IT202100000509U1 - Innovativa centrale eolica - Google Patents

Description

INNOVATIVA CENTRALE EOLICA

DESCRIZIONE

Settore tecnico dell?invenzione

La presente invenzione ? relativa ad un?innovativa centrale eolica per la produzione di energia elettrica.

Tecnica nota

L?invenzione rientra nel settore della prodizione di energia, normalmente energia elettrica, sfruttando le cosiddette fonti rinnovabili e dando cos? origine a una forma di energia cosiddetta pulita. In particolare, ? noto lo sfruttamento dell?energia eolica, comunemente detta energia del vento, cio? l'energia cinetica di una massa d'aria in movimento. Fonte di energia alternativa a quella prodotta dalla combustione dei combustibili fossili, rinnovabile e a sostegno dell'economia verde, pulita, che non produce emissioni di gas serra durante il funzionamento e richiede una superficie di terra non eccessivamente vasta, gli effetti sull'ambiente sono in genere meno problematici rispetto a quelli provenienti da altre fonti di energia, ed ? possibile sfruttarla grazie, ad esempio, all'utilizzo di aerogeneratori che producono energia elettrica, pompe eoliche per la movimentazione di acqua, tramite mulini a vento che producono energia meccanica per macinare cereali o altri materiali o vele per il movimento di veicoli aerei o acquatici (deltaplano, barca a vela, windsurf, ecc.).

Nel caso delle centrali eoliche per la produzione di energia elettrica, ? risaputo che l?energia eolica ? una fonte mediamente stabile di anno in anno, ma con una variazione significativa su scale di tempo pi? brevi: l'intermittenza del vento crea raramente problemi quando essa viene utilizzata per fornire fino al 20% della domanda totale di energia elettrica, ma se la richiesta ? superiore vi ? necessit? di particolari accorgimenti alla rete di distribuzione e una capacit? di produzione convenzionale.

Grandi parchi eolici sono costituiti da centinaia di singoli aerogeneratori collegati alla rete di trasmissione di energia elettrica. L'eolico off-shore ? pi? stabile, fornisce pi? energia e possiede un minor impatto visivo, tuttavia i costi di realizzazione e manutenzione sono notevolmente pi? alti. Piccoli impianti eolici on-shore forniscono elettricit? a luoghi isolati.

Inoltre, a causa della instabilit? delle condizioni ambientali, accede di frequente che le pale delle turbine eoliche siano investite da raffiche di vento a velocit? molto sostenuta. La frequenza di questi accadimenti ? elevata in quanto le turbine eoliche si installano preferibilmente in aree geografiche prevalentemente ventose. In situazioni di vento forte, la forza del vento crea sollecitazioni non sostenibili alla radice delle pale e, pertanto, ? necessario prevedere sistemi frenanti di limitazione della velocit? di rotazione delle pale delle turbine eoliche. Tutto ci? comporta una indesiderata dissipazione di energia.

Pertanto, ad oggi, le centrali eoliche soffrono di problemi legati all?instabilit? dei venti e quindi all?instabilit? della produzione di energia elettrica, alle forzate dissipazioni energetiche nei periodi di vento forte e, di conseguenza, ai notevoli costi impiantistici per prevedere accorgimenti che possano mitigare questi inconvenienti.

Esiste pertanto l?esigenza di definire una centrale eolica ad efficienza ottimizzata, che non debba essere sottoposta a dissipazioni di energia e quindi che sia priva degli inconvenienti menzionati.

Sintesi dell?invenzione

Obiettivo della presente invenzione ? quindi quello di definire una centrale eolica provvista di una pluralit? di turbine eoliche, in cui ciascun set di pale di una turbina eolica ? sfalsato rispetto al successivo.

In questo modo le turbine eoliche non si faranno ?ombra? tra loro e potranno sempre essere in condizione di sfruttare l?energia del vento qualunque ne sia la sua angolazione.

Ciascuna turbina eolica ? provvista di una pluralit? di prime strutture solidali al moto rotatorio delle pale e portante una pluralit? di ingranaggi e di una pluralit? di seconde strutture solidali al moto rotatorio delle pale e portante una pluralit? di alternatori configurati per essere accoppiati con corrispondenti ingranaggi.

