IT201800020239A1 - Sistema connesso, low cost e autoalimentato per il monitoraggio remoto di emissioni inquinanti e gas serra - Google Patents

Description

SISTEMA CONNESSO, LOW COST E AUTOALIMENTATO PER IL MONITORAGGIO REMOTO DI EMISSIONI

INQUINANTI E GAS SERRA

RIASSUNTO

Riassunto dell'invenzione industriale dal titolo: "SISTEMA CONNESSO, LOW COST E AUTOALIMENTATO PER IL MONITORAGGIO REMOTO DI EMISSIONI INQUINANTI E GAS SERRA"

Con la presente invenzione industriale si intende brevettare un sistema connesso atto al monitoraggio remoto di impianti di produzione di energia elettrica, termica, meccanica o in qualsiasi altra forma e che è costituito da un set di sensori per il rilevamento di emissioni inquinanti (esempio: NO, NO2, HC, CO, particolato) e di gas serra (esempio: CO2, N2O).

Per abbattere i costi si vuole applicare, come soluzione preferenziale, l'utilizzo di sensoristica proveniente dal settore automobilistico e in particolare utilizzata per il monitoraggio delle emissioni nei sistemi di scarico e post-trattamento dei gas esausti.

Data l'impossibilità di fornire un'adeguata alimentazione elettrica alla sensoristica e al modulo di trasmissione dati, a causa della posizione spesso sconveniente di montaggio (esempio: canna fumaria di una caldaia), il sistema descritto dovrà essere equipaggiato con un modulo di generazione di energia elettrica (esempio: celle di Peltier, pannelli solari, pale eoliche).

DESCRIZIONE

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "SISTEMA CONNESSO, LOW COST E AUTOALIMENTATO PER IL MONITORAGGIO REMOTO DI EMISSIONI INQUINANTI E GAS SERRA"

L'invenzione industriale qui descritta è costituita da un tubo o uno scatolato metallico e/o di materiale resistente ad alte temperature che viene installato in serie ai sistemi di scarico dei quali si vuole effettuare il monitoraggio.

All'interno del condotto vengono installate le sonde del sistema di rilevamento emissioni e gas serra, si potrebbero anche installare dei sensori di temperatura e pressione qualora fossero necessari al monitoraggio del sistema. I sensori di rilevamento delle emissioni inquinanti sono progettati in modo tale da rilevare le percentuali di inquinanti in ppm (parti per milione) del flusso nel quale vengono immersi. Ai fini di rilevare le quantità massiche è opportuno installare nel sistema e precisamente nel condotto un sensore di portata volumetrico (esempio: sensore a effetto di Pitot di tipo Darcy, vedi Figura 1 - elemento 1). I gas esausti, attraversando il condotto di cui sopra, investono le sonde installate (Figura 1 - elementi 2/3/4) permettendone l'analisi delle specie inquinanti in essi contenuti. Nella Figura 1 è possibile anche avere una rappresentazione del sistema nel suo complesso e che qui ci si accinge a descrivere.

La soluzione scelta in termini di sensoristica ricade sui sensori utilizzati in ambito automobilistico per il monitoraggio e il controllo dei sistemi di espulsione e post-trattamento dei gas di scarico. Questo tipo di sensori sono costituiti solitamente da una sonda, progettata per essere sensibile a specifici elementi inquinanti, connessa con un cablaggio elettrico a un'unità di condizionamento che si occupa di gestire tutte le fasi dell'acquisizione e di inviare all'esterno il valore rilevato su un preciso protocollo di trasmissione. Questa è la soluzione che più di altre permette un abbattimento dei costi grazie al fatto che i sensori in questione vengono prodotti in quantità molto elevate (economie di scala).

