ampia bocca di presa prevista alla sua estremità inferiore, il compressore comprendendo mezzi di livellamento adatti ad abbassare o alzare il dispositivo durante maree alte o basse. Document CA 2 499 018 A1 discloses a hydraulic air compressor suitable for compressing air using energy from sea waves entering a large intake port provided at its lower end, the compressor comprising leveling means suitable for lowering or raising the device during high or low tides.
Il documento GB 2 376 508 A descrive una turbina comprendente un mozzo cavo provvisto di un generatore di corrente che utilizza maree o fiumi quando è montato verticalmente in un condotto a forma di L. GB 2 376 508 A discloses a turbine comprising a hollow hub provided with a current generator that uses tides or rivers when mounted vertically in an L-shaped conduit.
Il documento GB 2189 552 A descrive un dispositivo per generare energia attivato da onde che comprende un condotto a forma di L e mezzi per la generazione di energia elettrica. GB 2189 552 A discloses a wave-activated power generating device comprising an L-shaped conduit and means for generating electrical power.
Svantaggi dello stato dell’arte. Disadvantages of the state of the art.
I sistemi secondo i documenti EP 2848 802 B1 e EP 14003 170.9 sono efficaci in condizioni di onde regolari (come negli oceani), ma perfettibili per quanto riguarda il miglioramento del rendimento generale in condizioni di onde irregolare (nei mari minori come il Mediterraneo), la semplicità e l’efficacia della gestione di un sistema che prevede l’utilizzo di una pluralità di unità, l’elasticità della realizzazione e i vantaggiosi costi di costruzione. The systems according to documents EP 2848 802 B1 and EP 14003 170.9 are effective in regular wave conditions (such as in the oceans), but can be perfected as regards the improvement of the general performance in irregular wave conditions (in smaller seas such as the Mediterranean), the simplicity and effectiveness of the management of a system that provides for the use of a plurality of units, the flexibility of construction and the advantageous construction costs.
Le apparecchiature esposte nei documenti CA 2 499 018 A1 e GB 2 189 552 A producono energia elettrica attraverso la compressione di aria e come tale l'efficienza del sistema è bassa. The equipment shown in documents CA 2 499 018 A1 and GB 2 189 552 A produce electricity through the compression of air and as such the efficiency of the system is low.
Il documento GB 2 376 508 A presenta una struttura meccanica piuttosto complessa e, considerando il probabile elevato costo di costruzione associato ad una capacità di produrre energia elettrica con un rendimento complessivo basso, dovrebbe rendere la struttura non così conveniente. The document GB 2 376 508 A presents a rather complex mechanical structure and, considering the probable high cost of construction associated with an ability to produce electricity with a low overall efficiency, it should make the structure not so convenient.
Scopo dell'invenzione. Purpose of the invention.
Lo scopo dell'invenzione è di generare energia elettrica trasformando l'energia disponibile nel movimento delle onde del mare per mezzo di una pluralità di opere di presa e di produzione di energia elettrica installata in siti marini tipici di alcune coste del Mediterraneo, come antimurali dei porti, moli, barriere e frangiflutti, ma anche in siti appartati della costa come le piattaforme off-shore, allevamenti ittici, etc. Il sistema vuole adattarsi in particolare alle caratteristiche delle onde del Mar Mediterraneo, ma può essere adottato in qualsiasi zona marina o oceanica. The purpose of the invention is to generate electricity by transforming the energy available in the movement of the sea waves by means of a plurality of works of intake and production of electricity installed in marine sites typical of some Mediterranean coasts, as anti-murals of the ports, piers, barriers and breakwaters, but also in secluded coastal sites such as off-shore platforms, fish farms, etc. The system wants to adapt in particular to the characteristics of the waves of the Mediterranean Sea, but can be adopted in any marine or oceanic area.
