IT201800021178A1

IT201800021178A1 - Sistema e metodo di gestione dell'energia di un rov

Info

Publication number: IT201800021178A1
Application number: IT102018000021178A
Authority: IT
Inventors: Roberto Visentin; Giovanni Massari; Diego Lazzarin
Original assignee: Saipem Spa
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-06-27
Also published as: US20220069612A1; WO2020136617A1; EP3902743B1; WO2020136617A8; US11837907B2; EP3902743A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA E METODO DI GESTIONE DELL'ENERGIA DI UN ROV”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione riguarda un sistema e un metodo di gestione dell’energia di un ROV.

STATO DELLA TECNICA

Il termine ROV, acronimo di Remoted Operated Vehicle indica un sottomarino a comando remoto filoguidato, il quale è pilotato da una stazione remota, che può essere alloggiata sopra la superficie marina ad esempio su una piattaforma petrolifera, una nave, o una boa; oppure a terra, ad esempio su una postazione fissa come una banchina di un porto. Il ROV comprende una unità di generazione di energia ed una unità di controllo.

La stazione remota è collegata al ROV da una linea di trasmissione per trasmettere l’energia generata dall’unità di generazione di energia nella stazione remota al ROV e scambiare dati fra l’unità di controllo ed il ROV.

Quando un ROV opera a profondità medio/elevate, la linea di trasmissione comprende una stazione intermedia; un ombelicale che collega la stazione remota alla stazione intermedia; ed un cavo flessibile che collega la stazione intermedia al ROV.

Generalmente, la stazione intermedia è un TMS (Tether Management System), il quale ha la funzione di gestire il cavo flessibile (tether) e di supportare il ROV nelle fasi di lancio e di recupero del ROV. Infatti, il ROV e il TMS sono accoppiati l’uno all’altro nella fase di lancio e sono varati nel corpo d’acqua tramite una nave di appoggio o una piattaforma provvista di un dispositivo di lancio (LARS). L’ombelicale, oltre a trasmettere energia e scambiare segnali e a differenza del tether, è un cavo armato con una funzione portante ed in grado di supportare a trazione sia il ROV che il TMS.

I ROV sono adibiti a svolgere molteplici attività nel corpo d’acqua e sono disponibili in diverse dimensioni e potenze. L’International Marine Contractors Association (IMCA) formata da operatori nei settori offshore dell’oil & gas e delle energie rinnovabili ha fornito una classificazione dei ROV in funzione delle loro specializzazioni.

I ROV da ispezione chiamati anche EYEBALL fanno parte della classe I e sono ROV di piccole dimensioni e completamente elettrici generalmente destinati all'ispezione visiva e catodica delle piattaforme e delle tubazioni. Questi ROV possono arrivare ad una profondità massima di 300 m e hanno un potenziale di sollevamento che può arrivare a 10 kg.

I ROV da ispezione e da lavori leggeri appartengono alla classe II. Questi ROV hanno medie dimensioni, un peso di circa 500 kg per le stazze maggiori e possono raggiungere una profondità di 3.000 m. Generalmente sono equipaggiati con una o più telecamere, sensori di navigazione per il rilevamento e la scansione del fondale marino, e manipolatori idraulici usati per lavori semplici.

I ROV da lavoro o Work Class sono classificati nella classe III. Questi ROV sono generalmente di grandi dimensioni e spesso presentano attuatori idraulici e possono arrivare fino a 10.000 m di profondità dal livello del mare.

I ROV scavatori sono classificati nella classe IV, sono molto grandi e comprendono cingoli per avanzare sul letto del corpo d’acqua, sistema sonar e telecamere, e sono impiegati per scavare trincee in cui interrare le tubazioni subacquee.

La linea di trasmissione deve trasportare la potenza necessaria al funzionamento del ROV, all’aumentare della potenza trasportata aumenta il peso e la rigidezza della linea di trasmissione e questo può ostacolare i movimenti del ROV.

OGGETTO DELL’INVENZIONE

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di gestione dell’energia di un ROV che ovvi all’inconveniente dell’arte nota.

Secondo la presente invenzione è realizzato un sistema di gestione dell’energia di un ROV, il sistema comprendendo:

- una unità di generazione di energia elettrica disposta in una stazione remota in corrispondenza di un corpo d’acqua e configurata per generare una potenza elettrica generata con un primo valore massimo;

- un ROV filoguidato configurato per operare nel corpo d’acqua e configurato per assorbire un secondo valore massimo di una potenza elettrica assorbita maggiore del primo valore massimo;

- una linea di trasmissione dell’energia elettrica collegata all’unità di generazione e al ROV e configurata per trasportare potenza elettrica dall’unità di generazione al ROV; e

- un dispositivo di accumulo dell’energia elettrica disposto lungo la linea di trasmissione e/o a bordo del ROV.

Grazie alla presente invenzione, l’unità di generazione e la linea di trasmissione sono configurate rispettivamente per generare e trasportare un valore massimo di potenza elettrica di poco maggiore, preferibilmente un valore tra il 10% e il 20% maggiore, del valore medio della potenza assorbita dal ROV calcolato in una fase di test. Tale valore massimo di potenza è molto minore, preferibilmente uguale ad un valore tra il 10% e il 30%, in particolare tra il 10% e il 20%, del valore massimo della potenza assorbita dal ROV. Di conseguenza la linea di trasmissione è più flessibile e facilita i movimenti del ROV. Inoltre, il ROV filoguidato ha delle prestazioni migliori.

Inoltre, grazie alla presente invenzione si hanno meno vincoli nella scelta delle potenze dell’unità di generazione dell’energia elettrica, della linea di trasmissione e del dispositivo di accumulo perché la minore potenza elettrica di uno può essere sopperita dalla potenza elettrica dell’altro e viceversa, e di conseguenza si possono utilizzare componenti in commercio e di larga produzione per aumentare le prestazioni a parità di costi.

