IT201800021106A1 - Apparato di stoccaggio di energia termica. - Google Patents

Description

APPARATO DI STOCCAGGIO DI ENERGIA TERMICA

La presente invenzione si riferisce ad un apparato di stoccaggio di energia termica.

Nello stato della tecnica sono noti sistemi per stoccaggio di energia termica che sono applicabili ad ogni situazione di generazione o recupero termico. In particolare lo stoccaggio termico è adatto ad essere applicato in sistemi di generazione di energia da parte di fonti rinnovabili, quali ad esempio impianti solari a concentrazione (CSP, acronomimo inglese per Concentrating Solar Power).

Sistemi di stoccaggio di energie rinnovabili permettono di immagazzinare l’energia in eccesso prodotta durante il giorno e di restituirla quando l’insolazione è scarsa o inesistente e/o quando la domanda di energia è maggiore. Lo stoccaggio di energia termica equilibra vantaggiosamente l’offerta di energia con la richiesta da parte di utilizzatori.

I sistemi di stoccaggio dell’energia termica si possono classificare in funzione del metodo utilizzato per l’accumulo di calore: “sensible heat storage” in cui l’energia è immagazzinata sotto forma di calore sensibile facendo variare la temperatura tra un valore minimo ed uno massimo di un mezzo di stoccaggio, che può essere sia solido sia liquido e che non subisce cambiamenti di stato fisico; “latent heat storage” in cui l’energia è immagazzinata sotto forma di calore latente derivante dal passaggio di fase di un materiale, solitamente si tratta della trasformazione da liquido a solido e viceversa; “chemical heat storage” in cui l’energia è immagazzinata sfruttando opportune reazioni chimiche completamente reversibili, sotto forma di calore di assorbimento chimico oppure producendo H2 o gas di sintesi.

A meno di sistemi in cui si ha generazione diretta di vapore e potrebbe risultare vantaggioso utilizzare uno stoccaggio del tipo “latent heat storage”, in altri tipi di sistemi, come nella maggior parte degli impianti CSP, l’energia termica viene immagazzinata sotto forma di calore sensibile “sensible heat storage”. Oltre alle condizioni operative come temperatura e pressione di esercizio dell’impianto, i parametri fondamentali per questo tipo di stoccaggio sono legati al tipo di mezzo di stoccaggio utilizzato: densità, calore specifico, conducibilità e diffusività termica, tensione di vapore, compatibilità con i materiali utilizzati. Ad oggi la soluzione tecnologica maggiormente utilizzata prevede l’installazione di due serbatoi a livello variabile, in cui il mezzo di stoccaggio liquido viene accumulato alla sua temperatura minima e massima. Questa tecnologia può essere definita diretta quando il mezzo di stoccaggio utilizzato è anche il fluido termovettore attraverso il quale viene assorbito o ceduto il calore, oppure indiretta quando il mezzo di stoccaggio ed il fluido termovettore sono due sostanze differenti e lo stoccaggio viene caricato e/o scaricato attraverso uno scambiatore di calore.

La ricerca tecnologica si sta indirizzando verso un unico serbatoio. L’energia termica viene accumulata attraverso l’instaurazione di un gradiente di temperatura, il cosiddetto termoclino, all’interno del mezzo di stoccaggio, che consente di segregare idealmente la zona alla temperatura minima dalla zona alla temperatura massima, se opportunamente controllato. Anche per questa tecnologia è possibile parlare di stoccaggio diretto o indiretto come già descritto sopra. La scelta di utilizzare un materiale come accumulo termico è dettata da diversi fattori: facile reperibilità, basso costo, possibilità di raggiungere elevate temperature, facilità di produzione, assenza di problemi ambientali.

Come mezzi di stoccaggio, oltre alla possibilità di utilizzare liquidi, è possibile scegliere materiali solidi quali particelle solide, ad esempio sabbia, oppure calcestruzzo e/o materiale ceramico.

La prima tipologia consente di effettuare sia uno stoccaggio diretto che indiretto, nel primo caso rendendo fluido il letto di particelle solide ed utilizzandolo anche come fluido termovettore, nel secondo caso ipotizzando un letto impaccato all’interno dello stoccaggio ed accumulando e/o rilasciando il calore per contatto diretto con il fluido termovettore. La possibilità di utilizzare le particelle solide sia come fluido termovettore che come mezzo di stoccaggio consente di eliminare le inefficienze legate allo scambio termico tra le due sostanze. Gli svantaggi di questa scelta però sono numerosi: le particelle devono avere un diametro ben definito per riuscire ad ottenere un letto fluido, elevato consumo di aria e/o gas utilizzato per fluidizzare il letto, formazione di polveri dovute allo stress meccanico a cui sono sottoposte le particelle, fenomeni di abrasione sul materiale a contatto con il letto fluido, possibile formazione di agglomerati ad alta temperatura a causa di fenomeni di sinterizzazione. Alcune di queste criticità sono superate nell’adottare un letto di particelle impaccato e quindi fermo. In questo caso il calore viene accumulato e/o ceduto per contatto diretto con il fluido termovettore il quale necessariamente dovrà essere chimicamente compatibile con il materiale scelto come mezzo di stoccaggio. Così facendo, non si hanno più dispendi di energia per fluidizzare il letto, inoltre, il diametro delle particelle deve essere ancora controllato, ma non in modo così stringente come per avere un letto fluido. La possibilità di utilizzare particelle solide massimizza l’area di scambio tra fluido termovettore e lo stesso mezzo di stoccaggio, ma ancora si porta dietro alcuni svantaggi, quali: la progressiva deformazione anelastica (thermal ratcheting) a cui è soggetto il letto impaccato per i ripetuti cicli termici; l’instaurarsi di canali di fluido caldo all’interno del fluido più freddo a causa delle differenti densità e viscosità, conosciuto come fingering o channeling.

Alcune soluzioni tecniche prevedono di far scorrere il fluido termovettore non a contatto con il calcestruzzo ma in tubi metallici circondati da calcestruzzo. Questa modalità realizzativa può presentare il problema dello spalling cioè del distacco del calcestruzzo dal tubo a causa dell’elevata sovrappressione che si instaura all’interno del materiale stesso dovuto ad evaporazione dell’acqua presente o a differenze di dilatazioni termiche.

Alcune soluzioni tecniche presentano un sistema di lastre in cui gli spazi tra lastre adiacenti di calcestruzzo sono molto piccoli (1-2 mm) ottenuti disponendo nello stampo sottili fogli di strati sacrificali ad esempio di cera o plastica di non semplice disposizione e che devono poi essere rimossi. Date le dimensioni elevate delle lastre (0,5-1,5 m di larghezza, 2,5-5 m di altezza per 10-30 mm di spessore) questa soluzione presenta notevoli difficoltà e problematiche da un punto di vista realizzativo. Svantaggiosamente una volta rimossi i fogli di cera, i canali passanti ottenuti possono risultare non regolari ed avere una forma ondeggiante.

Lo stato della tecnica nota prevede lastre di calcestruzzo rettangolari di ugual dimensione disposti in un contenitore a forma di parallelepipedo. Tale soluzione risulta adatta ed economicamente sostenibile per sistemi in cui le pressioni in gioco si mantengono basse cioè minori di 5 o 10 bar. Al crescere della pressione lo spessore dell’involucro e/o contenitore esterno con sezione rettangolare e/o quadrata, data la non omogeneità della spinta sulle pareti, aumenta molto velocemente rendendo svantaggiosamente la soluzione dello stato della tecnica nota non applicabile.