Base dell’invenzione Basis of the invention
Premesso che con – opera/e di presa – si intende fondamentalmente un assieme di un tubo di presa dell’onda marina, una turbina idraulica posizionata nel tubo di presa e un moto-generatore di energia elettrica associato a detta turbina idraulica, come noto : dal brevetto europeo N° 2 848 802 e dalla domanda di brevetto europeo N° 14 003 170.9 e adatta alle caratteristiche dello specifico sito individuato nel tratto di costa prescelto, secondo l’invenzione il sistema comprende: Given that by - intake work (s) - we basically mean an assembly of a sea wave intake pipe, a hydraulic turbine positioned in the intake pipe and a motor-generator of electrical energy associated with said hydraulic turbine, as known: from the European patent N ° 2 848 802 and from the European patent application N ° 14 003 170.9 and suitable for the characteristics of the specific site identified in the selected stretch of coast, according to the invention the system includes:
- almeno un’opera di presa installata su una fondazione costruita sul fondo marino o collegata a un’esistente struttura fissa, - at least one intake structure installed on a foundation built on the seabed or connected to an existing fixed structure,
- una pluralità di opere .di presa installate l’una accanto all’altra lungo una tratto di costa marina identificato come adatto allo scopo; - a plurality of intake works installed side by side along a stretch of sea coast identified as suitable for the purpose;
- un sistema di pompe idrauliche e valvole associato a ciascun’opera di presa che permette di trasportare l’opera di presa in condizioni di galleggiamento. - a system of hydraulic pumps and valves associated with each intake work that allows the intake work to be transported in floating conditions.
Inoltre, ciascun’opera di presa può anche essere installata galleggiante con ancoraggi sul fondo marino e fornita di un assieme di pompe idrauliche e valvole d’aria che consentono sia di regolare il suo livello di galleggiamento sia di affondare l’opera di presa in caso di severe tempeste. Furthermore, each intake structure can also be installed floating with anchors on the seabed and equipped with a set of hydraulic pumps and air valves that allow both to regulate its buoyancy level and to sink the intake structure in case of severe storms.
L'invenzione comprende anche, per ciascun’opera, un volano che aumenta l’inerzia del sistema, migliorando il comportamento della turbina nella fase di bassa velocità di flusso dell'acqua. The invention also includes, for each work, a flywheel that increases the inertia of the system, improving the behavior of the turbine in the low-speed water flow phase.
Inoltre ancora, ciascuna turbina idraulica è dotata di palette di guida situate a monte del rotore allo scopo di dirigere il flusso d'acqua verso le pale della turbina, migliorandone le prestazioni. L'angolo delle palette di guida può essere controllato automaticamente da un servomeccanismo azionato da un componente elettronico che controlla la velocità dell’acqua in movimento ascendente o discendente. Furthermore, each hydraulic turbine is equipped with guide blades located upstream of the rotor in order to direct the flow of water towards the turbine blades, improving their performance. The angle of the guide vanes can be controlled automatically by a servomechanism operated by an electronic component that controls the speed of the water in ascending or descending motion.
Ciascun’opera di presa comprende un’unità elettronica che controlla il comportamento delle turbine e monitora in continuo la velocità e la coppia del rotore e confronta automaticamente le misure rilevate con valori di soglia, migliorando le condizioni di lavoro per la turbina che garantiscano la più alta produzione di energia elettrica. L’unità elettronica controlla anche il flusso di energia elettrica di un motogeneratore, assorbendo energia dal - o consegnando energia al - rotore collegato alla turbina. La strategia di controllo della turbina può essere di due tipi, agire sulla velocità di rotazione o sulla coppia del rotore, in modo che detti valori siano dentro limiti prefissati che garantiscono il funzionamento del sistema nelle condizioni di massima efficienza della generazione elettrica. Each intake structure includes an electronic unit that controls the behavior of the turbines and continuously monitors the speed and torque of the rotor and automatically compares the measurements taken with threshold values, improving the working conditions for the turbine that guarantee the most high production of electricity. The electronic unit also controls the flow of electricity from a motor generator, absorbing energy from - or delivering energy to the - rotor connected to the turbine. The turbine control strategy can be of two types, acting on the rotation speed or on the torque of the rotor, so that said values are within predetermined limits which guarantee the operation of the system in the conditions of maximum efficiency of the electricity generation.
Per quanto riguarda le turbine idrauliche, si propongono due soluzioni tecniche: (a) una o più turbine in serie con pale simmetriche (tipo Wells) che possono funzionare con flusso d’acqua alternato, ascendente e discendente; (b) una turbina (tipo Wells) adatta a funzionare in un solo senso del flusso d’acqua. With regard to hydraulic turbines, two technical solutions are proposed: (a) one or more turbines in series with symmetrical blades (Wells type) that can operate with alternating, ascending and descending water flow; (b) a turbine (Wells type) suitable for operating in only one direction of the water flow.