In accordo con una forma di attuazione della presente invenzione, il dispositivo di accumulo dell’energia elettrica è selezionato fra una o più batterie ricaricabili; uno o più condensatori preferibilmente super capacitori oppure uno o più batterie ricaricabili e uno o più condensatori preferibilmente super capacitori.

Le batterie e i condensatori sono i dispositivi di accumulo più idonei a questo tipo di applicazione.

La selezione delle batterie o dei condensatori viene fatta in base alla quantità di energia che si vuole accumulare e in base alla corrente di scarica che si vuole ottenere in base alle richieste del ROV. In una forma preferita di attuazione, il dispositivo di accumulo comprende sia condensatori che batterie per ottimizzare la potenza accumulata con la velocità di scarica.

In particolare, il dispositivo di accumulo è configurato per erogare un terzo valore massimo di potenza elettrica maggiore o uguale alla differenza tra il secondo valore massimo di potenza elettrica assorbita e il primo valore massimo di potenza elettrica generata per sopperire alla differenza tra la potenza assorbita e la potenza generata, il dispositivo di accumulo è configurato per accumulare un valore massimo di energia che è correlato al terza valore massimo di potenza elettrica.

La selezione del tipo di dispositivo di accumulo è inoltre correlata alla statistica di utilizzo del veicolo eseguita in una fase di test precedente alla messa in servizio del ROV. Tale statistica di utilizzo è utilizzata per definire sia il terzo valore massimo di potenza da erogare che il valore massimo di energia accumulabile nel dispositivo di accumulo.

In accordo con una forma di attuazione della presente invenzione, il dispositivo di accumulo dell’energia elettrica è disposto a bordo del ROV.

Questa soluzione consente di dimensionare l’intera linea di trasmissione in funzione del primo valore massimo di potenza.

In accordo con un’altra forma di attuazione della presente invenzione, la linea di trasmissione comprende una stazione intermedia; un ombelicale collegato all’unità di generazione e alla stazione intermedia; e un cavo flessibile collegato alla stazione intermedia ed al ROV; in cui l’ombelicale è configurato per trasportare una quantità di potenza elettrica uguale al primo valore massimo.

In questo modo, la stazione intermedia è in grado di alloggiare il dispositivo di accumulo e consente di non appesantire eccessivamente il ROV. Inoltre, grazie alla presente invenzione è possibile ridurre il costo dell’ombelicale senza aumentare il peso del ROV.

La presente invenzione presenta la forma di attuazione in cui il dispositivo di accumulo comprende un primo blocco di accumulo disposto a bordo della stazione intermedia e un secondo blocco di accumulo disposto a bordo del ROV. In particolare, il primo blocco di accumulo comprende una o più batterie ricaricabili e il secondo blocco di accumulo comprende batterie e/o uno o più condensatori, in particolare super capacitori.

In questo modo, il peso del dispositivo di accumulo è ripartito fra la stazione intermedia ed il ROV. Inoltre, grazie alla presente invenzione, si ottiene una grande velocità di scarica del dispositivo di accumulo fornita dai condensatori e una alta densità di energia fornita dalle batterie.

In accordo con la presente invenzione, il primo valore massimo è uguale al valore medio calcolato in un intervallo di tempo selezionato tra 5 e 60 minuti della potenza elettrica assorbita in funzione di dati statistici e del tipo di impiego.

In questo modo, la selezione delle potenze viene fatta in modo da ottimizzare il rapporto peso/prestazioni complessivo del sistema, in particolare dell’unità di trasmissione, del dispositivo di accumulo e della linea di trasmissione, tenendo conto anche dei costi.

In particolare, il dispositivo di accumulo dell’energia è di tipo modulare ed è configurato in modo che il numero di batterie e/o di condensatori possa essere variato in funzione della destinazione di impiego del ROV.

In questo modo, è sufficiente configurare il ROV e/o la stazione intermedia per alloggiare il dispositivo di accumulo di tipo modulare.

In particolare, il sistema comprende un dispositivo di gestione della potenza elettrica collegato al dispositivo di accumulo e all’unità di generazione; il dispositivo di gestione della potenza essendo configurato per alimentare selettivamente il ROV, in funzione di un segnale di comando ricevuto da un’unità di controllo e correlato alla richiesta di potenza elettrica assorbita istantanea dal ROV, in una prima modalità operativa secondo la quale l’unità di generazione alimenta sia il ROV, sia il dispositivo di accumulo; ed in una seconda modalità operativa, secondo la quale l’unità di generazione ed il dispositivo di accumulo alimentano simultaneamente l’energia al ROV.

In questo modo la selezione della modalità operativa viene eseguita in modo automatico dall’unità di controllo in funzione della potenza richiesta dal ROV. In maggior dettaglio, il dispositivo di gestione della potenza elettrica in ogni istante utilizza la potenza elettrica generata dall’unità di generazione per alimentare il ROV, inoltre quando la potenza elettrica assorbita dal ROV è maggiore del primo valore massimo di potenza elettrica generata, della potenza elettrica dal dispositivo di accumulo è fornita al ROV; quando invece la potenza elettrica assorbita dal ROV è minore del primo valore massimo di potenza elettrica generata, incluso il caso in cui la potenza elettrica assorbita dal ROV è nulla, il dispositivo di gestione fornisce potenza al dispositivo di accumulo in modo da immagazzinare energia. In questo modo, l’unità di generazione lavora quasi sempre alla massima potenza, in altre parole la potenza elettrica generata è quasi sempre uguale al primo valore massimo.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per la gestione dell’energia di un ROV che ovvi agli inconvenienti dell’arte nota.