Scopo della presente invenzione consiste nel fatto di realizzare un apparato di stoccaggio di energia termica che superi gli svantaggi della tecnica nota.

In accordo con l’invenzione tale scopo è raggiunto con un apparato di stoccaggio di energia termica secondo la rivendicazione 1.

Un ulteriore scopo della presente invenzione consiste nel fatto di realizzare un procedimento di costruzione di un apparato di stoccaggio di energia termica che superi gli svantaggi della tecnica nota.

In accordo con l’invenzione tale ulteriore scopo è raggiunto con un procedimento per costruire un apparato di stoccaggio di energia termica secondo la rivendicazione 22.

Altre caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 è una vista in assonometria cavaliera di un elemento di un modulo di base di un apparato di stoccaggio di energia termica secondo la presente invenzione, dove l’elemento del modulo di base comprende una lastra di calcestruzzo ed un paio di barre distanziatrici di calcestruzzo disposte parallelamente tra loro ed in corrispondenza a due bordi trasversali della lastra, dove il paio di barre distanziatrici supportano la lastra essendo disposte sotto la faccia inferiore della lastra, dove il paio di barre distanziatrici sono di pezzo con la lastra;

la figura 2 è una vista frontale di una sezione trasversale di un apparato di stoccaggio di energia comprendente un tubo cavo di sezione trasversale circolare comprendente una cavità di sezione trasversale circolare all’interno della quale è disposto un modulo di base comprendente elementi impilati comprendenti lastre di dimensioni trasversali differenti per seguire un profilo curvilineo di una parete interna della cavità, dove il modulo di base comprende una molteplicità di elementi impilati l’uno sopra l’altro in modo che lastre di calcestruzzo siano impilate una sopra l’altra e distanziate da una molteplicità di paia di barre distanziatrici adatte a formare una molteplicità di canali cavi adatti al passaggio di un fluido termovettore, dove ogni canale cavo è compreso tra la faccia superiore di una lastra inferiore impilata, il paio di barre spaziatrici e la faccia inferiore di una lastra superiore impilata, dove una lastra inferiore alla base del modulo di base non comprende barre distanziatrici, dove detti canali cavi sono di dimensioni differenti, dove interstizi superiore e inferiore della cavità sono rispettivamente riempiti con aste di calcestruzzo di sezione trasversale di forma di segmento circolare;

la figura 3 è una vista in assonometria cavaliera di un modulo di base alternativo dell’apparato di stoccaggio di energia termica comprendente una molteplicità di elementi impilati l’uno sopra l’altro in modo che lastre di calcestruzzo, tutte delle stesse dimensioni trasversali, siano impilate una sopra l’altra e distanziate dalla molteplicità di paia di barre distanziatrici adatte a formare una molteplicità di canali cavi, tutti delle stesse dimensioni, adatti al passaggio del fluido termovettore, dove una lastra inferiore alla base del modulo di base non comprende barre distanziatrici;

la figura 4 è una vista frontale di una sezione trasversale dell’apparato di stoccaggio di energia comprendente il tubo cavo di sezione trasversale circolare comprendente la cavità di sezione trasversale circolare all’interno della quale è disposto un modulo di base alternativo mostrato in figura 3 comprendente elementi del modulo di base comprendente lastre di dimensioni trasversali uguali, dove interstizi superiore, inferiore e laterali della cavità sono rispettivamente riempiti con aste di calcestruzzo di sezione trasversale di forma di segmento circolare;

la figura 5 è una vista frontale di una sezione trasversale di un apparato di stoccaggio di energia alternativo comprendente un tubo cavo alternativo di sezione trasversale rettangolare comprendente una cavità di sezione trasversale rettangolare all’interno della quale è disposto il modulo di base alternativo di figura 3 comprendente lastre delle stesse dimensioni e paia di barre distanziatrici di sezione trasversale rettangolare;

la figura 6 è una vista di lato di tubi cavi comprendenti rispettive cavità all’interno delle quali sono disposti moduli di base dell’apparato di stoccaggio di energia disposti in serie tra loro in modo che i canali cavi siano in comunicazione di flusso tra loro, dove tre tubi cavi sono disposti in serie in modo tale che le loro cavità sono disposte in comunicazione di flusso tra loro ed alle estremità dei tubi sono previsti distributori di flusso collegati ad una rete idraulica per un fluido termovettore;

la figura 7 è una vista in assonometria cavaliera di tre tubi cavi disposti in serie fra loro a formare tre serie di tre tubi cavi, dove le tre serie di tre tubi cavi sono a propria volta disposte in parallelo tra loro;

la figura 8 mostra un’assonometria cavaliera di una molteplicità di moduli base disposti in serie in modo che i canali cavi siano in comunicazione di flusso tra loro, dove la molteplicità di moduli di base disposti in serie è a propria volta disposta in parallelo;

la figura 9 è una vista schematica di una configurazione di collegamento idraulico di una molteplicità di serie di tubi cavi comprendenti una molteplicità di moduli base all’interno delle proprie cavità, dove la molteplicità di serie di tubi cavi sono collegati in parallelo tra loro per mezzo di distributori di fluido termovettore che sono disposti alle estremità di ogni serie di tubi cavi, dove la molteplicità di serie di tubi cavi in parallelo è collegata con un’altra molteplicità di serie di tubi cavi per mezzo della rete idraulica e dei distributori del fluido termovettore; la figura 10 è una vista schematica di una configurazione alternativa di due tubi cavi comprendenti distributori di fluido termovettore ad ogni estremità collegati per mezzo della rete idraulica del fluido termovettore;

la figura 11 è una vista in assonometria cavaliera di un elemento alternativo di un modulo di base alternativo secondo la presente invenzione, dove la lastra di calcestruzzo è separabilmente montabile con un paio di barre distanziatrici di calcestruzzo disposte parallelamente tra loro ed in corrispondenza a due bordi trasversali della lastra, dove il paio di barre distanziatrici supportano la lastra essendo disposte sotto la faccia inferiore della lastra;

la figura 12 è una vista frontale di una sezione trasversale dell’apparato di stoccaggio di energia comprendente il tubo cavo di sezione trasversale circolare comprendente la cavità di sezione trasversale circolare all’interno della quale è disposto un modulo di base alternativo comprendente lastre separabilmente montate con paia di barre, dove le lastre hanno dimensioni trasversali differenti per seguire il profilo curvilineo della parete interna della cavità, dove le paia di barre distanziatrici comprendono una parete esterna che comprende almeno una porzione a contatto con il profilo curvilineo della parete interna della cavità, dove interstizi superiore e inferiore della cavità sono rispettivamente riempiti con aste di calcestruzzo di sezione trasversale di forma di segmento circolare.

Con riferimento alle figure citate ed in particolare alle figure 2, 4 e 12, viene mostrato un apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprendente un tubo cavo 60 di sezione trasversale circolare comprendente una cavità interna 65 di sezione trasversale circolare.

Come mostrato in particolare in figura 6 ogni tubo cavo 60 comprende due estremità, ed ogni estremità comprende un’apertura passante 64.

Come mostrato ad esempio in figura 6, il tubo cavo 60 definisce una direzione longitudinale lungo la quale si estende da una propria estremità all’altra.