La presenza degli alternatori e delle strutture di supporto da un lato ottimizza la distribuzione di energia elettrica e dall?altro crea (a causa dell?inerzia di tali strutture) un limite naturale alla velocit? massima conseguibile dalla turbina eolica.

Pertanto, la presente invenzione definisce una centrale eolica con le caratteristiche enunciate dalla rivendicazione 1 indipendente.

Ulteriori modi di attuazione dell?invenzione preferiti e/o particolarmente vantaggiosi, sono descritti secondo le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni dipendenti annesse.

Breve descrizione dei disegni

L?invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 rappresenta schematicamente e in vista parziale una turbina eolica della centrale eolica, secondo una forma di attuazione della presente invenzione, e

- la figura 2 rappresenta una vista frontale della turbina eolica di figura 1.

Descrizione dettagliata

La centrale eolica, secondo la presente invenzione, comprende una pluralit? di turbine eoliche. Ciascuna turbina eolica ? provvista di un rotore palettato con un set di pale, il cui numero potr? preferibilmente variare da 3 a 5. Caratteristiche essenziale della centrale eolica ? che ciascun set di pale appartenente, ad esempio, a una prima turbina eolica ? sfalsato rispetto al successivo set di pale appartenente alla seconda turbina eolica. Secondo tecnica nota (pertanto, non illustrati nelle figure), il rotore palettato di ciascuna turbina eolica ? collegato ad un albero di trasmissione, quindi ad un motoriduttore e ad un generatore elettrico principale.

Con riferimento alle suddette figure, il set di pale 20 della turbina eolica 10 ? collegato ad un albero di trasmissione 35 al quale trasmette il moto rotatorio ed ? supportato da un tubo centrale fisso 30 per mezzo di apposite unit? cuscinetto 25 pressate per interferenza sul detto tubo centrale o mantenute in posizione da appositi risalti.

Su ciascuna turbina eolica, la posizione delle unit? cuscinetto o dei risalti sar? differente in modo da ottenere set di pale sfalsati e che quindi possano ricevere la spinta del vento senza ostacolarsi reciprocamente.

Vantaggiosamente, il diametro esterno della turbina eolica e quindi l?ampiezza palare sar? di 40 metri e, pertanto la lunghezza delle singole pale sar? di poco inferiore ai 20 metri.

Secondo un aspetto caratteristico della presente invenzione, ciascuna turbina eolica ? provvista di una pluralit? di prime strutture 40 solidali al moto rotatorio delle pale 20 che porta una pluralit? di ingranaggi 45 e di una pluralit? di seconde strutture 50 solidali al moto rotatorio delle pale 20 e portante una pluralit? di alternatori 55 configurati per essere accoppiati con corrispondenti ingranaggi 45. In pratica ciascun alternatore 55 sar? provvisto di un ingranaggio avente lo stesso modulo degli ingranaggi 45 della pluralit? di prime strutture 40.

Vantaggiosamente, la pluralit? di prime strutture 40 ? realizzata in una pluralit? di anelli concentrici. Secondo una forma di attuazione preferita, nel caso la lunghezza palare fosse di poco inferiore ai 20 metri, sar? possibile installare 18 anelli concentrici posti ad una distanza radiale relativa di circa un metro uno dall?altro. In ogni caso un buon dimensionamento si ottiene distanziando radialmente ciascun anello da quello contiguo in un range compreso tra 0,5 m e 1,5 m.

Vantaggiosamente, la pluralit? di seconde strutture 50 ? realizzata in una pluralit? di bracci radiali. Secondo una forma di attuazione preferita, nel caso la lunghezza palare fosse di poco inferiore ai 20 metri, si potranno installare 12 bracci radiali ad una distanza angolare di circa 30? l?uno rispetto al successivo. In ogni caso un buon dimensionamento si ottiene distanziando angolarmente ciascun braccio radiale da quello contiguo in un range compreso tra 20? e 40?.