In accordo con la presente invenzione, viene fornito un metodo di gestione dell’energia di un ROV, il metodo comprendendo le fasi di:

- generare una potenza elettrica attraverso un’unità di generazione di energia elettrica avente un primo valore massimo di potenza elettrica generata e disposta in una stazione remota in corrispondenza di un corpo d’acqua;

- assorbire tramite il ROV un secondo valore massimo di potenza elettrica assorbita, in cui il primo valore massimo è minore del secondo valore massimo;

- trasportare energia elettrica dall’unità di generazione al ROV attraverso una linea di trasmissione di energia elettrica; e

- accumulare o erogare energia elettrica attraverso un dispositivo di accumulo dell’energia elettrica disposto lungo la linea di trasmissione e/o a bordo del ROV in modo da compensare la differenza fra la potenza elettrica assorbita e la potenza elettrica generata.

In questo modo, è possibile ottimizzare la flessibilità della linea di trasmissione per aumentare le prestazioni e l’operatività del ROV.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- La Figura 1 è una vista schematica di un sistema di gestione dell’energia elettrica di un ROV realizzato secondo una prima forma di attuazione della presente invenzione;

- La Figura 2 è una vista schematica di un sistema di gestione dell’energia elettrica di un ROV realizzato secondo una seconda forma di attuazione della presente invenzione;

- La Figura 3 è una vista schematica di un sistema di gestione dell’energia elettrica di un ROV realizzato secondo una terza forma di attuazione della presente invenzione;

- La Figura 4 è un grafico che illustra la potenza elettrica assorbita P2 la potenza elettrica generata P1 e il valore medio della potenza elettrica assorbita P2;

- La Figura 5 è un grafico che illustra un’analisi statistica su assorbimenti di potenza elettrica di un ROV;

- La figura 6 è uno schema a blocchi del sistema di gestione dell’energia elettrica di un ROV della figura 1;

- la figura 7 è uno schema a blocchi di una forma di attuazione di un dispositivo di accumulo del sistema di gestione dell’energia elettrica della figura 1;

- la figura 8 è uno schema a blocchi di un’altra forma di attuazione di un dispositivo di accumulo del sistema di gestione dell’energia elettrica della figura 1; e

- la figura 9 è uno schema a blocchi di un’altra forma di attuazione di un dispositivo di accumulo del sistema di gestione dell’energia elettrica della figura 1.

FORMA PREFERITA DI ATTUAZIONE DELL’INVENZIONE

Con riferimento alle Figure 1,4 e 6, è illustrato un sistema di gestione dell’energia elettrica di un ROV filoguidato che comprende una unità di generazione 1 di energia elettrica configurata per generare un valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 e disposta in una stazione remota 2 in corrispondenza di un corpo d’acqua 3; un ROV 4 filoguidato e configurato per operare nel corpo d’acqua 3 e provvisto di una pluralità di utenze 5, il ROV 4 è configurato per assorbire un valore massimo PM2 di potenza elettrica assorbita P2, in cui il valore massimo PM2 di potenza elettrica assorbita P2 è maggiore del valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 dall’unità di generazione 1; una linea di trasmissione 6 dell’energia elettrica che collega l’unità di generazione 1 al ROV 4; ed un dispositivo di accumulo 7 dell’energia elettrica. Il dispositivo di accumulo 7 è configurato per accumulare energia quando la potenza elettrica assorbita P2 è inferiore al valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 dall’unità di generazione 1 ed erogare energia quando la potenza elettrica assorbita P2 è superiore al valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1.

Il dispositivo di accumulo 7 è configurato per erogare un terzo valore massimo PM3 di potenza elettrica dato dalla differenza tra il secondo valore massimo PM2 e il primo valore massimo PM1.

La pluralità di utenze 5 del ROV 4 comprendono qualsiasi dispositivo del ROV 4 che deve essere alimentato da energia elettrica, ad esempio le eliche motorizzate utilizzate per spostare i ROV 4 nel corpo d’acqua o i vari utensili di cui il ROV 4 è provvisto. Si specifica che in tutto il documento con la dizione valore massimo di potenza elettrica generata o assorbita si intende la potenza elettrica massima o di picco rilevata, prodotta o registrata anche per brevissimi intervallo di tempo come ad esempio intervalli di tempo da meno di 1 secondo a 1 minuto, in altre parole la potenza elettrica massima istantanea.

La stazione remota 2 può essere un mezzo navale, una boa di superficie, una piattaforma o anche terra ferma ad esempio un molo o altro.

La linea di trasmissione 6 comprende una stazione intermedia 10; un ombelicale 11 che collega l’unità di generazione 1 alla stazione intermedia 10; e un cavo flessibile 12 che collega la stazione intermedia 10 al ROV 4. In maggior dettaglio, l’ombelicale 11 è configurato per trasportare una quantità di potenza elettrica uguale al valore massimo PM1. In maggiore dettaglio, l’ombelicale 11 è un cavo armato con una funzione portante ed in grado di supportare a trazione sia il ROV 4 che la stazione intermedia 10.

Il dispositivo di accumulo 7 comprende una o più batterie ricaricabili in particolare a carica e scarica rapida; oppure uno o più condensatori in particolare super capacitori; oppure una combinazione di una o più batterie ricaricabili e uno o più condensatori. Il dispositivo di accumulo 7 comprende un sistema di controllo 7a collegato alle celle delle batterie o ai condensatori e configurato per definire un segnale S1 di carica che definisce la quantità di carica elettrica residua contenuta in ogni istante nel dispositivo di accumulo 7. In una forma di attuazione preferita, il dispositivo di accumulo 7 è collegato in parallelo ad una o più utenze della pluralità di utenze 5 del ROV 4.