Come mostrato in particolare in figura 8, l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende una molteplicità di moduli di base 10 disposti secondo una configurazione in serie o una configurazione in parallelo all’interno di detta cavità interna 65 di detto almeno un tubo cavo 60.

Come mostrato in particolare in figura 2, ogni modulo di base 10 dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende una molteplicità di elementi 20, 30 impilati uno sull’altro.

Come mostrato in figura 1, ogni elemento 20, 30 di detto modulo di base 10 comprende una lastra 20 ed un paio di barre distanziatrici 30.

Come mostrato nelle figure 1-4, le lastre 20 e le paia di barre distanziatrici 30 sono di pezzo.

Il modulo di base 10 comprende una molteplicità di lastre 20 che sono impilate una sopra l’altra ed una molteplicità di paia di barre distanziatrici 30 che distanziano le lastre 20 impilate tra le quali il paio di barre distanziatrici 30 è disposto.

In figura 2 vengono mostrate sette elementi 20, 30, in particolare vengono mostrate otto lastre 20 separate lungo una direzione verticale da sette coppie di barre distanziatrici 30.

Come evidente dalla figura 1 almeno una lastra 20 del modulo di base 10 ha una dimensione trasversale lunga quanto una dimensione trasversale della cavità 65. Le altre lastre 20 del modulo di base 10 hanno dimensioni differenti in modo di seguire la forma curvilinea di una parete interna 61 della cavità 65 del tubo cavo 60.

Nelle figure 2-5, 12 il modulo di base 10 comprende una molteplicità di coppie di lastre 20 ed una rispettiva molteplicità di paia di barre distanziatrici 30.

Come mostrato in particolare nelle figure 2-5, 12, ogni paio di barre distanziatrici 30 è disposto tra ogni coppia di lastre 20 impilate ed è adatto a formare un canale passante 40 adatto al passaggio di un fluido termovettore da una estremità all’altra delle due estremità del tubo cavo 60.

Ogni canale passante 40 è compreso tra pareti interne di ogni paio di barre distanziatrici 30 e pareti interne di ogni coppia di lastre 20 impilate.

In figura 2 sono mostrati sette canali passanti 40 di dimensioni trasversali differenti e di altezza uguale.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 prevede l’utilizzo di lastre 20 di calcestruzzo con barre distanziatrici 30 di sezione trasversale rettangolare la cui altezza stabilisce in modo preciso e corretto la distanza tra le lastre 20 e la dimensione del rispettivo canale passante 40 in direzione verticale.

Si risolve quindi in modo vantaggiosamente semplice la non regolarità dei canali evidenziata nello stato della tecnica nota.

Vantaggiosamente i canali passanti 40 sono più facili da realizzare rispetto allo stato della tecnica nota e si riescono a mantenere efficienze elevate poiché si riesce a garantire il controllo dell’altezza dei canali passanti 40 ed una distanza costante tra le lastre 20. E’ anche possibile decidere di cambiare l’altezza delle barre distanziatrici 30 in modo controllato, in modo di dimensionare i canali cavi 40 con estrema precisione.

Queste coppie di lastre 20 con paia di barre distanziatrici 30 rendono vantaggiosamente la fase di impilaggio delle lastre 20 modulare, semplice, veloce permettendo di realizzare un apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprendente moduli di base 10 adatti a seguire il profilo della parete interna 61 della cavità 65 del tubo cavo 60 come mostrato nelle figure 2, 12 oppure moduli di base 10 a forma di parallelepipedo come mostrato nelle figure 3, 4, 5.

Ogni lastra 20 è di calcestruzzo ed ogni barra distanziatrice 30 è di calcestruzzo.

In particolare le lastre 20 sono preferibilmente di calcestruzzo comprendente aggregati ad alte prestazioni che uniscono alle caratteristiche del calcestruzzo anche una maggiore resistenza meccanica agli shock termici e un aumento di proprietà chimico-fisiche come calore specifico, conducibilità termica pur mantenendo un basso costo e rendendo l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 economicamente vantaggioso.

Le lastre 20 di calcestruzzo possono essere impilate direttamente in sito all’interno della cavità 65 del tubo cavo 60 di metallo.

La presenza delle barre distanziatrici 30 di pezzo con la lastra 20 contribuisce vantaggiosamente alla resistenza strutturale del modulo di base 10. Inoltre vantaggiosamente la lastra 20 risulta vantaggiosamente più facilmente trasportabile e maneggiabile.

Ogni barra distanziatrice 30 di un paio di barre distanziatrici 30 è disposta parallelamente tra loro e parallelamente ad un asse longitudinale L che passa lungo una direzione longitudinale del tubo cavo 60.

Ogni barra distanziatrice 30 del modulo di base 10 comprende una sezione trasversale di forma rettangolare.

Ogni barra distanziatrice 30 di ogni paio di barre distanziatrici 30 comprende una dimensione longitudinale lunga quanto una dimensione longitudinale della rispettiva coppia di lastre 20 impilate tra le quali il paio di barre distanziatrici 30 risulta disposto.

Ogni lastra 20 della coppia di lastre 20 impilate comprende due facce: una faccia superiore 21 ed una faccia inferiore 22. Ogni paio di barre distanziatrici 30 è disposto tra la faccia superiore 21 di una lastra 20 impilata inferiore e la faccia inferiore 22 di una lastra 20 impilata superiore della coppia di lastre 20 impilate.

Ogni lastra 20 comprende due bordi trasversali 26.

Ogni barra distanziatrice 30 comprende un bordo trasversale esterno 36.

Come mostrato in particolare nelle figure 1-5, 11, 12, ogni barra distanziatrice 30 del paio di barre distanziatrici 30 è disposta in corrispondenza di uno dei due bordi trasversali 26 della lastra 20 in modo tale che il canale passante 40 comprende una dimensione trasversale lunga quanto la massima dimensione trasversale compresa tra le pareti interne del paio di barre distanziatrici 30 e pareti interne della coppia di lastre 20 impilate.

Come mostrato in particolare nelle figure 6, 9, 10, all’imbocco delle aperture passanti 64 terminali di una molteplicità di tubi cavi 60 disposti in serie tra loro sono previsti distributori 80 di fluido termovettore collegati ad un impianto o ad una rete idraulica per la distribuzione del fluido termovettore.

Ogni lastra 20 comprende una dimensione longitudinale di lunghezza compresa tra 0.5 e 20 metri, una dimensione trasversale di lunghezza compresa tra 0.5 e 5 metri ed uno spessore di lunghezza compresa tra 0.01 e 0.30 metri, dove lo spessore è misurato lungo una direzione verticale.

Preferibilmente la singola lastra di calcestruzzo può avere un intervallo di lunghezza da 1 a 20 m; larghezza da 0.7 a 3 m e altezza da 2 a 10 cm.

L’altezza della lastra 20 e lo spessore tra due lastre 20 costituente il canale passante 40 del fluido termovettore sono parametri di basilare importanza nel dimensionamento dell’apparato di stoccaggio termico 100 efficiente e il loro valore viene determinato con opportune simulazioni che tengono in considerazione le caratteristiche chimico-fisiche del materiale solido e del fluido termovettore utilizzato nonché le condizioni operative in uso nel sistema di stoccaggio. In questa soluzione entrambi questi parametri sono facilmente controllabili e realizzabili.