Vantaggi dell’invenzione. Advantages of the invention.
Un primo vantaggio del sistema è che esso può essere installato come una batteria di opere di presa lungo una costa agendo anche come protezione della costa stessa, preservando quest’ultima dall’erosione naturale indotta dalle onde marine. A first advantage of the system is that it can be installed as a battery of intake works along a coast, also acting as a protection of the coast itself, preserving the latter from natural erosion induced by sea waves.
Un altro vantaggio del sistema è di consentire il controllo della sommersione della turbina idraulica, vale a dire il controllo della profondità della turbina in funzione dell'altezza del moto ondoso esterno in modo che la turbina sia mantenuta sotto il livello minimo del moto ondoso esterno, mantenendo allo stesso tempo il dispositivo vicino alla superficie dell'acqua in cui la massima energia dal moto ondoso è disponibile. Another advantage of the system is to allow the control of the submersion of the hydraulic turbine, i.e. the control of the depth of the turbine as a function of the height of the external wave motion so that the turbine is kept below the minimum level of the external wave motion, while keeping the device close to the surface of the water where maximum wave energy is available.
Un altro vantaggio del movimento verticale che può essere impartito alle opere di presa è la possibilità di spostarle verso il basso, vicino al fondo del mare in caso di maltempo per evitare danni alla strumentazione. Allo stesso modo, il movimento verticale consente di spostare il dispositivo fuori dall'acqua per facilitare le operazioni di manutenzione. Another advantage of the vertical movement that can be imparted to the intake structures is the possibility of moving them downwards, close to the sea floor in case of bad weather to avoid damage to the instrumentation. Similarly, the vertical movement allows you to move the device out of the water to facilitate maintenance operations.
Ancora un altro vantaggio del sistema è di consentire l'orientamento orizzontale della bocca di presa di ciascun tubo di presa in modo che essa si affacci all’onda in arrivo e catturi la massima quantità d’acqua possibile, in ciò coadiuvato dalla doppia curvatura con cui è disegnata la bocca di presa, tale da incrementare l’ingresso dell'acqua, minimizzare le perdite per attrito e turbolenza nell'estremità inferiore del tubo di presa e sfruttare al massimo possibile l'energia del moto ondoso. Yet another advantage of the system is to allow the horizontal orientation of the intake mouth of each intake tube so that it faces the incoming wave and captures the maximum amount of water possible, in this aided by the double curvature with which the intake mouth is designed, such as to increase the entry of water, minimize losses due to friction and turbulence in the lower end of the intake tube and make the most of the energy of the wave motion.
Questo sistema offre altri vantaggi dal punto di vista costruttivo: il sistema può essere realizzato a basso costo poiché esso è di tipo modulare, consentendo ampia libertà di dimensioni e posizionamenti, potendo essere installato sia individualmente sia in batterie di diversi elementi, anche con dimensioni diverse in modo da catturare la maggior quantità d’energia delle tipologie d’onde presenti nel luogo. La modularità, associata al fatto che gli elementi principali del sistema proposto sono disponibili sul mercato, rende l'invenzione particolarmente attraente dal punto di vista economico (vedi gli inconvenienti dei sistemi noti). Infine, si è realizzata un’elevata flessibilità costruttiva: il sistema proposto può essere installato utilizzando come supporto strutture costiere, come gli antimurali dei porti, moli, barriere e frangiflutti, ma anche in siti appartati della costa come le piattaforme off-shore, ecc., con conseguenti semplificazioni dovute all’uso di costruzioni esistenti e ulteriore riduzione dei costi rispetto ai sistemi noti. Inoltre, il sistema può essere trasportato in condizioni di galleggiamento, con una sostanziale riduzione nel costo d’installazione e manutenzione. This system offers other advantages from the construction point of view: the system can be made at low cost since it is modular, allowing ample freedom of dimensions and positioning, being able to be installed both individually and in batteries of different elements, even with different dimensions. in order to capture the greatest amount of energy of the types of waves present in the place. The modularity, associated with the fact that the main elements of the proposed system are available on the market, makes the invention particularly attractive from an economic point of view (see the drawbacks of known systems). Finally, a high construction flexibility has been achieved: the proposed system can be installed using coastal structures as support, such as the antimurals of ports, piers, barriers and breakwaters, but also in secluded sites of the coast such as off-shore platforms, etc. ., with consequent simplifications due to the use of existing constructions and further cost reduction compared to known systems. In addition, the system can be transported in floating conditions, with a substantial reduction in the cost of installation and maintenance.