Inoltre, il sistema di gestione comprende un dispositivo di gestione 14 dell’energia elettrica, disposto preferibilmente sulla stazione intermedia 10, e collegato all’ombelicale 11 e al cavo flessibile 12.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 6 non limitativa della presente invenzione, il dispositivo di accumulo 7 è disposto a bordo del ROV 4. In tale forma di attuazione, il dispositivo di gestione 14 è configurato per essere alimentato dall’ombelicale 11, e alimentare il cavo flessibile 12 con la potenza elettrica generata P1 in particolare con il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1. In una forma di attuazione non limitativa della presente invenzione, il dispositivo di gestione 14 alimenta ininterrottamente ed in ogni istante il cavo flessibile 12.

In una forma preferita di attuazione della presente invenzione, il dispositivo di gestione 14 comprende un dispositivo convertitore 16 di energia elettrica che ha la funzione di convertire l’energia elettrica proveniente dall’ombelicale 11 e fornirla al cavo flessibile 12. In maggior dettaglio, in una forma di attuazione preferita ma non limitativa della presente invenzione, il dispositivo convertitore 16 riceve una corrente alternata dall’ombelicale 11 e la trasforma in una corrente continua con la quale alimenta eventuali utenze 10a sulla stazione intermedia 10 e la ritrasforma in corrente alternata per fornirla al cavo flessibile 12. In tale forma di attuazione, il dispositivo convertitore 16 comprende un’unità di conversione 16a dalla corrente alternata alla corrente continua; una linea elettrica 16b in corrente continua e un’unità di conversione 16c dalla corrente continua alla corrente alternata. L’unità di conversione 16a è un raddrizzatore trifase, ad esempio a diodi, oppure un inverter con la funzione di raddrizzatore. L’unità di conversione 16c è un inverter trifase. Inoltre, in una forma preferita di attuazione ma non limitativa della presente invenzione, il dispositivo di gestione 14 comprende un trasformatore di tensione 15 tra l’unità di conversione 16c della corrente continua alla corrente alternata e il cavo flessibile 12 configurato per aumentare la tensione e diminuire la corrente trasportata lungo il cavo flessibile 12. Inoltre, in una forma preferita di attuazione ma non limitativa della presente invenzione, il dispositivo di gestione 14 comprende un altro trasformatore 13 di corrente interposto tra l’ombelicale 11 e l’unità di conversione 16a dalla corrente alternata alla corrente continua per abbassare il valore della tensione alternata ricevuta dall’ombelicale 11.

La stazione intermedia 10 comprende una o più utenze elettriche 10a che sono collegate alla linea elettrica 16b per essere alimentate. In una forma alternativa di attuazione uno o più utenze 10a sono alimentate tramite la corrente alternata prelevata a valle del trasformatore 13 o a monte del trasformatore 15.

Con riferimento alla figura 6, il sistema di gestione comprende un’unità di controllo 20, alloggiata preferibilmente ma non limitatamente sul ROV 4, e accoppiata in comunicazione al dispositivo di gestione 14, al dispositivo di accumulo 7 e all’unità di generazione 1 dell’energia elettrica. Inoltre, l’unità di controllo 20 rileva il consumo delle utenze 5 del ROV 4 e calcola in ogni istante la potenza elettrica assorbita P2.

Il ROV 4 comprende un’unità di conversione 21 dalla corrente alternata alla corrente continua che riceve la corrente alternata dal cavo flessibile 20 e la trasforma in corrente continua per alimentare le utenze 5 tramite una linea elettrica 22 in corrente continua. L’unità di conversione 21 è un raddrizzatore trifase, ad esempio a diodi, oppure un inverter che ha la funzione di raddrizzatore.

Inoltre, in una forma di attuazione non limitativa della presente invenzione il ROV 4 comprende un trasformatore di tensione 17 disposto a valle del cavo flessibile 12 e a monte dell’unità di conversione 21 per abbassare la tensione elettrica del cavo flessibile 12.

Il dispositivo di gestione 14 è collegato all’unità di generazione 1 tramite l’ombelicale 11 e riceve tramite l’ombelicale 11 la potenza elettrica generata P1 in particolare nella maggior parte del tempo di funzionamento riceve il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1.

In maggior dettaglio, l’unità di controllo 20 è accoppiato in comunicazione al dispositivo di accumulo 7 per ricevere il segnale S1 di carica dal dispositivo di accumulo 7 correlato alla carica residua nel dispositivo di accumulo 7 e definire un segnale S2 di comando da inviare al dispositivo di gestione 14 in base al segnale S1 di carica ricevuto e alla potenza assorbita dalle utenze 5. In particolare, il dispositivo di gestione 14 è configurato per controllare il dispositivo convertitore 16, in particolare l’unità di conversione 16c in base al segnale S2 di comando ricevuto, che a sua volta dipende dal segnale S1 di carica e dalla potenza richiesta dalle utenze 5.

Di conseguenza, il dispositivo di gestione 14 controlla il dispositivo convertitore 16, in particolare l’unità di conversione 16c in base ad un segnale che è definito dal segnale S1 di carica del dispositivo di accumulo 7.

In una forma preferita di attuazione, l’unità di controllo 20 è configurata per richiedere all’unità di generazione 1 e al dispositivo di gestione 14 tramite il segnale S2 di fornire al ROV 4 una potenza uguale al valore massimo PM1. Solo nel caso in cui la potenza assorbita P2 dal ROV 4 sia minore del valore massimo PM1 e il dispositivo di accumulo 7 sia completamente carico, l’unità di controllo 20 non richiede, tramite il segnale S2, all’unità di generazione 1 e al dispositivo di gestione 14 una potenza uguale al valore massimo PM1 ma una potenza uguale alla potenza assorbita P2.

Inoltre, l’unità di controllo 20 è configurata per richiedere al dispositivo di conversione 16, in particolare all’inverter 16c, una tensione di alimentazione variabile in base al segnale S2 di comando. In altre parole, l’unità di controllo 20 tramite il segnale S2 definisce la potenza che il dispositivo di conversione 16 deve fornire al ROV 4 e la tensione che deve fornire.