La barra distanziatrice 30 comprende uno spessore di lunghezza compresa tra 0.5 e 5 centimetri, dove lo spessore è misurato lungo la direzione verticale, definendo una dimensione verticale del canale passante 40.

La barra distanziatrice 30 comprende una dimensione trasversale di lunghezza compresa tra 1 e 30 centimetri.

Preferibilmente la lunghezza delle barre distanziatrici 30 è uguale a quella della lastra 20; l’altezza delle barre distanziatrici 30 è uguale allo spessore desiderato tra due lastre 20, nonché le dimensioni dei canali passanti 40, in un intervallo tra 1 e 4 cm; la larghezza delle barre distanziatrici 30 variabile in un intervallo tra 5 e 20 cm.

Le dimensioni proposte rappresentano una soluzione facilmente realizzabile e permettono quindi di semplificare vantaggiosamente la fase costruttiva.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 ha il vantaggio di realizzare un sistema di stoccaggio dell’energia termica a basso costo utilizzabile in tutte le applicazioni termiche che traggono vantaggio dalla gestione di tale calore in maniera disgiunta dalla sua produzione. Sono esempi l’impiego in abbinamento a impianti solari CSP, a sistemi di recupero di calore quali cicli di potenza nella generazione di elettricità, in giacimenti per l’incremento del fattore di recupero, in impianti solari per la dissalazione.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende un tubo cavo 60 di sezione trasversale circolare.

La forma del tubo cavo 60 è la stessa forma delle pareti interne 61 del tubo cavo 60 che formano la cavità interna 65 del tubo cavo 60 e quindi anche la sezione trasversale della cavità è di forma circolare.

Come mostrato in figura 2 ogni lastra 20 delle coppie di lastre 20 del modulo di base 10 ha dimensioni trasversali differenti da almeno un’altra lastra 20 della stessa coppia di lastre 20 e/o dello stesso modulo di base 10 in modo tale che due bordi trasversali 26 di ogni lastra 20 del modulo di base 10 siano a contatto per almeno una porzione con pareti interne curvilinee della cavità interna 65 del tubo cavo 60. In questo modo spazi vuoti trasversali semicircolari laterali che non sarebbero occupati se le lastre 20 del modulo di base 10 avessero tutte la stessa dimensione trasversale, presentando una forma parallelepipeda, vengono invece occupati dal modulo di base 10 stesso deformato in senso trasversale. Ne risulta che i canali passanti 40 hanno dimensioni trasversali differenti gli uni dagli altri.

Come mostrato in figura 2 è possibile riempire completamente tutta la dimensione verticale del tubo cavo 60, oppure come mostrato in figura 4 prevedere che i due spazi vuoti superiore e inferiore al modulo di base 10 siano riempiti da aste di calcestruzzo di forma di segmento circolare 50, un’asta superiore 51 ed un’asta inferiore 52, in modo che i canali passanti 40 abbiano dimensioni trasversali che variano entro un determinato intervallo di lunghezze definito sopra nell’esempio realizzativo di figura 2.

Le aste di sezione trasversale di forma di segmento circolare 50 comprendono una dimensione longitudinale lunga quanto la dimensione longitudinale delle lastre 20 del modulo di base 10 e/o lunga quanto la dimensione longitudinale della cavità 60 del tubo cavo 60.

Le aste di sezione trasversale di forma di segmento circolare 50 possono essere equivalenti alle lastre 20, sostituendo una delle lastre 20 dell’almeno una coppia di lastre 20 come mostrato in figura 4 infatti per quanto riguarda l’asta superiore 51 che comprende una superficie inferiore piana del tutto equivalente alla superficie inferiore 22 della lastra 20, l’asta superiore 51 è sovrapposta direttamente sopra ad un paio di barre distanziatrici 30 che la separano in distanza verticale dalla superficie superiore 21 della lastra 20 a lei inferiore.

Vantaggiosamente l’utilizzo di lastre 20 di larghezza trasversale diversa per permettere di impilare tali lastre 20 di calcestruzzo con barre distanziatrici 30 all’interno della cavità 65 del tubo cavo 60 cilindrico, permette di usare i tubi cavi 60 cilindrici di metallo già presenti in commercio ottenendo una soluzione modulare ed espandibile, adatta a lavorare anche con alte pressioni ma basata su elementi del modulo di base 10 standard e a basso costo.

Ulteriormente, come mostrato in figura 4 è possibile prevedere una ulteriore alternativa dove l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 di figura 3 comprende un modulo di base 10 alternativo che riempie parzialmente la cavità interna 65 di sezione trasversale ellittica del tubo cavo 60. In questa alternativa rappresentata in figura 4 è possibile vedere che il modulo di base 10 di forma di parallelepipedo mostrato nell’esempio realizzativo di figura 3, viene inserito o montato direttamente all’interno del tubo cavo 60 di sezione circolare di figura 4. In questa alternativa esistono quattro spazi vuoti lasciati liberi dal modulo di base 10 e che in figura 4 sono riempiti da altrettante quattro aste di sezione trasversale di forma di segmento circolare. 50, 51, 52, 53, 54, dove le quattro aste 50 di sezione trasversale di forma di segmento circolare sono di calcestruzzo.

Vantaggiosamente l’uso delle aste semicircolari 50 di calcestruzzo mostrate nelle alternative sopra descritte e nelle figure 2 e 4, consentono di aumentare l’isolamento termico dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100 con l’ambiente esterno.

Vantaggiosamente grazie alle aste semicircolari 50 di calcestruzzo è possibile avere un isolamento termico anche quando si utilizzano tubi cavi 60 di metallo già in commercio al posto che tubi cavi 60 costruiti direttamente in calcestruzzo.

Nelle figure 2 e 4 le lastre 20 possono avere larghezza variabile o costante in cui gli spazi semicircolari di vuoto della cavità 65 del tubo cavo 60 vengono riempite con altrettante aste di calcestruzzo comprendenti la sezione trasversale a forma di segmento circolare.

Inoltre si prevede o la possibilità di lastre 20 di calcestruzzo di dimensione variabile disposte in cavità 65 dei tubi cavi 60 oppure la possibilità di lastre 20 della stessa dimensione impilate nella cavità 65 del tubo cavo 60 in cui si vengono a creare quattro spazi di vuoto a forma di segmenti circolari a sezione trasversale di mezzeluna. Riempiendo questi quattro spazi di vuoto con altrettante aste di sezione trasversale di forma di segmenti circolari 50, la soluzione risulta vantaggiosamente adatta a sistemi oltre che con temperature elevate anche con pressioni elevate.

Con queste geometrie dell’apparato di stoccaggio termico 100 mostrato nelle figure 2 e 4, è possibile quindi coprire un ampio intervallo di pressione e rendere vantaggiosamente l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 adatto ad operare con una ampia gamma di fluidi termovettori: vari tipi di olio diatermico, miscele di sali fusi o gas con pressioni per tutti i fluidi fino a 100 bar.

Inoltre l’uso di aste di calcestruzzo 50 sia come ulteriore materiale di stoccaggio sia principalmente come isolante termico dall’ambiente esterno, limita vantaggiosamente l’isolamento necessario sulla parete esterna del tubo cavo 60. Si ha quindi anche una vantaggiosa riduzione di costo.

