IT201600117369A1 - Impianto per la produzione di energia elettrica che sfrutta il moto ondoso del mare - Google Patents

Description

“Impianto per la produzione di energia elettrica che sfrutta il moto ondoso del mare”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato concerne un impianto che sfruttando il moto ondoso del mare produce energia elettrica.

Sono noti impianti che riescono a produrre energia elettrica dal moto ondoso del mare, ma spesso vengono collocati in mare aperto con tutti gli inconvenienti del caso sia in fase di installazione degli elementi che li compongono, sia per la manutenzione degli elementi stessi.

Inoltre i diversi componenti di tali impianti essendo così esposti alle diverse condizioni metereologiche e del mare, sono particolarmente sollecitati e quindi predisposti a deteriorarsi o rompersi facilmente.

Il trovato intende ovviare a questi inconvenienti con un impianto che preferibilmente viene installato su dighe foranee comodamente accessibili dagli operatori sia per l’installazione, sia per la manutenzione dei diversi componenti dell’impianto stesso, con l’ulteriore vantaggio che tali componenti non essendo sottoposti alle estreme condizioni atmosferiche che possono verificarsi in mare aperto, possono funzionare più a lungo e richiedere minori operazioni di manutenzione.

Maggiori caratteristiche dell’impianto ed i vantaggi che da esso derivano, appariranno meglio evidenti dalla seguente descrizione fatta con riferimento alle figure delle sei tavole allegate di disegno, in cui:

- le figure 1 e 2 sono viste schematiche ed in sezione di una prima forma esecutiva dell’impianto secondo il trovato, installato su una diga foranea e che comprende una tubazione che attraversa la diga stessa e che presenta al suo interno una turbina azionata rispettivamente da un flusso d’acqua che circola verso l’interno della diga e da un flusso d’acqua che circola in senso contrario;

- la figura 3 illustra schematicamente una variante dell’impianto che sfrutta l’intera altezza dell’onda;

- la figura 4 illustra schematicamente un’ulteriore variante dell’impianto che può sfruttare anche onde particolarmente alte;

- la figura 5 illustra schematicamente una variante dell’impianto di figura 4 con un condotto di circolazione dell’acqua a doppia camera e doppie turbine;

- la figura 6 è un’ulteriore variante dell’impianto con un condotto a camera unica e doppia turbina;

- la figura 7 illustra una variante dell’impianto di figura 1 nella quale sono previste più tubazioni sovrapposte con le relative turbine;

- la figura 8 illustra una variante dell’impianto che prevede l’utilizzo di tubazioni verticali applicate ad una nave, che presentano, ognuno al suo interno, una turbina azionata rispettivamente da un flusso d’acqua che circola verso l’alto del tubo e da un flusso d’acqua che circola in senso contrario;

- le figure 9 e 10 illustrano una variante dell’impianto che prevede l’utilizzo dei tubi con turbine applicati rispettivamente ad una piattaforma fissa e ad una piattaforma mobile;

- le figure 11, 12 e 13 illustrano ulteriori varianti dell’impianto che utilizzano tubi con turbine applicati a strutture mobili e fisse ancorate al fondo marino.

Nelle figure 1 e 2 con D è indicata una diga foranea sulla quale vengono montate in posizione allineata ed a giusta distanza fra loro delle tubazioni B che attraversano trasversalmente la diga stessa ed all’interno delle quali vengono collocate delle turbine T.

Per il principio dei vasi comunicanti, al passaggio della cresta C1 di un’onda O, all’interno della tubazione B circola un flusso d’acqua F1, che si sposta dall’esterno all’interno della diga D dove il livello dell’acqua è più basso (vedi figura 1), mentre al passaggio del cavo C2 dell’onda O all’interno della tubazione stessa circola un flusso d’acqua F2, che si sposta dall’interno verso l’esterno della diga D (vedi figura 2).

Le turbine T poste dentro alle tubazioni B vengono quindi azionate da tali flussi di acqua alternati ed opposti F1 ed F2 e le proprie pale dovendo ruotare sempre nello stesso senso per azionare un alternatore, saranno dotate di appositi mezzi predisposti per cambiare automaticamente l’orientamento delle pale stesse. La corrente elettrica generata dagli alternatori azionati dalle rispettive turbine, dopo essere transitata attraverso un apposito trasformatore, viene inviata ad una linea di rete elettrica per poter essere utilizzata dalle varie utenze ad essa collegate.

Gli alternatori ed il trasformatore non sono stati illustrati nelle figure poiché sono di tipo noto e poiché i tecnici del ramo possono facilmente installarli nell’impianto di cui sopra e nelle varianti degli impianti a seguito descritti.

