IT201800005965A1 - Turbina eolica che produce energia con un ampio range di velocità del vento. - Google Patents

Description

Descrizione

Il generatore eolico rivendicato nella rivendicazione principale è dotato di almeno una carenatura la quale è fissata su una struttura orientabile che si orienta rispetto alla direzione del vento.

La carenatura vincola almeno una girante in modo che possa ruotare.

La carenatura convoglia l'aria spinta dal vento sulle pale della girante su un solo lato della girante rispetto all'asse di rotazione della girante e copre e protegge dal vento l'altro lato della girante rispetto all'asse di rotazione.

Se il vento investisse anche l'altro lato della girante frenerebbe il moto rotatorio della girante.

Inoltre l'albero della girante è vincolato alla carenatura in modo che possa spostarsi rispetto almeno ad una parte della carenatura.

Quando il vento aumenta, un congegno sposta l'albero della girante nel senso per il quale l'esposizione della girante al vento diminuisce e, quando il vento diminuisce, lo sposta nel senso opposto per il quale l'esposizione aumenta.

Quando la velocità del vento gradualmente aumenta, il generatore eolico modifica gradualmente ed automaticamente il suo assetto diventando gradualmente più resistente al vento forte.

Ciò significa che Il generatore eolico continua a produrre energia anche quando la velocità del vento è molto alta.

Per la possibile presenza di molteplici giranti e carenature e per le sue caratteristiche strutturali e funzionali, il generatore eolico rivendicato è nuovo rispetto agli attuali generatori eolici.

Con riferimento alla rivendicazione 2, il cambiamento di assetto del generatore, per ridurre l'esposizione della girante quando la velocità del vento aumenta, è ottenuto per effetto del vento.

Ciò significa che il cambiamento di assetto del generatore è ottenuto a spese del vento e senza impiego di energia, in modo automatico e graduale.

Nella rivendicazione 2 si fa riferimento a forze a cui sono sottoposte le parti in movimento fra loro. Quando la velocità del vento aumenta, essa modifica l'assetto del generatore e quando diminuisce occorre che una forza ripristini l'assetto precedente.

Questa forza contrastante può essere la forza peso come rappresentato nella tavola 7,oppure per esempio forze esercitate da elementi elastici (16) ( tavole 2, 5, 8, 14).

Con riferimento alla rivendicazione 3, l'orientamento della struttura orientabile è ottenuto mediante l'effetto del vento sulla struttura orientabile, sulle carenature ad essa fissate e sulle giranti vincolate alle carenature in modo graduale, automatico ed a costo zero.

Con riferimento alla rivendicazione 4, il cambiamento di assetto del generatore è ottenuto mediante la parziale rotazione degli assi delle giranti, il che comporta che gli alberi delle giranti siano vincolati alla carenatura in modo da poter girare, entro una limitata angolatura, intorno all'asse di salvaguardia, per esempio tramite una biella (6) ( tavola 7, 8, 9, 10, 12).

Con riferimento alla rivendicazione 5, una parte della carenatura si muove in modo relativamente complesso rispetto alla restante parte della carenatura in modo da allargarsi gradualmente quando la velocità del vento gradualmente aumenta. La parte di carenatura, quando si allarga, protegge di più le giranti dal vento e, quando si restringe, le protegge meno.

Nelle tavole 14, 15, 16, 17 c'è un esempio di vincoli e movimenti che permettono il restringimento e l'allargamento della carenatura.

Con riferimento alla rivendicazione 6, il cambiamento di assetto del generatore è ottenuto mediante la parziale rotazione di almeno una parte della carenatura rispetto alla restante parte della carenatura (tavole 18, 19).

Con riferimento alla rivendicazione 7, la maggiore capacità di resistere al vento del generatore è ottenuta non nell'ambito di ciascuna carenatura, come per le precedenti rivendicazioni 1, 2, 4.5 e 6 ma mediante lo spostamento fra carenature ( tavole 20, 21, 22, 23, 24, 25 ).

Quando la velocità del vento aumenta, lo spazio tra due carenature aumenta e nello spazio fra le due carenature passa una maggiore quantità di aria spinta dal vento ed una parte dell'aria che vi passa non investe e non spinge le pale delle giranti.

Oltre all'intuitivo fenomeno descritto, quando, a parità di condizioni, la sezione del flusso di aria tra le due carenature è maggiore, per l'effetto Venturi, la velocità di transito è inferiore.