Si prevede un'unità di controllo esterno che sarà dotata di un software appositamente progettato ai fini di avviare le acquisizioni quando ve ne sia una necessità specifica: richiesta da remoto, intervallo di tempo programmabile, altro. Le unità di controllo e condizionamento dei sensori potranno essere connessi attraverso un protocollo di trasmissione dati per esempio di tipo CAN (Controller Area Network) attraverso un'unità centrale di controllo. Questa sarà dotata anche di un modulo di trasmissione dati via remoto (dati telefonia mobile, wi-fi, bluetooth, radio frequenze o altre metodologie) attraverso cui i dati possono essere trasmessi e acquisiti da remoto. Nella Figura 1 è anche illustrato lo schema a blocchi elettrico ed elettronico semplificato dove sono rappresentati i componenti dedicati all'alimentazione, al controllo del sistema e all'invio dei dati (centralina), all'acquisizione.

Al fine di alimentare i moduli elettronici installati sul dispositivo è necessario provvedere a equipaggiare il sistema con dei moduli di generazione di energia oltre a una classica fonte di alimentazione elettrica qualora fosse possibile un facile accesso alla rete di distribuzione dell'energia elettrica. In alcuni casi tuttavia, come per esempio le canne fumarie delle caldaie per il riscaldamento dei complessi condominiali, l'accesso all'energia elettrica da rete di distribuzione è difficoltosa a causa dell'altezza alla quale di trovano le canne fumarie. Tra i sistemi possibili per la generazione di energia elettrica vi sono i pannelli solari, le pale eoliche e i corrispettivi generatori e l'utilizzo delle celle di Peltier. Per quest'ultimo caso, come illustrato nella Figura 1 - elemento 7, sfruttando la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno del condotto, è possibile generare una differenza di potenziale elettrico.

Con l'utilizzo di un sistema di stoccaggio quali le batterie al piombo, nichel, litio e altri elementi, le celle di Peltier consentono di immagazzinare energia elettrica poi spendibile per l'alimentazione dei dispositivi elettronici del sistema qui descritto. La facilità di installazione e i costi ridotti potrebbero rendere l'invenzione qui descritta utile ai fini del monitoraggio esteso di aree quali città, stabilimenti produttivi o altro. In questo caso è necessario che un'infrastruttura software e un'infrastruttura di telecomunicazioni siano progettate per gestire il rilievo delle emissioni inquinanti e dei gas serra.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Riassunto dell'invenzione industriale dal titolo: "SISTEMA CONNESSO, LOW COST E AUTOALIMENTATO PER IL MONITORAGGIO REMOTO DI EMISSIONI INQUINANTI E GAS SERRA" 1° Forte riduzione dei costi e grande accuratezza della misura garantite dall'utilizzo dei sensori utilizzati in ambito automobilistico. 2° Sistema autoalimentato che consente una facile installazione rispetto a soluzioni per le quali si necessità di un'alimentazione esterna. 3° Utilizzo delle celle di Peltier che sono in grado di produrre energia nei momenti in cui è necessario. La generazione di energia dipende infatti dalla differenza di temperatura tra l'interno del condotto (gas caldi) e l'esterno (temperatura ambiente). A differenza di altre soluzioni possibili (pannelli solari, pale eoliche, ...) questa garantisce la generazione di energia e la conseguente auto alimentazione del sistema in ogni condizione possibile: le celle di Peltier genereranno energia ogni qualvolta dei gas caldi fluiranno all'interno del condotto. 4° Sistema connesso che si presta bene a un monitoraggio remoto ai fini di controllare il livello delle emissioni inquinanti ad esempio nelle città o in uno stabilimento produttivo per conto di un ente preposto. 5° Possibilità di utilizzo per il monitoraggio di qualsiasi fonte di emissioni inquinanti. Combinando opportunamente la sensoristica è possibile infatti creare prodotti dedicati a seconda della criticità specifica dell'applicazione. Può essere ad esempio utilizzato per il monitoraggio delle polveri sottili su caldaie a legna o per il monitoraggio degli NOx su generatori a ciclo Diesel.