La portata di acqua dipende sia dal diametro delle tubazioni B, sia dalla pressione prodotta dall’ampiezza dell’onda O, essendo tale ampiezza A pari all’altezza dell’onda rispetto al livello di riferimento S della superficie del mare. Il moto ondoso che colpisce perpendicolarmente la parete verticale di una diga, produce un fenomeno di riflessione totale delle onde che si traduce in un movimento di oscillazione verticale e stazionario denominato “Clapotis”.

Tale movimento produce sostanzialmente un’onda O’ che si infrange contro la diga, avente un ampiezza A’ doppia rispetto all’ampiezza A dell’onda O in arrivo ed uguale quindi all’altezza H di tale onda in arrivo.

Nella forma esecutiva dell’impianto sopra descritto questo effetto Clapotis non viene sfruttato completamente poiché le tubazioni B producono una comunicazione diretta fra le acque esterne e le acque interne alla diga D, che si traduce nella produzione di flussi F1 ed F2 che sfruttano ciascuno soltanto la metà dell’altezza H’ dell’onda O’ prodotta dall’effetto “Clapotis”.

La variante dell’impianto illustrato in figura 3 prevede l’utilizzo di un condotto chiuso B1 nel quale i due flussi di acqua F1 ed F2 sono prodotti ciascuno da una pressione generata da un’ampiezza A’ dell’onda O’ doppia e quindi pari all’intera altezza H’ dell’onda stessa, uguale alla distanza fra la cresta ed il cavo dell’onda medesima.

In presenza di onde alte oltre una certa misura, la quantità di flusso d’acqua F1 in eccesso viene scaricata, attraverso apposite bocche E, all’esterno del condotto B1 nello specchio di acqua del porto quindi con questo impianto non si possono sfruttare onde più alte del piano della banchina.

In figura 4 è illustrata una variante dell’impianto che può sfruttare anche onde che per l’effetto Clapotis hanno una cresta che raggiunge la sommità della diga D potendo il proprio condotto B2 scaricare all’esterno l’eventuale quantità in eccesso del flusso d’acqua F1, attraverso apposite bocche E1 poste nella zona superiore del fronte della diga.

In figura 5 è illustrata una variante dell’impianto di figura 4 che prevede l’utilizzo di due condotti B2 e B3 di transito dei flussi di acqua F1 ed F2, dotati ciascuno di rispettive bocche aperte sul fronte della diga rivolto verso il mare aperto ed in corrispondenza delle quali vengono posizionate le turbine T, essendo tali due condotti dotati in corrispondenza della sommità della diga, di ulteriori bocche E1 di scarico della quantità in eccesso dei flussi d’acqua F1.

In figura 6 è illustrata un’ulteriore variante dell’impianto che, rispetto alla forma esecutiva dell’impianto di figura 5, utilizza un unico condotto B4 nel quale sono previste delle bocche disposte su due file sovrapposte ed aperte sul fronte della diga rivolto verso il mare aperto e provviste delle turbine T.

Anche in questa forma esecutiva l’impianto prevede delle ulteriori bocche E1 ricavate in corrispondenza della sommità della diga ed utili per scaricare all’esterno del condotto B4 la quantità in eccesso dei flussi d’acqua F1.

In figura 7 è illustrata una variante dell’impianto di figura 1 che presenta le tubazioni passanti B disposte sulla diga foranea D su più file sovrapposte e dotate ciascuna di una rispettiva turbina T.

In figura 8 è illustrata schematicamente una variante dell’impianto che prevede l’utilizzo di appositi tubi M, ricavati in una nave N e posti su più file,.che sono provvisti nell’estremità sommersa delle stese turbine T della fig.7 (qui indicate con G) poste ad intercettare i flussi F1 e F2 che in questo caso sono verticali, con l’ampiezza H che c’è tra cresta e cavo dell’onda O

Tali tubi M sfruttano i flussi F dovuti all’ampiezza H delle onde O mediante le turbine G, che contengono i rispettivi alternatori che trasformano l’energia meccanica in energia elettrica.

In figura 9 è illustrata schematicamente una variante dell’impianto di fig 8 applicato ad una piattaforma fissa P1 dotata di appositi tubi M, posti su più file, che sono provvisti nell’estremità sommersa delle stese turbine G che sfruttando l’ampiezza delle onde realizzano una produzione di energia elettrica come descritto per la soluzione di figura 8.

La figura 10 è una variante dell’impianto di figura 9 nella quale l’impianto è installato su una piattaforma mobile P2 del tipo che presenta delle zavorre mobili Z e provvista di appositi tubi M, posti su più file, che sono provvisti nell’estremità sommersa delle stese turbine G che sfruttano l’ampiezza delle onde.

In figura 11 è illustrata schematicamente una forma esecutiva dell’impianto nella quale un tubo M3, provvisto nell’estremità sommersa della stessa turbina G è posto all’interno di una boa Q collegata con appositi cavi L a zavorre Z3 poste sul fondale.