In conclusione, quando due carenature si allontanano l'una dall'altra, meno aria e con minore velocità investe le pale delle giranti e viceversa, quando si avvicinano, più aria e con maggiore velocità investe le pale.

Con riferimento alla rivendicazione 8, poiché il vento in genere ha velocità maggiore in alto rispetto al suolo, quando la carenatura sale, le giranti sono investite da vento più forte.

Con riferimento alla rivendicazione 9, la carenatura inclinata in un senso è spinta in alto dall'aria che la investe e inclinata nel senso opposto è spinta in basso.

Con riferimento alla rivendicazione 10, rispetto alla rivendicazione 9, la funzione di spingere in alto ed in basso la carenatura è svolta da un'ala che può essere inclinata in un senso e nel senso opposto.

Per le ultime due rivendicazioni l'innalzamento della carenatura è effettuato dal vento senza consumo di altra energia.

Il generatore, rivendicato con la rivendicazione principale e con le diverse rivendicazioni subordinate, è strutturato in modo da poter produrre energia senza essere danneggiato dal vento forte.

Nelle rivendicazioni 1, 2, 4, 5 e 6 la carenatura e la girante, in modi diversi, si spostano fra loro per permettere alla turbina di resistere al vento forte.

Nelle rivendicazioni 7, 8, 9 e 10 la carenatura si sposta rispetto alla struttura orientabile e rispetto ad altre carenature.

Il sostegno può essere un palo, un traliccio, una piattaforma, un edificio di qualsiasi genere, un ponte. Quanto detto sopra non significa che il generatore è progettato e costruito solo per venti forti e quindi poco sensibile a venti deboli.

Al contrario il generatore è strutturato per essere sensibile a venti deboli ( 3 Km/h ) e proprio perché è sensibile a venti con bassa velocità sarebbe danneggiato da venti forti, se non si modificasse gradualmente ed automaticamente, quando la velocità del vento aumenta, in modo da adattarsi al vento forte.

Le attuali turbine eoliche sono costruite per funzionare con velocità del vento entro un certo range, sotto il quale non funzionano e sopra il quale non funzionano e quando il vento è eccessivo possono subire danni.

Il generatore della rivendicazione 5, per esempio, produce energia con venti da 3 Km/h fino a 180 Km/h ( tavole 14, 15, 16, 17 ).

Il vento ha la caratteristica di non essere costante nel tempo.

Il tallone d'Achille degli attuali generatori eolici è il fatto che non sempre funzionano perché il vento è troppo debole o troppo forte.

Ampliare il range di velocità del vento per il funzionamento del generatore significa aumentare, in certi casi in misura consistente, il numero di giorni in un anno nei quali il generatore produce energia.

Giranti e carenature possono avere caratteristiche differenziate, così che alcune giranti, nel medesimo generatore eolico, siano più sensibili al vento debole di altre, in modo da ulteriormente ampliare il range di funzionamento rispetto alla velocità del vento.

Il generatore ha una struttura robusta, gli alberi delle giranti sono vincolati in modo equilibrato.

A parità di potenza, rispetto alle attuali turbine a tre pale ad asse orizzontale, il generatore ha dimensioni inferiori, costi di costruzione e manutenzione ridotti, trasporto e montaggio meno costosi e meno problematici.