Preferenzialmente il materiale delle aste 50 è diverso da quello delle lastre 20 ed in particolare può essere calcestruzzo a bassa conducibilità in modo di poter funzionare meglio come isolante termico. In questo caso il suo costo risulta anche inferiore a quello delle lastre 20.

Come mostrato in particolare in figura 4 nella parte inferiore interna della cavità 65 del tubo cavo 60 è posizionata una base di calcestruzzo che è l’asta di sezione di forma di segmento circolare 52 sopra la quale vengono impilate orizzontalmente più lastre 20 a dimensione variabile come in figura 2 o a dimensione fissa come in figura 4. L’estrema parte superiore interna della cavità 65 del tubo cavo 60 viene riempita con una ulteriore asta di calcestruzzo di sezione trasversale di forma di segmento circolare 51. Il tubo cavo 60 di sezione trasversale circolare riempito con i moduli di base 10 e le aste 50 costituisce l’apparato di stoccaggio di energia termica 100.

Vantaggiosamente per il modulo di base 10 a forma di parallelepipedo mostrato in figura 3 è possibile utilizzare come involucro tubi cavi 60 commerciali a sezione trasversale circolare come mostrato in figura 4 e/o a sezione trasversale rettangolare come mostrato in figura 5 in metallo o in calcestruzzo.

Vantaggiosamente non è quindi necessario progettare e realizzare involucri particolari e sviluppati ad hoc per questi moduli di base 10. Questo semplifica ulteriormente la fase realizzativa e permette di contenerne vantaggiosamente i costi. Risulta sufficiente impilare all’interno della cavità 65 del tubo cavo 60 le lastre 20 e provvedere ad installare i fondelli con i distributori 80 del fluido termovettore opportunamente disegnati e realizzati per garantire una omogenea distribuzione del liquido tra le varie lastre 20 dei moduli di base 10 dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende un solo serbatoio contenente lastre 20 di calcestruzzo impilate a diretto contatto con un fluido termovettore, come mostrato nelle figure 2, 4, 5, 12. Le lastre 20 sono realizzate con delle barre distanziatrici 30 di sezione trasversale rettangolare che rendono semplice la fase di impilaggio.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 può avere forma di parallelepipedo con lastre 20 che hanno tutte la stessa dimensione come mostrato in figura 5.

Il fluido termovettore a diretto contatto con le lastre 20 e le barre distanziatrici 30 di calcestruzzo può essere un fluido o gas, stabile, poco viscoso alle condizioni operative, con buona capacità termica e alta velocità di trasferimento del calore.

Esempi di fluidi termovettori sono oli diatermici o miscele di sali fusi, che sono largamente disponibili sul mercato utilizzabili nel sistema di stoccaggio termico.

L’intervallo di temperature del sistema di stoccaggio è da 0 a 700°C, l’intervallo di pressioni da 1 a 100 bar.

Nei canali passanti 40 ottenuti impilando orizzontalmente le lastre 20 di calcestruzzo viene fatto fluire il fluido termovettore in ingresso al sistema di stoccaggio e la uniforme distribuzione tra i canali passanti 40 del fluido in ingresso viene ottenuta tramite un distributore 80. Le velocità del fluido termovettore sono mantenute basse, comprese nell’intervallo 0.0005 e 0.01 m/s. Si stabilisce nei canali passanti 40 un moto laminare che favorisce il trasferimento di calore tra il fluido e il calcestruzzo degli elementi 20, 30 del modulo di base 10.

Come mostrato nelle figure 6-8 l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende una molteplicità di tubi cavi 60 ed una molteplicità di moduli di base 10, dove ogni modulo di base 10 della molteplicità di moduli di base 10 è disposto all’interno di ogni cavità interna 65 di ogni tubo cavo 60 della molteplicità di tubi cavi 60.

Inoltre come mostrato in particolare in figura 6 ogni tubo cavo 60 di questa molteplicità di tubi cavi 60 è disposto secondo una configurazione in serie lungo l’asse longitudinale L con un altro tubo cavo 60 della stessa molteplicità di tubi cavi 60 in modo tale che le estremità di questi due tubi cavi 60 adiacenti disposti in serie 70 siano in comunicazione di flusso tra loro, avendo le aperture passanti 64 in comunicazione di flusso.

Come mostrato in figura 10 è anche possibile prevedere altre forme di configurazione in serie ad esempio prevedendo che ogni tubo cavo 60 comprenda alle proprie estremità distributori 80 di fluido termovettore connessi alla rete idraulica del fluido termovettore, in questa maniera prevedendo sia collegamenti in serie tra i diversi tubi cavi 60 come mostrato nella figura 10, sia in parallelo.

La cavità interna 65 del tubo cavo 60 può vantaggiosamente contenere una molteplicità di moduli di base 10 disposti in serie 70 in modo tale che la molteplicità dei canali passanti 40 dei moduli di base 10 adiacenti di questa molteplicità di moduli di base 10 disposti in serie 70 sia in comunicazione di flusso tra loro, oppure una serie 70 di moduli di base 10 adiacenti e disposti in parallelo all’interno della cavità 65 di uno stesso tubo cavo 60.

Come mostrato in figura 9 sono possibili connessioni tra la serie 70 di moduli di base 10 contenuti nei tubi cavi 60 disponendoli sia in parallelo sia in serie tra di loro per mezzo di distributori 80 e della rete idraulica del fluido termovettore.

Per apparati di stoccaggio di energia termica 100 operanti a basse pressioni, più lastre 20 identiche impilate orizzontalmente formano il modulo di base 10. Più moduli di base 10 affiancati in serie 70 formano una serie 70 di moduli di base 10 come mostrato ad esempio in figura 8. Ad ogni estremità della serie 70 di moduli di base 10 è presente un distributore 80. La serie 70 di moduli di base 10 è contenuta nel tubo cavo 60 di sezione trasversale rettangolare, come mostrato ad esempio in figura 5 o di sezione trasversale circolare come mostrato nelle figure 2 e 4. Più serie 70 di moduli di base 10 configurati in serie e/o in parallelo costituiscono l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 che è un sistema di stoccaggio termico.

Le serie 70 di moduli di base 10 collegate in parallelo sono collegate in parallelo per mezzo di distributori 80 connessi con le due rispettive aperture passanti 64 delle estremità dei tubi cavi 60 dove ogni tubo cavo 60 disposto in parallelo comprende all’interno della propria cavità 65 una sola serie 70 di moduli di base 10 disposti in serie 70.

Vantaggiosamente la distanza tra canali passanti 40 adiacenti è mantenuta tra 1 e 4 cm e le lastre 20 hanno spessori tra i 2 e i 10 cm, che rappresentano dimensioni più facilmente controllabili ed ottenibili, diminuendo vantaggiosamente le difficoltà realizzative.

Nonostante questi spessori di vuoto e pieno più elevati, le prestazioni e l’efficienza dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100 rimangono vantaggiosamente elevate rispetto allo stato della tecnica nota.

Inoltre la disposizione orizzontale dei canali passanti 40 e la loro corretta distanza desiderata sono ottenuti tramite l’utilizzo di barre distanziatrici 30 di sezione trasversale rettangolare che permettono di impilare in modo vantaggiosamente più semplice e regolare più lastre 20 di calcestruzzo una sopra l’altra.