Secondo il dimensionamento esemplificativo, il numero degli ingranaggi 45 potr? essere pari a 12 per ogni anello concentrico, mentre il numero degli alternatori 55 potr? essere pari a 18 per ogni braccio radiale. In definitiva, il numero complessivo degli ingranaggi 45 e il numero complessivo degli alternatori 55 dovranno essere uguali tra loro e potranno essere pari al numero dei bracci radiali moltiplicato il numero degli anelli concentrici (secondo l?esempio 12 x 18 = 216).

La corrente elettrica prodotta dalla pluralit? di alternatori 55, posti in rotazione, sar? condotta da appositi conduttori elettrici posti all?interno dei bracci radiali 50 e del tubo centrale 30.

I vantaggi di questa forma di attuazione di centrale eolica risiedono nel fatto che le turbine eoliche non si ostacolano tra loro e possono sempre essere in condizione di sfruttare l?energia del vento qualunque ne sia la sua angolazione. Inoltre, la presenza della pluralit? di alternatori, in aggiunta al generatore elettrico principale, ottimizza lo sfruttamento dell?energia eolica in qualsiasi condizione atmosferica. Infine, la presenza degli alternatori e delle strutture di supporto da un lato ottimizza la distribuzione di energia elettrica e dall?altro crea un limite naturale alla velocit? massima conseguibile dalla turbina eolica. In questo modo, non vi ? necessit? di predisporre alcun elemento dissipativo per limitare la velocit? ammissibile delle pale eoliche.

Oltre ai modi di attuazione dell?invenzione, come sopra descritti, ? da intendere che esistono numerose ulteriori varianti. Deve anche intendersi che detti modi di attuazione sono solo esemplificativi e non limitano l?oggetto dell?invenzione, n? le sue applicazioni, n? le sue configurazioni possibili. Al contrario, sebbene la descrizione sopra riportata renda possibile all?uomo di mestiere l?attuazione della presente invenzione almeno secondo una sua configurazione esemplificativa, si deve intendere che sono concepibili numerose variazioni dei componenti descritti, senza che per questo si fuoriesca dall?oggetto dell?invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate, interpretate letteralmente e/o secondo i loro equivalenti legali.

Claims (6)

RIVENDICAZIONI

1. Centrale eolica comprendente una pluralit? di turbine eoliche (10), la turbina eolica (10) comprendendo un rotore palettato, un albero di trasmissione del moto (35), un motoriduttore e almeno un generatore elettrico principale,

la centrale eolica essendo caratterizzata dal fatto che

- ciascun set di pale (20) di una turbina eolica (10) ? sfalsato rispetto al set di pale della successiva turbina eolica

e dal fatto che

- ciascuna turbina eolica (10) ? provvista di una pluralit? di prime strutture (40) solidali al moto rotatorio delle pale (20) e portante una pluralit? di ingranaggi (45) e di una pluralit? di seconde strutture (50) solidali al moto rotatorio delle pale (20) e portante una pluralit? di alternatori (55) configurati per essere meccanicamente accoppiati con corrispondenti ingranaggi (45) della pluralit? di prime strutture (40).

2. Centrale eolica secondo la rivendicazione 1, in cui la pluralit? di prime strutture solidali al moto rotatorio delle pale ? costituita da una pluralit? di anelli concentrici (40).

3. Centrale eolica secondo la rivendicazione 2, in cui la distanza radiale tra un primo anello della pluralit? di anelli concentrici (40) e un secondo anello della pluralit? di anelli concentrici (40) radialmente contiguo al primo anello ? compresa tra 0,5 m e 1,5 m.

4. Centrale eolica secondo la rivendicazione 1 in cui la pluralit? di seconde strutture solidali al moto rotatorio delle pale ? costituita da una pluralit? di bracci radiali (50).

5. Centrale eolica secondo la rivendicazione 4 in cui la distanza angolare tra un primo braccio radiale della pluralit? di bracci radiali (50) e un secondo braccio radiale della pluralit? di bracci radiali (50) angolarmente contiguo al primo braccio radiale ? compresa tra 20? e 40?.

6. Centrale eolica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il numero complessivo di ingranaggi della pluralit? di ingranaggi (45) e il numero complessivo di alternatori della pluralit? di alternatori (55) sono uguali tra loro.