In altre parole, la potenza generata P1 dall’unità di generazione 1 è regolata dall’unità di controllo 20 e normalmente è uguale al valore massimo PM1. La potenza che attraversa il cavo flessibile 12 è regolata dall’unità di controllo 20 e normalmente è uguale alla massima potenza trasportabile nel cavo flessibile 12 che solitamente è uguale al valore massimo PM1, solo nel caso in cui il dispositivo di accumulo 7 sia completamente carico e la potenza elettrica assorbita P2 sia minore del valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1, allora la potenza che attraversa il cavo flessibile 12 è minore del valore massimo PM1 ed è uguale è uguale alla potenza elettrica assorbita P2.

Il cavo flessibile 12 è collegato al ROV 4 in maniera preferibilmente non disconnettibile per alimentare il ROV 4 con la potenza elettrica generata P1, in particolare con il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1.

In uso, il sistema di gestione dell’energia elettrica del ROV è configurato per funzionare secondo una prima o una seconda modalità operativa in base al valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 e alla potenza elettrica assorbita P2, in maggior dettaglio se il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 è maggiore della potenza elettrica assorbita P2, il sistema di gestione dell’energia del ROV opera in base alla prima modalità operativa; se la potenza elettrica assorbita P2 è maggiore del valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1, il sistema di gestione dell’energia del ROV opera in base alla seconda modalità operativa.

In maggior dettaglio, il sistema di gestione, quando opera nella prima modalità operativa, alimenta sia il ROV 4, in particolare la pluralità di utenze 5, che il dispositivo di accumulo 7, in particolare fornisce energia al dispositivo di accumulo 7 in modo che la immagazzini. In tale forma di attuazione, il dispositivo di gestione 14 riceve una potenza elettrica dall’ombelicale 11 uguale al valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1, viene controllato dall’unità di controllo 20 tramite il segnale S2 ed eroga tale valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 lungo il cavo flessibile 12 al dispositivo di accumulo 7 e al ROV 4. Una porzione del valore massimo PM1 di potenza pari alla potenza elettrica assorbita P2 va ad alimentare il ROV 4 in particolare la pluralità di utenze 5 del ROV 4, e la porzione restante uguale alla differenza tra il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 e la potenza elettrica assorbita P2 sarà immagazzinata nel dispositivo di accumulo 7.

Nella seconda modalità operativa, invece, quando cioè il valore massimo PM1 è minore della potenza elettrica assorbita P2 dal ROV 4, il ROV 4 sarà alimentato contemporaneamente con la somma dell’energia fornita dal dispositivo di accumulo 7 e dall’energia dell’unità di generazione 1 dell’energia elettrica e con una potenza elettrica pari alla potenza elettrica assorbita P2 che sarà data dalla somma del valore massimo PM1 della potenza elettrica generata P1 fornita dall’unità di generazione 1 dell’energia elettrica e una quantità di potenza elettrica fornita dal dispositivo di accumulo 7.

In tale forma di attuazione, l’ombelicale 11 e il cavo flessibile 12 sono configurati per trasportare una potenza elettrica uguale al valore massimo PM1 della potenza elettrica generata P1.

Come illustrato sopra, il dispositivo di accumulo 7, in una forma di attuazione illustrata nella figura 7, comprende una o più batterie accumulatrici 7b e l’unità di controllo 7a è collegata a una o più celle delle batterie accumulatrici 7b. In tale forma di attuazione, l’una o più batterie accumulatrici 7b sono collegate direttamente ad una linea elettrica in corrente continua, in particolare la linea elettrica 22 che collega le utenze 5 del ROV 4 all’unità di conversione 21. In particolare, il gruppo batterie accumulatrici 7b e una o più utenze 5 sono connesse in parallelo tra loro.

In una forma di attuazione alternativa e illustrata nella figura 8, il dispositivo di accumulo 7 comprende uno o più condensatori 7c e l’unità di controllo 7a comprende un circuito di carica 7d e un circuito di scarica 7e, l’uno o più condensatori 7c sono collegati ad una linea elettrica in corrente continua, in particolare la linea elettrica 22, tramite il circuito di carica 7d e il circuito di scarica 7e. Il circuito di carica 7d e il circuito di scarica 7e sono collegati all’unità di controllo 20 e forniscono il segnale S1. Inoltre, l’unità di controllo 20 fornisce un segnale di azionamento al circuito di carica 7d o al circuito di scarica 7e per azionare l’uno o l’altro. Il segnale di azionamento è definito dall’unità di controllo 20 in base alla potenza elettrica assorbita P2, in particolare e in una forma preferita non limitativa della presente invenzione se la potenza elettrica assorbita P2 è maggiore del valore massimo PM1 l’unità di controllo 20 invia un segnale di azionamento al circuito di scarica 7e, se la potenza elettrica assorbita P2 è minore del valore massimo PM1 l’unità di controllo 20 invia un segnale di azionamento al circuito di carica 7d.

In una forma di attuazione illustrata nella figura 9, il dispositivo di accumulo 7 comprende una o più batterie 7b ricaricabili e uno o più condensatori 7c. In tale forma di attuazione, l’unità di controllo 7a è accoppiata in comunicazione con l’unità di controllo 20 e comprende un blocco di controllo 7f per controllare le batterie 7b; un circuito di carica 7d per i condensatori 7c; e un circuito di scarica 7e per i condensatori 7c. Le batterie 7b sono collegate direttamente ad una linea elettrica in corrente continua, in particolare la linea elettrica 22, e i condensatori 7c sono collegati a detta linea elettrica in corrente continua, in particolare la linea elettrica 22, tramite il circuito di carica 7d e il circuito di scarica 7e.