Un altro vantaggio dell’invenzione è l’installazione sequenziale di turbine (Wells) con palette di guida che permettono di migliorare le prestazioni delle stesse, quindi di aumentare l’energia elettrica prodotta. Another advantage of the invention is the sequential installation of turbines (Wells) with guide vanes that allow to improve their performance, thus increasing the electricity produced.
Un vantaggio molto importante dell’invenzione è l’unità elettronica di controllo della turbina, che permettono di mantenere il funzionamento delle turbine (Wells) anche in condizioni di mare con onde irregolari (vedi gli inconvenienti dei sistemi noti), mantenendo inoltre il funzionamento nelle condizioni di massima efficienza della turbina. A very important advantage of the invention is the electronic control unit of the turbine, which make it possible to maintain the operation of the turbines (Wells) even in sea conditions with irregular waves (see the drawbacks of the known systems), also maintaining operation in the conditions of maximum turbine efficiency.
Descrizione dettagliata dell’invenzione. Detailed description of the invention.
L’invenzione è ora illustrata più in dettaglio con esempi di realizzazione e l’ausilio del disegno schematico allegato in cui le: The invention is now illustrated in more detail with examples of implementation and the aid of the attached schematic drawing in which:
- Figg. 1 - 6 sono viste in alzato e la Fig. 4B comprende una vista zenitale. - Figs. 1 - 6 are elevation views and Fig. 4B includes a zenith view.
La Figura 1 mostra un’opera di presa S dove la fondazione 1 è appoggiata su un fondale marino e può essere costruita in calcestruzzo armato o in pietrame in cui un tubo di presa 2 è installato con possibilità di esserne sollevato in caso di manutenzione o trasporto; il tubo di presa 2 permette alla colonna d’acqua di oscillare all’interno (OI) del dispositivo, movimento indotto dal moto ondoso (OE) intorno al livello medio del mare (l.m.m.). Il tubo di presa 2 comprende una sezione di lavoro 2B con diametro minore rispetto a quello del resto del tubo di presa permettendo di accelerare la velocità del flusso d’acqua; la sezione d’ingresso (2C) che permette l’entrata e l’uscita del flusso d’acqua dal tubo di presa (e può avere una forma circolare o ellittica); un coperchio laterale 2D che si chiuderà durante le fasi di trasporto a galla per l’installazione e manutenzione del dispositivo, e si manterrà sempre aperto durante le fasi di funzionamento del dispositivo; un coperchio superiore 2E che sarà chiuso durante le fasi di trasporto del dispositivo; una pompa d’acqua 4 che permette d’introdurre o fare uscire acqua dal tubo di presa 2, pompando verso l’esterno per fare galleggiare il dispositivo in modo che possa essere trasportato stando a galla o verso l’interno per poter incastrare il tubo di presa nell’apposita sede ricavata nella struttura di sostegno 1; durante queste operazioni ambedue i coperchi 2D e 2E sono chiusi e l’aria entra o fuoriesce dal tubo di presa attraverso la valvola d’aria 3. Inoltre, il dispositivo include palette di guida orientabili 5 collegate a un meccanismo che permette la loro rotazione in funzione della direzione e velocità della corrente misurata da un sensore 5B installato all’interno del tubo di presa, indirizzando adeguatamente il flusso d’acqua verso le pale della turbina 6 che possono a loro volta essere fisse o orientabili in funzione della velocità della corrente. Un albero di trasmissione 7 collega il rotore della turbina 6 a un moto generatore 9 che può funzionare sia come generatore trasformando l’energia meccanica nell’asse in energia elettrica, sia come motore modificando la velocità del rotore della turbina 6 comandato da un sistema elettronico di controllo 10. Inoltre, un volano 8 collegato all’albero di trasmissione 7 aumenta il momento d’inerzia al sistema, permettendo una rotazione più omogenea nelle fasi di cambio di flusso all’interno del