Il controllo dell’altezza dei canali passanti 40 come quello delle lastre 20 sono parametri fondamentali per l’efficienza dello stoccaggio e in questo apparato di stoccaggio di energia termica 100 vengono ottenuti in modo preciso, ripetibile controllabile e vantaggiosamente economico, grazie all’utilizzo di apposite barre distanziatrici 30.

La presenza di barre distanziatrici 30 permette vantaggiosamente anche la realizzazione e impilamento di singole lastre 20 di 16 metri e più lunghe in dimensione longitudinale. Da un punto di vista fluidodinamico inoltre all’interno del singolo canale passante 40 orizzontale tra lastre 20 orizzontali sono limitati i moti convettivi rispetto a canali verticali di lastre verticali dello stato della tecnica nota, facilitando vantaggiosamente la formazione del termoclino e limitandone la zona.

Vantaggiosamente le perdite di carico per singola serie 70 di moduli di base 10 e/o per i sistemi costituiti da più serie 70 di moduli di base 10 in serie e/o parallelo risultano più basse e costanti in fase di carica e scarica del termoclino, fasi in cui la direzione del flusso all’interno dei canali passanti 40 è invertito, garantendo come risultato una più elevata efficienza di stoccaggio e un miglioramento dell’operatività. Vantaggiosamente i canali passanti 40 risultano disposti orizzontalmente. Si può anche prevedere che le lastre 20 vengano disposte in senso verticale creando dei canali verticali, rinunciando però all’effetto tecnico sinergico e vantaggioso di quando i canali passanti 40 sono disposti orizzontalmente.

Vantaggiosamente l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 prevede il contatto diretto tra fluido termovettore e calcestruzzo non presentando problemi di spalling anche qualora si utilizzino i sali fusi e si raggiungano alte temperature.

A titolo esemplificativo vengono riportati due esempi svolti con l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprendente il tubo cavo 60 di sezione trasversale rettangolare ed i moduli di base 10 di forma parallelepipeda. Per i due esempi vengono usati moduli di base 10 comprendenti lastre 20 e barre distanziatrici 30 solidi di calcestruzzo e due possibili fluidi termovettori costituiti da una miscela di sali fusi e da un olio diatermico con le seguenti caratteristiche chimico-fisiche: il solido di calcestruzzo ha una densità di 2300 kg/m<3>, con calore specifico di 1000 J/kg/K e conducibilità termica di 1.2 W/m/K; Sali fusi di densità di 1820 kg/m<3>, con calore specifico di 1520 J/kg/K e conducibilità termica di 0.52 W/m/K; olio diatermico di densità di 770 kg/m<3>, con calore specifico di 2425 J/kg/K e conducibilità termica di 0.089 W/m/K.

Per il primo esempio viene stoccata un’energia termica di 500 kWh operante con un fluido termovettore con sali fusi nell’intervallo di temperature compreso tra 300 e 550 gradi Centigradi.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende otto moduli di base 10 disposti in serie 70 a formare una lunghezza lungo la direzione dell’asse longitudinale L di 16 metri lineari. Ogni modulo di base 10 comprende lastre 20 di dimensione trasversale di lunghezza 1 metro, di dimensione longitudinale di 2 metri. Il modulo di base 10 nel suo complesso ha un’altezza in direzione verticale di 0.54 metri ed è ottenuto impilando sette lastre 20 con rispettive paia di barre distanziatrici 30 tra una lastra 20 e l’altra 20. Il volume occupato dallo stoccaggio risulta essere pari a 8.67 m<3>, per un volume di calcestruzzo di 6.27 m<3>. I singoli canali passanti 40 hanno un’altezza di 2.5 cm e le lastre 20 hanno uno spessore di 5.6 cm con un grado di vuoto di 0.31.

Una volta raggiunta la stabilità termica dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100, il tempo di carica e scarica sono entrambi di circa 5 ore. La capacità di stoccaggio è di 80 kWh termici per ogni metro cubo di calcestruzzo. L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 presenta un’efficienza compresa tra 94 e 97%.

Per il secondo esempio viene stoccata un’energia termica di 660 kWh operante con olio diatermico come fluido termovettore nell’intervallo di temperature compreso tra 300 e 400 gradi Centigradi.

L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende due serie 70 disposti in parallelo di otto moduli di base 10 disposti in serie 70 a formare una lunghezza lungo la direzione dell’asse longitudinale L di 16 metri lineari. Le due serie 70 formano due serbatoi. Ogni modulo di base 10 comprende lastre 20 di dimensione trasversale di lunghezza 1 metro, di dimensione longitudinale di 2 metri. Il modulo di base 10 nel suo complesso ha un’altezza in direzione verticale di 0.55 metri ed è ottenuto impilando ventuno lastre 20 con rispettive paia di barre distanziatrici 30 tra una lastra 20 e l’altra 20. Il volume occupato dallo stoccaggio costituito dalle due serie 70 risulta essere pari a 17.6 m<3>, per un volume di calcestruzzo di 13.44 m<3>. I singoli canali passanti 40 hanno un’altezza di 0.7 cm e le lastre 20 hanno uno spessore di 2 cm con un grado di vuoto di 0.25.

Una volta raggiunta la stabilità termica dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100, il tempo di carica e scarica sono entrambi di circa 4.5 ore. La capacità di stoccaggio è di 50 kWh termici per ogni metro cubo di calcestruzzo. L’apparato di stoccaggio di energia termica 100 presenta un’efficienza del 96%.

Per quanto concerne la costruzione di questo apparato di stoccaggio di energia termica 100 è possibile definire un procedimento che comprende una fase di costruzione del modulo di base 10.

La fase di costruzione del modulo di base 10 comprende una fase di impilare in ordine secondo la direzione verticale almeno una prima lastra 20 di almeno una coppia di lastre 20, almeno un paio di barre distanziatrici 30 ed almeno una seconda lastra 20 dell’almeno una coppia di lastre 20 in modo che la prima lastra 20 e la seconda lastra 20 siano impilate una sopra l’altra e siano distanziate tra loro in direzione verticale per mezzo del paio di barre distanziatrici 30 formando il canale passante 40 adatto al passaggio del fluido termovettore da una estremità all’altra delle due estremità del tubo cavo 60, dove ogni canale passante 40 è compreso tra pareti interne di ogni paio di barre distanziatrici 30 e pareti interne di ogni coppia di lastre 20 impilate.

Questo procedimento per costruire l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 prevede che la fase di impilaggio degli elementi 20, 30 del modulo di base 10 avvenga all’interno della cavità 65 del tubo 60 dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100.

Alternativamente questo procedimento per costruire l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende una fase di inserimento del modulo di base 10 all’interno della cavità interna 65 del tubo cavo 60, dove il tubo cavo 60 comprende la cavità interna 65 e le due estremità, dove ogni estremità comprende l’apertura passante 64.

Vantaggiosamente è possibile impilare le lastre 20 una sopra l’altra distanziandole per mezzo di paia di barre distanziatrici 30 anche all’interno della cavità 65 del tubo cavo 60, rendendo più semplice il montaggio.

Vantaggiosamente è anche possibile prevedere di assemblare il modulo di base 10 all’esterno e posizionarlo in un secondo momento all’interno della cavità 65 del tubo cavo 60 per accelerare la costruzione dell’apparato di stoccaggio di energia termica 100.

Alternativamente per ottenere diametri molto larghi della cavità interna 65 del tubo cavo 60 si può prevedere di accostare lastre 20 con dimensione trasversale minore.