In una forma di attuazione alternativa e con riferimento alla figura 2, il dispositivo di accumulo 7 non è alloggiato sul ROV 4 come nella forma di attuazione della figura 1. Nella forma di attuazione della figura 2, il dispositivo di accumulo 7 è alloggiato sulla stazione intermedia 10. Le altri parti uguali tra le due forme di attuazione hanno gli stessi numeri di riferimento. In particolare, il dispositivo di accumulo 7 comprende una o più batterie ricaricabili in particolare a carica e scarica rapida come nella forma di attuazione illustrata nella figura 7, oppure una o più condensatori in particolare super capacitori come nella forma di attuazione illustrata nella figura 8 oppure una combinazione di una o più batterie ricaricabili e una o più condensatori come nella forma di attuazione illustrata nella figura 9. Nella forma di attuazione della figura 2, il dispositivo di accumulo 7 è collegato alla linea elettrica 16b in corrente continua del dispositivo di conversione 16 invece che alla linea elettrica 22 in corrente continua.

In una forma preferita di attuazione, il dispositivo di accumulo 7 disposto a bordo della stazione intermedia 10 comprende una o più batterie ricaricabili in particolare a carica e scarica rapida.

Il dispositivo di gestione 14 è collegato al dispositivo di accumulo 7 alloggiato sulla stazione intermedia 10 ed è configurato per alimentare il ROV 4 attraverso il cavo flessibile 12. Il cavo flessibile 12 è sempre connesso al ROV 4 ed è configurato preferibilmente per alimentare il ROV 4 in maniera continua e ininterrottamente.

In tale forma di attuazione, il cavo flessibile 12 è configurato per trasportare una potenza elettrica uguale al valore massimo PM2. Nella forma di attuazione della figura 2, la potenza elettrica trasportata dal cavo flessibile 12 può essere maggiore della potenza generata P1 trasportata dall’ombelicale 11 perché è data dalla somma della potenza generata P1, che solitamente è uguale al valore massimo PM1, con la potenza erogata dal dispositivo di accumulo 7.

L’unità di controllo 20 controlla l’unità di generazione 1, il dispositivo di accumulo 7 e il dispositivo di gestione 14, in particolare il dispositivo convertitore 16, in modo che la potenza elettrica fornita attraverso l’ombelicale 11 sia uguale al valore massimo PM1 tranne nel caso in cui il ROV 4 richieda una potenza elettrica minore del valore massimo PM1 e il segnale S1 indichi che il dispositivo di accumulo 7 è completamente carico, in questo caso la potenza elettrica generata P1 dall’unità di generazione 1 sarà uguale al valore di potenza elettrica assorbita P2 e la potenza attraverso l’ombelicale 11 sarà uguale alla potenza elettrica assorbita P2.

In uso, se il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 è maggiore della potenza elettrica assorbita P2, il sistema di gestione opera in base ad una prima modalità operativa; se la potenza elettrica assorbita P2 è maggiore del valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1, il sistema di gestione opera in base alla seconda modalità operativa. In particolare il dispositivo di gestione 14, che è controllato dall’unità di controllo 20, opera nella prima modalità operativa o nella seconda modalità operativa.

In maggior dettaglio, il sistema di gestione, e in particolare il dispositivo di gestione 14 quando opera nella prima modalità operativa, è configurato per alimentare: il ROV 4, in particolare la pluralità di utenze 5, attraverso il cavo flessibile 12; e il dispositivo di accumulo 7, in particolare fornire energia al dispositivo di accumulo 7 in modo che la immagazzini. In tale forma di attuazione, il dispositivo di gestione 14 riceve una potenza elettrica dall’ombelicale 11 uguale al valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 ed eroga una potenza elettrica pari alla potenza elettrica assorbita P2 al ROV 4 in particolare alla pluralità di utenze 5 del ROV 4. Inoltre, il dispositivo di gestione 14 eroga al dispositivo di accumulo 7 una potenza elettrica uguale alla differenza tra il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata e la potenza elettrica assorbita P2 che è maggiore di zero.

Il sistema di gestione e in particolare il dispositivo di gestione 14, quando opera nella seconda modalità operativa, è configurato per: ricevere energia dal dispositivo di accumulo 7; e alimentare in modo continuo il ROV 4 con l’energia del dispositivo di accumulo 7 e con l’energia dell’unità di generazione 1 con un valore di potenza elettrica uguale alla potenza elettrica assorbita P2, fornita attraverso il cavo flessibile 12, che è data dalla somma di una potenza elettrica derivante dall’energia del dispositivo di accumulo 7, con la potenza elettrica generata P1, in particolare con il valore massimo PM1 della potenza elettrica generata P1 fornita dall’unità di generazione 1 e trasferita lungo l’ombelicale 11.

In tale forma di attuazione, l’ombelicale 11 è configurato per trasportare il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 mentre il cavo flessibile 12 è configurato per trasportare il valore massimo PM2 di potenza elettrica assorbita P2 che è maggiore della valore massimo PM1.

In una forma di attuazione alternativa e con riferimento alla figura 3, il dispositivo di accumulo 7 dell’energia è alloggiato sia sul ROV 4 che sulla stazione intermedia 10. In maggior dettaglio, il dispositivo di accumulo 7 comprende un blocco di accumulo 7g dell’energia disposto sulla stazione intermedia 10 e un blocco di accumulo 7h dell’energia disposto sul ROV 4. In particolare in una forma preferita di attuazione ma non limitativa, il blocco di accumulo 7g comprende una o più batterie ricaricabili 7b in particolare a carica e scarica rapida come nella forma di attuazione della figura 7, e il blocco di accumulo 7h comprende una o più batterie ricaricabili 7b in particolare a carica e scarica rapida e/o una o più condensatori 7c in particolare super capacitori come una delle forme di attuazione rappresentate nelle figure da 7 a 9.

Le altri parti uguali alla forma di attuazione della figura 1 sono illustrate con lo stesso numero di riferimento.