1 asse di rotazione della girante

2 carenatura

3 struttura orientabile

4 asse verticale di orientamento

5 sostegno

6 biella

8 asse di salvaguardia

11 asse di esposizione

12 albero della girante

13 ala

14 asse orizzontale di inclinazione

16 elemento elastico

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1 Generatore eolico caratterizzato dal fatto che è dotato di una struttura orientabile (3), la quale si orienta, in ogni momento, in una determinata direzione rispetto alla direzione del vento, di almeno una carenatura (2) fissata alla struttura orientabile (3) e di almeno una girante, che ha le pale disposte perifericamente, rispetto al proprio asse di rotazione (1) ed è vincolata alla carenatura (2) in modo tale che possa ruotare intorno all'asse di rotazione (1); la carenatura (2) ha forma tale ed è disposta rispetto alla struttura orientabile (2) in modo tale che, quando la struttura orientabile (3) è orientata, la carenatura (2) convogli l'aria, che la investe, sul solo lato della girante, rispetto all'asse di rotazione (1), dove l'aria spinge in rotazione la girante nel corretto senso di rotazione e contemporaneamente la carenatura (2) protegga dal vento il lato opposto della girante, rispetto all'asse di rotazione (1); inoltre la girante è vincolata alla carenatura (2) in modo che l'asse di rotazione (1) ed almeno una parte della carenatura (2) possano spostarsi tra loro, entro una certa misura, in un senso e nel senso opposto, infine, quando la velocità del vento aumenta, un congegno sposta fra loro l'asse di rotazione (1) e la parte della carenatura (2) nel senso per il quale l'esposizione della girante all'aria, spinta dal vento, diminuisce e, quando la velocità del vento diminuisce, li sposta fra loro nel senso opposto per il quale l'esposizione della girante all'aria aumenta.
2. 2 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la girante e la parte della carenatura (2) hanno forme tali e sono sottoposte a forze tali che gli spostamenti fra di esse sono prodotti dall'effetto complessivo del vento su entrambe.
3. 3 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura orientabile (3) è vincolata ad un sostegno (5) in modo tale che possa girare intorno ad un asse verticale di orientamento (4) rispetto al sostegno (5) e che in ogni momento la struttura orientabile (3) si orienti, girando intorno all'asse verticale di orientamento (4) per effetto complessivo del vento sulla struttura orientabile (3), sulle carenature (2) fissate sulla struttura orientabile (3) e sulle giranti vincolate alle carenature (2).
4. 4 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la girante è vincolata alla carenatura (2) in modo tale che l'asse di rotazione (1) della girante possa girare in un senso e nel senso opposto, almeno entro una certa angolatura, intorno ad un asse di salvaguardia (8) rispetto alla carenatura (2) e che girando in un senso l'esposizione della girante all'aria, spinta dal vento, aumenti e girando nel senso opposto l'esposizione diminuisca.
5. 5 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la carenatura (2) possa restringersi ed allargarsi, almeno entro una certa ampiezza, e che restringendosi esponga maggiormente la girante all'aria spinta dal vento ed allargandosi la esponga meno.
6. 6 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una parte della carenatura (2) è vincolata alla restante parte della carenatura (2) in modo tale che possa girare in un senso e nel senso opposto, almeno entro una certa angolatura, intorno ad un asse di esposizione (11) rispetto alla restante parte della carenatura (2) e che, quando la velocità del vento aumenta, un congegno giri la parte della carenatura (2) nel senso per il quale l'esposizione della girante all'aria, spinta dal vento diminuisce e, quando la velocità del vento diminuisce, la giri nel senso opposto per il quale l'esposizione aumenta.
7. 7 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno due carenature (2) sono vincolate alla struttura orientabile (3) in modo tale che possano spostarsi fra loro entro una certa misura; le due carenature (2) hanno forma tale, sono disposte in modo tale, compiono un percorso tale e sono sottoposte a forze tali che, per effetto complessivo del vento su entrambe le carenature (2), quando la velocità del vento aumenta, esse si allontanino l'una dall'altra e conseguentemente la sezione del flusso di aria, che passa tra le due carenature (2), aumenti, e, quando la velocità del vento diminuisce, esse si avvicinino l'una all'altra e la sezione del flusso diminuisca.
8. 8 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una carenatura (2) è vincolata alla struttura orientabile (3) in modo tale che possa salire e scendere rispetto alla struttura orientabile (3).
9. 9 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1 e 8, caratterizzato dal fatto che almeno una carenatura (2) possa inclinarsi girando, entro una certa angolatura, intorno ad un'asse orizzontale di inclinazione (14) disposto trasversalmente alla direzione del vento quando la struttura orientabile (3) è orientata; la carenatura (2) ha forma tale che per effetto del vento, quando è inclinata in un senso, salga e, quando è inclinata nel senso opposto, scenda.
10. 10 Generatore eolico, secondo rivendicazione 1 e 8, caratterizzato dal fatto che almeno una carenatura (2) è collegata ad almeno un'ala (13); che l'ala (13) possa inclinarsi, entro una certa angolatura, in modo tale, che per effetto del vento, l'ala (13) salga quando è inclinata in un senso e scenda quando è inclinata nel senso opposto ed in fine che l'ala (13) sia collegata alla carenatura (2) in modo tale che, quando l'ala (13) sale, tiri verso l'alto la carenatura (2) e, quando l'ala (13) scende, spinga verso il basso la carenatura (2).