Vantaggiosamente il modulo di base 10 essendo costituito da più pezzi, lastre 20 di pezzo con il paio di barre distanziatrici 30, non ha problemi di dilatazioni termiche differenziali. Vantaggiosamente è possibile costruire quindi un modulo di base 10 di grandi dimensioni.

Alternativamente l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende almeno un tubo cavo 60 ed almeno un modulo di base 10 disposto all’interno della cavità interna 65 del tubo cavo 60.

Alternativamente il modulo di base 10 comprende una sola coppia di lastre 20 che sono impilate una sopra l’altra ed un solo paio di barre distanziatrici 30 che le distanziano l’una dall’altra in direzione verticale.

Alternativamente il modulo di base 10 prevede che l’elemento 20, 30 del modulo di base 10 che comprende la lastra 20 ed il paio di barre distanziatrici 30 sia appoggiato sopra una parete interna 61 della cavità interna 65 del tubo cavo 60 e prevede che la cavità passante 40 sia compresa tra la faccia inferiore 22 della lastra 20, le pareti del paio di barre distanziatrici 30 e la parete interna 61 della cavità interna 65 del tubo cavo 60.

Alternativamente si può prevedere anche il contrario, cioè quando non vi sia una lastra 20 che delimiti superiormente la cavità passante 40 e questa cavità passante 40 sia delimitata dalla parete interna 61 della cavità interna 65 oppure dall’asta superiore 51.

Come mostrato nelle figure 11-12 alternativamente è possibile prevedere che paia di barre distanziatrici 30 possano essere realizzate in modo separato dalla lastra 20, cioè come parti separabilmente montabili con la lastra 20 di calcestruzzo. Le barre distanziatrici 30 sono realizzate separatamente dalle lastre 20 e semplicemente disposte sopra la lastra 20 durante la fase di montaggio per impilaggio di una lastra 20 sopra l’altra 20.

Alternativamente come mostrato in figura 12 ogni lastra 20 delle coppie di lastre 20 del modulo di base 10 ha dimensioni trasversali differenti da almeno un’altra lastra 20 della stessa coppia di lastre 20 e/o dello stesso modulo di base 10 in modo tale che due bordi trasversali 26 di ogni lastra 20 del modulo di base 10 siano a contatto per almeno una porzione con pareti interne curvilinee della cavità interna 65 del tubo cavo 60. Inoltre le barre distanziatrici 30 separabili vengono disposte in modo tale che almeno una porzione della loro parete traversale esterna 36 sia a contatto con almeno una porzione curvilinea della parete interna 61 della cavità 65 del tubo cavo 60 in modo di seguire in modo ancora più accurato il profilo curvilineo della parete interna 61 della cavità 65.

Alternativamente il tubo cavo 60 può anche essere di calcestruzzo.

Alternativamente il tubo cavo 60 in calcestruzzo può essere di pezzo con le aste 50.

Alternativamente il tubo cavo 60 in calcestruzzo può essere avvolto in un tubo metallico o lamiera metallica.

Alternativamente le lastre 20 possono essere realizzate di materiale solido avente buona capacità termica, conducibilità termica e resistenza equivalenti al calcestruzzo e con compatibilità chimico fisica con il fluido termovettore utilizzato.

Alternativamente le aste di forma di segmento circolare 50 possono essere realizzate di materiale solido avente buona capacità termica, conducibilità termica e resistenza equivalenti al calcestruzzo e con compatibilità chimico fisica con il fluido termovettore utilizzato.

Alternativamente è possibile prevedere che barre distanziatrice 30 del modulo di base 10 possano comprendere una sezione trasversale sostanzialmente di forma rettangolare, cioè che la sezione trasversale a forma quadrata oppure che la sezione trasversale sia a forma sostanzialmente rettangolare e abbia una base geometrica inferiore ed una base geometrica superiore parallele tra loro in modo da supportare le lastre 20 e che i lati laterali della sezione trasversale possano avere un profilo curvilineo o di altra forma, ad esempio un profilo curvilineo concavo, un profilo curvilineo convesso, un profilo curvilineo rastremato verso l’altro o verso il basso.

Alternativamente come mostrato in figura 5 l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprendente un tubo cavo 60 alternativo di sezione trasversale rettangolare comprendente una cavità interna 65 alternativa di sezione trasversale rettangolare.

Secondo quest’ultima alternativa e come mostrato in particolare nelle figure 3, 4, 5, i moduli di base 10 prevedono che ogni lastra 20 ha la stessa dimensione trasversale di ogni altra lastra 20 del modulo di base 10.

Come mostrato in particolare in figura 5, il tubo cavo 60 è di sezione trasversale rettangolare e la cavità interna 65 del tubo cavo 60 comprende una sezione trasversale rettangolare ed ha dimensioni adatte ad essere completamente occupata dal modulo di base 10, nel senso che i bordi trasversali 26 delle lastre 20 sono a contatto con le pareti interne della cavità 65. All’interno di un tubo cavo 60 è possibile prevedere che vi sia una molteplicità di moduli di base 10 disposti in serie 70, come mostrato nelle figure 8 o 9.

Alternativamente come mostrato nelle figure 3-5, 12 ogni barra distanziatrice 30 di un paio di barre distanziatrici 30 è uguale all’altra barra distanziatrice 30 dello stesso paio di barre distanziatrici 30.

Alternativamente la forma del tubo cavo 60 è diversa dalla forma delle pareti interne 61 del tubo cavo 60 che formano la cavità interna 65 del tubo cavo 60.

Alternativamente il tubo 60 è di sezione trasversale ellittica. E’ anche possibile prevedere che la sezione trasversale del tubo cavo 60 sia di un tipo particolare di ellittica dove l’asse geometrico maggiore è uguale all’asse geometrico minore e quindi la sezione trasversale del tubo cavo 60 possa essere di forma circolare.

Alternativamente è possibile prevedere come mostrato in figura 8 che l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprenda una molteplicità di serbatoi, dove ogni serbatoio è costituito dalla singola serie 70 di moduli di base 10 disposti in serie.