Il dispositivo di gestione 14 è collegato all’ombelicale 11 per essere alimentato dall’ombelicale 11 e al cavo flessibile 12 per fornire energia ininterrottamente al cavo flessibile 12. L’unità di conversione 21 è collegata al cavo flessibile 12 per ricevere potenza elettrica dal cavo flessibile 12 e fornirla al blocco di accumulo 7h e al ROV 4.

Il cavo flessibile 12 è collegato al ROV 4 in maniera, preferibilmente non disconnettibile, per alimentare il ROV 4 ininterrottamente.

La stazione intermedia 10 è collegata preferibilmente in modo non disconnettibile al cavo flessibile 12 per alimentare il cavo flessibile 12 e quindi il ROV 4 con una potenza elettrica.

L’unità di controllo 20 riceve un segnale S1 di carica residua dal blocco di accumulo 7h e controlla il dispositivo di gestione 14 tramite un segnale S2 di comando definito in base al segnale S1 e alla potenza elettrica assorbita P2, in particolare controlla l’unità di conversione 16c tramite il segnale S2 di comando, in modo da erogare energia al blocco di accumulo 7h e al ROV 4 uguale alla massima potenza trasportabile dal cavo flessibile 12. In uso, il dispositivo di gestione 14 riceve dall’unità di generazione 1 la potenza elettrica generata P1 che solitamente è uguale al valore massimo PM1. Il dispositivo di gestione 14 viene controllato dall’unità di controllo 20 in modo da erogare una potenza elettrica uguale alla potenza massima trasportabile sul cavo flessibile 12 tranne nel caso in cui il blocco di accumulo 7h è completamente carico e la potenza elettrica assorbita P2 dalle utenze 5 è minore del valore massimo PM1.

Inoltre, il ROV 4 è connesso preferibilmente in modo non disconnettibile alla stazione intermedia 10 per essere alimentato ininterrottamente.

In tale forma di attuazione, l’ombelicale 11 è configurato per trasportare il valore massimo PM1 mentre il cavo flessibile 12 è configurato per trasportare un quarto valore massimo di potenza elettrica che è maggiore del valore massimo PM1 ed è minore del valore massimo PM2 di potenza elettrica assorbita P2. La differenza di potenza tra il valore massimo PM2 e il quarto valore massimo è fornita dalla potenza elettrica che fornisce il blocco di accumulo 7h.

Inoltre, in tutte le forme di attuazione, l’unità di generazione 1 è stata configurata in modo che il valore massimo PM1 della potenza elettrica generata P1 sia uguale ad una potenza elettrica calcolata in base al valore medio della stima della potenza elettrica assorbita P2 dal ROV 4 calcolata in un intervallo di tempo che può essere preso in un intervallo di tempo selezionato tra 5 e 60 minuti a seconda delle forme di attuazione. La potenza elettrica assorbita stimata è calcolata tramite dati statistici e in base al tipo di impiego.

In altre parole, in fase di progettazione, si configura e si definisce il valore massimo PM1 della potenza elettrica generata P1 dell’unità di generazione 1 in base ad uno studio statistico eseguito in una fase di test che dà luogo ad un grafico di assorbimento di potenza elettrica di un ROV illustrato nella figura 5. In maggior dettaglio, nella figura 5 è illustrato un grafico di assorbimento di potenza elettrica di un ROV realizzato durante una fase di test in un impiego standard per i ROV appartenenti alle classi da II a III. La richiedente ha analizzato una pluralità di grafici della potenza elettrica assorbita P2 dai ROV 4 del tipo sopra indicato ed è giunta alla conclusione che, nella pratica, i ROV 4 usano la potenza elettrica massima solo per brevi frazioni di tempo, mentre la potenza elettrica assorbita media è sensibilmente inferiore del 10%‐30% rispetto al valore di picco. Secondo il tempo considerato per la media, la potenza elettrica di picco richiesta dal ROV, tra l’altro per tempi brevissimi dell'ordine di qualche secondo, può essere anche 10 volte maggiore della potenza elettrica media in un'ora di operazioni. La potenza elettrica assorbita da un ROV appartenente alle classi da I a III è imputabile in misura preponderante alle eliche motorizzate (thrusters) che sono utilizzate per spostare i ROV nel corpo d’acqua e i picchi di assorbimento di potenza elettrica sono raggiunti nella fase di spunto e durante particolari manovre. Queste osservazioni della richiedente su dati statici consentono quindi di definire un rapporto di valori massimi fra il valore massimo PM2 di potenza elettrica assorbita P2 dal ROV 4 e il valore massimo PM1 di potenza elettrica generata P1 dall’unità di generazione di energia 1. Il rapporto viene calcolato sulla base dei dati acquisiti ed eventualmente maggiorato tramite un coefficiente di sicurezza. In base al rapporto di valori massimi viene dimensionato il dispositivo di accumulo 7.

Inoltre, in tutte le forme di attuazione, il dispositivo di accumulo 7 dell’energia è di tipo modulare ed è configurato in modo che il numero di batterie e/o di condensatori possa essere aumentato o diminuito in modo da aumentare o diminuire la capacità di immagazzinamento di energia anche dopo il primo uso e a seconda di differenti usi durante la vita del sistema. In maggior dettaglio, il dispositivo di accumulo 7 è dotato di una pluralità di connettori in modo da poter connettere un numero variabile di batterie e/o di condensatori.