tubo di presa. Il sistema elettronico di controllo 10 è composto di sensori che misurano in continuo sia la velocità angolare e la coppia nell’albero di trasmissione 7, sia la tensione, la corrente e la potenza in uscita o in entrata dal moto generatore 9, da un software che confrontando le misure con soglie predefinite dei parametri monitorati permette d’indirizzare l’energia elettrica in entrata/uscita dal moto generatore 9 mantenendo la velocità della turbina 6 sempre nelle condizioni di maggiore efficienza e da un’antenna 13 per la trasmissione dati ad una centrale di controllo e il comando a distanza del sistema elettronico di controllo 10. Infine, batterie 11 permettono l’accumulo dell’energia elettrica prodotta sia dal moto generatore 9 sia da panelli solari 12 installati all’esterno del tubo di presa, che rendono possibile in ogni momento l’avvio della turbina. Figure 1 shows an intake structure S where the foundation 1 rests on a seabed and can be built in reinforced concrete or stone in which a intake pipe 2 is installed with the possibility of being raised in case of maintenance or transport ; the intake tube 2 allows the water column to oscillate inside (OI) of the device, movement induced by the wave motion (OE) around the mean sea level (l.m.). The intake pipe 2 comprises a working section 2B with a smaller diameter than that of the rest of the intake pipe allowing to accelerate the speed of the water flow; the inlet section (2C) which allows the water flow to enter and exit from the intake pipe (and can have a circular or elliptical shape); a 2D side cover that will close during the transport phases afloat for the installation and maintenance of the device, and will always be kept open during the operating phases of the device; an upper cover 2E which will be closed during the transport phases of the device; a water pump 4 which allows water to be introduced or released from the intake pipe 2, pumping outwards to make the device float so that it can be transported floating or inwards to fit the tube gripping in the appropriate seat obtained in the support structure 1; during these operations both the covers 2D and 2E are closed and the air enters or exits the intake tube through the air valve 3. Furthermore, the device includes orientable guide vanes 5 connected to a mechanism which allows their rotation in a function of the direction and speed of the current measured by a sensor 5B installed inside the intake tube, adequately directing the flow of water towards the blades of the turbine 6 which can in turn be fixed or orientable according to the speed of the current. A transmission shaft 7 connects the rotor of the turbine 6 to a motor generator 9 which can operate both as a generator by transforming the mechanical energy in the axis into electrical energy, and as a motor by modifying the speed of the rotor of the turbine 6 controlled by an electronic system control 10. Furthermore, a flywheel 8 connected to the transmission shaft 7 increases the moment of inertia of the system, allowing a more homogeneous rotation in the flow change phases inside the intake tube. The electronic control system 10 is composed of sensors which continuously measure both the angular velocity and the torque in the transmission shaft 7, as well as the voltage, the current and the output or input power from the motion generator 9, by a software which by comparing the measurements with predefined thresholds of the monitored parameters allows to direct the electrical energy in / out of the motor generator 9 while maintaining the speed of the turbine 6 always in the conditions of greater efficiency and from an antenna 13 for data transmission to a control unit and remote control of the electronic control system 10. Finally, batteries 11 allow the accumulation of the electrical energy produced both by the motor generator 9 and by solar panels 12 installed outside the intake tube, which make it possible the turbine starts at any time.