La figura 12 illustra una variante dell’impianto di figura 11 nella quale la boa Q1 presenta un certo numero di tubi M3 dotati ciascuno di rispettive turbine G.

La figura 13 illustra un’ulteriore variante dell’impianto nella quale la boa Q2 è fissa al fondale ed è dotata di un certo numero di tubi M4 provvisti ciascuno di rispettive turbine G.

Resta inteso che all’impianto come descritto possono essere apportate tutte quelle varianti e modifiche che non esulano dal principio informatore dell’invenzione, come descritto, come illustrato e come a seguito rivendicato.

Nelle rivendicazioni i riferimenti riportati fra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell’ambito di protezione delle stesse rivendicazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la produzione di energia elettrica che sfrutta anche il moto ondoso del mare che colpendo perpendicolarmente la parete verticale di una diga foranea (D), per l’effetto denominato “Clapotis” produce un’onda (O’) avente un’ampiezza (A’) doppia rispetto all’ampiezza (A) dell’onda (O) in arrivo, caratterizzato dal presentare almeno un condotto ricavato su tale diga (D), dotato di una rispettiva turbina (T) che viene azionata sfruttando il dislivello di acqua creato dall’onda (O’) che si traduce in un flusso di acqua in entrata (F1) nel condotto stesso ed in un flusso di acqua in uscita (F2) dal condotto medesimo, essendo le pale di ogni turbina (T) dotate di mezzi che ne cambiano l’orientamento affinché l’albero di tale turbina ruoti sempre nello stesso senso al passaggio dei due flussi contrapposti (F1, F2), per consentire il collegamento di tale albero con un alternatore che produce energia elettrica la quale una volta trasformata viene inviata ad una linea di rete per poter essere utilizzata dalle varie utenze ad essa collegate.
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la diga (D), per tutta la sua lunghezza, è dotata di un giusto numero di condotti adeguatamente distanziati fra loro e dotati ciascuno di una rispettiva turbina (T).
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ogni condotto viene realizzato con una tubazione passante (B) che attraversa trasversalmente la diga (D) e dotato di una rispettiva turbina (T) che per effetto del principio dei vasi comunicanti viene azionata dai flussi di acqua in entrata (F1) ed in uscita (F2) dal condotto stesso, prodotti ciascuno da una pressione dell’acqua pari alla metà dell’altezza (H’) dell’onda (O’) che si infrange contro la diga e generata dall’effetto “Clopatis”.
4. 4. Impianto secondo le rivendicazioni 1 e 3, caratterizzato dal fatto che sulla diga (D) vengono ricavate più file sovrapposte di tubazioni passanti (B), essendo ogni tubazione dotata di una rispettiva turbina (T) azionata dai flussi di acqua in entrata (F1) ed in uscita (F2) dalle tubazioni stesse.
5. 5. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ogni condotto (B1, B2) ricavato sulla diga (D) è chiuso, con la bocca di ingresso provvista della turbina (T), rivolta verso il mare aperto, ad una giusta profondità e sotto alla superficie dell’acqua (S), mentre l’estremità opposta del condotto (E, E1) è aperta sopra la superficie dell’acqua solo con bocche previste per l’eventuale scarico del flusso d’acqua in eccesso prodotto da onde particolarmente alte, il tutto dimensionato in modo che i due flussi di acqua in entrata ed in uscita (F1, F2) dal condotto siano prodotti da una pressione generata dall’intera altezza (H’) dell’onda (O’) uguale alla distanza fra la cresta ed il cavo dell’onda medesima.
6. 6. Impianto secondo le rivendicazioni 1 e 5, caratterizzato dal fatto che sul fronte della diga (D) rivolto verso il mare aperto sono previste due file sovrapposte di bocche dotate ciascuna di una rispettiva turbina (T) e collegate ad un rispettivo condotto (B2, B3) di circolazione dei flussi di acqua (F1, F2).
7. 7. Impianto secondo le rivendicazioni 1 e 5, caratterizzato dal fatto che sul fronte della diga (D) rivolto verso il mare aperto sono previste due file sovrapposte di bocche dotate ciascuna di una turbina (T) e collegate ad un unico condotto (B4) di circolazione dei flussi di acqua (F1, F2).
8. 8. Impianto per la produzione di energia elettrica che sfrutta il moto ondoso del mare, caratterizzato dal prevedere l’utilizzo di turbine (G) ruotate verso l’alto poste all’interno di appositi tubi verticali (M-M4) ricavati su mezzi (N) o strutture (P1, P2, Q, Q1, Q2) installate in mare aperto che per effetto del moto ondoso trasmettono la loro energia meccanica a rispettivi alternatori che trasformano tale energia nell’energia elettrica desiderata.