È evidente che la presente invenzione include ulteriori varianti non esplicitamente descritte senza peraltro uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di gestione dell’energia di un ROV, il sistema comprendendo: - una unità di generazione (1) di energia elettrica disposta in una stazione remota (2) in corrispondenza di un corpo d’acqua (3) e configurata per generare una potenza elettrica generata (P1) con un primo valore massimo (PM1); - un ROV (4) filoguidato configurato per operare nel corpo d’acqua (3) e configurato per assorbire un secondo valore massimo (PM2) di una potenza elettrica assorbita (P2) maggiore del primo valore massimo (PM1); - una linea di trasmissione (6) dell’energia elettrica collegata all’unità di generazione (1) e al ROV (4) e configurata per trasportare potenza elettrica dall’unità di generazione (1) al ROV (4); e - un dispositivo di accumulo (7) dell’energia elettrica disposto lungo la linea di trasmissione (6) e/o a bordo del ROV (4).
2. Il sistema come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il dispositivo di accumulo (7) è selezionato fra una o più batterie ricaricabili (7b); uno o più condensatori (7c) preferibilmente super capacitori; oppure uno o più batterie ricaricabili (7b) e uno o più condensatori (7c) preferibilmente super capacitori.
3. Il sistema come rivendicato nella rivendicazione 1 o 2, in cui il dispositivo di accumulo (7) è configurato per erogare un terzo valore massimo (PM3) di potenza elettrica uguale alla differenza tra il secondo valore massimo (PM2) e il primo valore massimo (PM1) per sopperire alla differenza tra la potenza assorbita (P2) e la potenza generata (P1).
4. Il sistema come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il dispositivo di accumulo (7) è disposto a bordo del ROV (4).
5. Il sistema come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la linea di trasmissione (6) comprende una stazione intermedia (10); un ombelicale (11) collegato all’unità di generazione (1) e alla stazione intermedia (10); e un cavo flessibile (12) collegato alla stazione intermedia (10) ed al ROV (4); in cui l’ombelicale (11) è configurato per trasportare una quantità di potenza elettrica uguale al primo valore massimo (PM1).
6. Il sistema come rivendicato nella rivendicazione 5, in cui il dispositivo di accumulo (7) è disposto sulla stazione intermedia (10).
7. Il sistema come rivendicato nella rivendicazione 6, in cui il dispositivo di accumulo (7) comprende un primo blocco di accumulo (7g) disposto a bordo della stazione intermedia (10) e un secondo blocco di accumulo (7h) disposto a bordo del ROV (4), preferibilmente il primo blocco di accumulo (7g) comprende una o più batterie ricaricabili (7b) e il secondo blocco di accumulo (7h) comprende una o più batterie ricaricabili (7b), ad esempio a carica e scarica rapida, e/o uno o più condensatori (7c), in particolare super capacitori.
8. Il sistema come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il primo valore massimo (PM1) è uguale al valore medio calcolato in un intervallo di tempo di valore selezionato tra 5 e 60 minuti della potenza elettrica assorbita (P2) in funzione del tipo di impiego.
9. Il sistema come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il dispositivo di accumulo (7) dell’energia è di tipo modulare ed è configurato in modo che il numero di batterie e/o di condensatori possa essere variato in funzione della destinazione di impiego del ROV (4).
10. Il sistema come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un dispositivo di gestione (14) dell’energia elettrica collegato al dispositivo di accumulo (7) e all’unità di generazione (1); il dispositivo di gestione (14) essendo configurato per alimentare selettivamente il ROV (4), in funzione di un segnale di comando (S2) ricevuto da un’unità di controllo (20) e correlato alla richiesta di potenza elettrica assorbita (P2) istantanea dal ROV (4), in una prima modalità operativa secondo la quale l’unità di generazione alimenta simultaneamente sia il ROV (4), sia il dispositivo di accumulo (7); ed in una seconda modalità operativa, secondo la quale l’unità di generazione (1) ed il dispositivo di accumulo (7) alimentano simultaneamente l’energia al ROV (4).
11. Un metodo di gestione dell’energia di un ROV, il metodo comprendendo le fasi di: - generare una potenza elettrica attraverso un’unità di generazione (1) di energia elettrica avente un primo valore massimo (PM1) di potenza elettrica generata (P1) e disposta in una stazione remota (2) in corrispondenza di un corpo d’acqua (3); - assorbire tramite il ROV (4) un secondo valore massimo (PM2) di potenza elettrica assorbita (P2), in cui il primo valore massimo (PM1) è minore del secondo valore massimo (PM2); - trasportare energia elettrica dall’unità di generazione (1) al ROV (4) attraverso una linea di trasmissione (6) dell’energia elettrica; e - accumulare o erogare energia elettrica attraverso un dispositivo di accumulo (7) dell’energia elettrica disposto lungo la linea di trasmissione (6) e/o a bordo del ROV (4) in modo da compensare la differenza fra la potenza elettrica assorbita (P2) e la potenza elettrica generata (P1).
12. Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 11, in cui il dispositivo di accumulo (7) è configurato per erogare un terzo valore massimo (PM3) di potenza elettrica uguale alla differenza tra la seconda potenza elettrica massima (PM2) e la prima potenza elettrica massima (PM1) per compensare la differenza tra la potenza assorbita (P2) e la potenza generata (P1).
13. Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 11 o 12, e comprendente la fase di configurare il primo valore massimo (PM1) dell’unità di generazione (1) uguale ad un valore medio calcolato in un intervallo di tempo selezionato tra 5 e 60 minuti della potenza elettrica assorbita (P2) dal ROV (4) in funzione del tipo di impiego del ROV (4).
14. Il metodo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni a 11 a 13, in cui il dispositivo di accumulo (7) è di tipo modulare ed è configurato in modo che il numero di batterie e/o di condensatori possa essere variato in funzione della destinazione di impiego del ROV (4).
15. Il metodo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, comprendente la fase di alimentare selettivamente il ROV (4), in funzione di un segnale di comando (S1) ricevuto da un’unità di controllo (20) e correlato alla richiesta di potenza elettrica assorbita (P2) istantanea dal ROV (4), in una prima modalità operativa secondo la quale l’unità di generazione (1) simultaneamente eroga potenza elettrica sia al ROV (4) sia il dispositivo di accumulo (7); ed in una seconda modalità operativa, secondo la quale l’unità di generazione (1) ed il dispositivo di accumulo (7) erogano simultaneamente potenza al ROV (4).