La Figura 2 mostra dettagli della sezione di lavoro (2B - Figura 1) di opere di presa 6A, 6B fornite del mezzo 2E (Fig. 1) che controlla l’orientamento delle palette di guida 1a, 2a localizzate nella parte superiore e inferiore della sezione di lavoro della turbina 30 del tipo Wells (o del tipo Bulbo, Pit o S-turbine con pale orientabili). Il mezzo di controllo 2E permette di fare ruotare le palette di qualche decina di gradi intorno al loro asse centrale in modo da creare un favorevole angolo fra il flusso d’acqua e le pale della turbina. Durante il movimento ascendente dell’acqua 4A all’interno del tubo di presa, le palette di guida inferiori 2a variano il loro angolo rispetto alle pale della turbina 30 in funzione dell’intensità della velocità della corrente misurata da un sensore mentre le palette di guida superiori 1a sono in posizione verticale. Nella fase di movimento discendente dell’acqua 4B all’interno del tubo di presa il comportamento è simmetrico rispetto a quello illustrato. Figure 2 shows details of the working section (2B - Figure 1) of gripping works 6A, 6B provided with means 2E (Fig. 1) which controls the orientation of the guide vanes 1a, 2a located in the upper and lower part of the working section of the turbine 30 of the Wells type (or of the Bulbo, Pit or S-turbine type with adjustable blades). The control means 2E allows you to rotate the blades of a few tens of degrees around their central axis in order to create a favorable angle between the flow of water and the turbine blades. During the upward movement of the water 4A inside the intake tube, the lower guide vanes 2a vary their angle with respect to the blades of the turbine 30 as a function of the intensity of the speed of the current measured by a sensor while the guide vanes upper 1a are in a vertical position. In the downward movement phase of the water 4B inside the intake tube, the behavior is symmetrical with respect to that illustrated.
La Figura 3 mostra soluzioni alternative d’installazione in opere di presa 6C, 6D dove sono comprese palette di guida 100 associate a sistemi di doppio rotore 200 in serie su due livelli, composti con diverso numero di pale 30 e 400 che possono essere anche orientabili. Figure 3 shows alternative installation solutions in intake structures 6C, 6D where guide vanes 100 associated with double rotor systems 200 in series on two levels are included, composed with different numbers of blades 30 and 400 which can also be orientable .
Le Figure 4A e 4B mostrano una versione S1 del dispositivo adatta a essere utilizzata in condizioni di fondali marini profondi (fino a 50 m circa). Il dispositivo è composto di un galleggiante 300 su cui si appoggia il tubo di presa 80 collegato all’esterno attraverso una sezione d’ingresso 2D di forma ellittica (con superficie da due a tre volte maggiore della sezione trasversale del tubo di presa) che permette l’entrata/uscita dell’acqua che oscilla all’interno del tubo di presa. La pala posteriore 70 permette l’allineamento del dispositivo nella direzione del moto ondoso, in modo da ottimizzare lo sfruttamento energetico. Il galleggiante 300 è fissato a un corpo morto 10 appoggiato sul fondale marino attraverso una serie di funi d’ancoraggio anti-torsione 2A che permettono di mantenere il galleggiante a mezz’acqua, ma con spinta positiva in modo da avere una maggiore stabilità del dispositivo. La pompa 40 permette di convogliare acqua verso l’interno o l’esterno del galleggiante 300 quindi di regolare la profondità del tubo di presa 80 rispetto al livello medio mare, in modo da ottimizzare la generazione elettrica per ogni condizione di moto ondoso. Inoltre, la pompa 40 permette di fare galleggiare completamente il dispositivo in modo che esso possa essere trasportato a riva per fare manutenzione. Ugualmente, la pompa permette di affondare completamente il dispositivo per proteggerlo nel caso di una mareggiata intensa. La valvola d’aria 50 permette l’entrata o l’uscita dell’aria dal galleggiante 300 quando si pompa acqua verso l’esterno o l’interno. Inoltre, l’antenna 60 permette la trasmissione a una centrale di controllo dei dati di monitoraggio del sistema di controllo della turbina, oltre a rendere possibile l’azionamento della pompa per l’ingresso/uscita dell’acqua all’interno del galleggiante. Figures 4A and 4B show an S1 version of the device suitable for use in deep seabed conditions (up to approximately 50m). The device is composed of a float 300 on which the gripping tube 80, connected to the outside through an elliptical 2D inlet section (with a surface two to three times greater than the cross section of the gripping tube) rests, which allows the inlet / outlet of the water that oscillates inside the intake tube. The rear blade 70 allows the alignment of the device in the direction of the wave motion, in order to optimize energy use. The float 300 is fixed to a dead body 10 resting on the seabed through a series of anti-torsion anchoring ropes 2A which allow to keep the float in mid-water, but with positive thrust in order to have greater stability of the device . The pump 40 allows water to be conveyed to the inside or outside of the float 300 and then to adjust the depth of the intake tube 80 with respect to the average sea level, in order to optimize the electricity generation for each wave condition. Furthermore, the pump 40 allows the device to float completely so that it can be transported ashore for maintenance. Likewise, the pump allows you to completely sink the device to protect it in the event of an intense storm. The air valve 50 allows the entry or exit of air from the float 300 when pumping water to the outside or inside. In addition, the antenna 60 allows the transmission of the monitoring data of the turbine control system to a control center, as well as making it possible to operate the pump for the inlet / outlet of the water inside the float.