Alternativamente l’apparato di stoccaggio di energia termica 100 comprende anche una molteplicità di moduli di base 10 disposti in parallelo all’interno di detta cavità interna 65 di detto almeno un tubo cavo 60.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (25)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) comprendente almeno un tubo cavo (60) comprendente una cavità interna (65) e due estremità, dove ogni estremità comprende un’apertura passante (64), almeno un modulo di base (10) disposto all’interno di detta cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60), dove detto almeno un modulo di base (10) comprende almeno una lastra (20) ed almeno un paio di barre distanziatrici (30), almeno un canale passante (40) adatto al passaggio di un fluido termovettore da una estremità all’altra di dette due estremità di detto almeno un tubo cavo (60).
2. 2. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una lastra (20) di detto modulo di base (10) è di pezzo con almeno un detto paio di barre distanziatrici (30).
3. 3. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un canale passante (40) è compreso tra pareti interne di ogni paio di barre distanziatrici (30), una parete interna (22) di detta almeno una lastra (20) e una parete di appoggio (21, 61) di un’altra lastra (20) su cui poggia detta almeno una lastra (20) o di una parete interna (61) di detta cavità (65).
4. 4. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, caratterizzato dal fatto che ogni lastra (20) di detta almeno una coppia di lastre (20) è di calcestruzzo, e/o che ogni barra distanziatrice (30) di detto almeno un paio di barre distanziatrici (30) è di calcestruzzo.
5. 5. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che detto paio di barre distanziatrici (30) sono disposte parallelamente tra loro e sono disposte parallelamente ad un asse longitudinale (L) che passa lungo una direzione longitudinale di detto almeno un tubo cavo (60).
6. 6. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che ogni barra distanziatrice (30) di detta almeno una coppia di barre distanziatrici (30) comprende una sezione trasversale di forma rettangolare.
7. 7. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, caratterizzato dal fatto che ogni barra distanziatrice (30) di ogni paio di barre distanziatrici (30) comprende una dimensione longitudinale lunga quanto una dimensione longitudinale della rispettiva almeno una lastra (20).
8. 8. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7, caratterizzato dal fatto che almeno una coppia di lastre (20) di detta almeno una lastra (20) sono impilate l’una sopra l’altra ed ogni lastra (20) di detta almeno una coppia di lastre (20) comprende due facce, una faccia superiore (21) ed una faccia inferiore (22), dove ogni paio di barre distanziatrici (30) è disposto tra la faccia superiore (21) di una lastra (20) inferiore e la faccia inferiore (22) di una lastra (20) superiore di almeno una coppia di lastre (20) impilate.
9. 9. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ogni lastra (20) di detta almeno una coppia di lastre (20) comprende due bordi trasversali (26) e che ogni barra distanziatrice (30) di detto almeno un paio di barre distanziatrici (30) è disposta in corrispondenza di uno dei due bordi trasversali (26) della lastra (20) in modo tale che detto canale passante (40) comprende una dimensione trasversale lunga quanto la massima dimensione trasversale compresa tra dette pareti di detto paio di barre distanziatrici (30).
10. 10. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, caratterizzato dal fatto che ogni lastra (20) ha la stessa dimensione trasversale di ogni altra lastra (20) impilata di detto modulo di base (10).
11. 11. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-10, caratterizzato dal fatto che detto almeno un tubo cavo (60) è di sezione trasversale rettangolare e detta cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60) è rettangolare ed ha dimensioni adatte ad essere completamente occupata da detto almeno un modulo di base (10).
12. 12. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-11, caratterizzato dal fatto che detto almeno un tubo cavo (60) è di sezione trasversale ellittica e detta cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60) è ellittica.
13. 13. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che ogni lastra (30) di detta almeno una coppia di lastre (20) ha dimensioni trasversali differenti da almeno un’altra lastra (30) di detta almeno una coppia di lastre (20) in modo tale che due bordi trasversali (26) di ogni lastra (20) del modulo di base (10) siano a contatto per almeno una porzione con pareti interne curvilinee di detta cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60).
14. 14. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12 o 13, caratterizzato dal fatto che detto almeno un modulo di base (10) riempie parzialmente detta cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60) generando almeno uno spazio vuoto tra detto almeno un modulo di base (10) e pareti interne di detta cavità interna (65), detto spazio vuoto essendo occupato da un’asta (50, 51, 52, 53, 54) di calcestruzzo di sezione trasversale di forma di segmento circolare.
15. 15. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-14, caratterizzato dal fatto di comprendere una molteplicità di tubi cavi (60) ed una molteplicità di moduli di base (10), dove ogni modulo di base (10) di detta molteplicità di moduli di base (10) è disposto all’interno di ogni cavità interna (65) di ogni tubo cavo (60) di detta molteplicità di tubi cavi (60), dove ogni tubo cavo (60) di detta molteplicità di tubi cavi (60) è disposto in serie lungo un asse longitudinale (L) con un altro tubo cavo (60) di detta molteplicità di tubi cavi (60) in modo tale che le estremità di due tubi cavi (60) adiacenti di detta molteplicità di tubi cavi (60) disposti in serie siano in comunicazione di flusso tra loro per mezzo di distributori (80) del fluido termovettore.
16. 16. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-15, caratterizzato dal fatto che detta cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60) contiene una molteplicità di moduli di base (10) disposti in serie (70) in modo tale che canali passanti (40) di moduli di base (10) adiacenti di detta molteplicità di moduli di base (10) disposti in serie (70) siano in comunicazione di flusso tra loro per mezzo di distributori (80) del fluido termovettore.
17. 17. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-16, caratterizzato dal fatto che ogni lastra (20) di detta almeno una coppia di lastre (20) comprende una dimensione longitudinale di lunghezza compresa tra 0.5 e 20 metri, una dimensione trasversale di lunghezza compresa tra 0.5 e 5 metri ed uno spessore di lunghezza compresa tra 0.01 e 0.30 metri, dove lo spessore è misurato lungo una direzione verticale.
18. 18. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-17, caratterizzato dal fatto che ogni barra distanziatrice (30) di detto almeno un paio di barre distanziatrici (30) comprende uno spessore di lunghezza compresa tra 0.005 e 0.05 metri, dove lo spessore è misurato lungo una direzione verticale, definendo una dimensione verticale di detto canale passante (40).
19. 19. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-18, caratterizzato dal fatto che ogni barra distanziatrice (30) di detto almeno un paio di barre distanziatrici (30) comprende una dimensione trasversale di lunghezza compresa tra 0.01 e 0.50 metri.
20. 20. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-19, caratterizzato dal fatto che detto tubo cavo (60) è di metallo
21. 21. Apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-19, caratterizzato dal fatto che detto tubo cavo (60) è di di calcestruzzo o di calcestruzzo avvolto in un tubo metallico o in una lamiera metallica.
22. 22. Procedimento per costruire un apparato di stoccaggio di energia termica (100) comprendente una fase di costruzione di almeno un modulo di base (10), dove detta fase di costruzione di detto almeno un modulo di base (10) che comprende almeno una coppia di lastre (20) ed almeno un paio di barre distanziatrici (30), comprende una fase di impilare in ordine almeno una prima lastra (20) di detta almeno una coppia di lastre (20), detto almeno un paio di barre distanziatrici (30) ed almeno una seconda lastra (20) di detta almeno una coppia di lastre (20) in modo che detta almeno una prima lastra (20) e detta almeno una seconda lastra (20) siano impilate una sopra l’altra e siano distanziate tra loro in direzione verticale per mezzo di detto almeno un paio di barre distanziatrici (30) formando un canale passante (40) adatto al passaggio di un fluido termovettore da una estremità all’altra di due estremità di almeno un tubo cavo (60), dove ognuno di detto canale passante (40) è compreso tra pareti interne di ogni paio di barre distanziatrici (30) e pareti interne di ogni coppia di lastre (20) impilate.
23. 23. Procedimento per costruire un apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto che la fase di costruzione di detto almeno un modulo di base (10) aviene all’interno di una cavità (65) di detto tubo cavo (60), dove detto almeno un tubo cavo (60) comprende detta cavità interna (65) e dette due estremità, dove ogni estremità comprende un’apertura passante (64).
24. 24. Procedimento per costruire un apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di inserimento di detto modulo di base (10) all’interno di una cavità interna (65) di detto almeno un tubo cavo (60), dove detto almeno un tubo cavo (60) comprende detta cavità interna (65) e dette due estremità, dove ogni estremità comprende un’apertura passante (64).
25. 25. Procedimento per costruire un apparato di stoccaggio di energia termica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 22-24, caratterizzato dal fatto che detto apparato di stoccaggio di energia termica (100) è secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-21.