La Figura 5 mostra la versione del dispositivo S2 con turbine a flussi d’acqua unidirezionali, che hanno solitamente una maggiore efficienza rispetto a quelle per i flussi bidirezionali, ma con la possibilità di generazione elettrica soltanto nella fase ascendente dell’acqua all’interno del tubo di presa 80. Il dispositivo S2 comprende una sezione d’ingresso 2D che consente l’entrata dell’acqua durante la fase ascendente del movimento oscillatorio del fluido all’interno del tubo di presa; il distributore 201 con palette di guida fisse o orientabili; il rotore della turbina 6 con pale fisse o orientabili (del tipo Bulbo, Pit o S-turbine) collegato attraverso l’albero al generatore elettrico 400; le valvole di ritegno 500 localizzate nella sezione trasversale del tubo di presa, che saranno aperte durante la fase ascendente, cioè quando il livello dell’acqua all’esterno del tubo di presa (l.e.) è più alto del livello dell’acqua all’interno (l.i.) del tubo di presa, e chiuse durante la fase discendente; le valvole di ritegno localizzate lateralmente, che saranno chiuse (610) durante la fase ascendente (4A) e aperte (900) durante la fase discendente (4B) permettendo il passaggio dell’acqua attraverso le sezioni di uscita 700, cioè quando il livello dell’acqua all’interno (l.i.) del tubo di presa è più alto del livello dell’acqua all’esterno (l.e.) del tubo di presa. Figure 5 shows the version of the S2 device with unidirectional water flow turbines, which usually have a higher efficiency than those for bidirectional flows, but with the possibility of electricity generation only in the ascending phase of the water inside the intake tube 80. The device S2 comprises an inlet section 2D which allows water to enter during the ascending phase of the oscillatory movement of the fluid inside the intake tube; the distributor 201 with fixed or orientable guide vanes; the rotor of the turbine 6 with fixed or adjustable blades (of the Bulbo, Pit or S-turbine type) connected through the shaft to the electric generator 400; the check valves 500 located in the cross section of the intake pipe, which will be open during the ascending phase, i.e. when the water level outside the intake pipe (l.e.) is higher than the water level inside (l.i.) of the intake tube, and closed during the descending phase; the check valves located laterally, which will be closed (610) during the ascending phase (4A) and open (900) during the descending phase (4B) allowing the passage of water through the outlet sections 700, i.e. when the level of the the water inside (l.i.) of the intake pipe is higher than the water level outside (l.e.) of the intake pipe.
La Figura 6 mostra la versione del dispositivo S3 con turbine a flussi d’acqua unidirezionali, utilizzata in condizioni di fondali marini profondi (fino a 50 m circa). Il dispositivo S3 è composto di una sezione d’ingresso 110 di forma circolare con diametro due o tre volte maggiore di quello del tubo di presa 80; il distributore 202 con palette di guida fisse o orientabili 502; il rotore della turbina 630 con pale fisse o orientabili (del tipo Bulbo, Pit o S-turbine) collegato attraverso l’albero al generatore elettrico 400; le valvole di ritegno trasversali 500 e laterali 620. Con 60 si indica un’antenna di trasmissione dati. Figure 6 shows the version of the S3 device with unidirectional water flow turbines, used in deep seabed conditions (up to about 50 m). The S3 device is composed of a circular inlet section 110 with a diameter two or three times greater than that of the intake tube 80; the distributor 202 with fixed or orientable guide vanes 502; the rotor of the turbine 630 with fixed or adjustable blades (of the Bulbo, Pit or S-turbine type) connected through the shaft to the electric generator 400; the cross check valves 500 and lateral 620. 60 indicates a data transmission antenna.
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