IT202100009044A1

IT202100009044A1 - Turbina eolica doppia perfezionata

Info

Publication number: IT202100009044A1
Application number: IT102021000009044A
Authority: IT
Inventors: Giacomo Maurizio Gelli
Original assignee: Ladysound S R L
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2022-10-09

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo: ?TURBINA EOLICA DOPPIA PERFEZIONATA?,

DESCRIZIONE

Ambito dell?invenzione

[0001] La presente invenzione riguarda una turbina eolica doppia, in particolare una turbina eolica ad asse verticale. L?invenzione si riferisce inoltre a un dispositivo applicabile alle turbine eoliche esistenti, per migliorarne il rendimento e altre caratteristiche dinamiche.

Descrizione della tecnica nota

[0002] Come noto, lo sfruttamento dell?energia cinetica del vento avviene mediante turbine eoliche, ossia macchine a rotore comprendenti elementi di presa sul vento o pale.

[0003] In particolare, sono note turbine eoliche ad asse di rotazione verticale. Rispetto alle turbine eoliche ad asse orizzontale, esse presentano numerosi vantaggi, in particolare:

? possono essere installate a quote relativamente basse, senza richiedere torri o tralicci di elevate dimensioni, pertanto sono pi? semplici da costruire e installare e hanno limitato ingombro e impatto visivo;

? hanno un funzionamento che dipende meno dalla direzione del vento;

? resistono meglio in caso di alta velocit? del vento e a condizioni di elevata turbolenza;

? comportano limitati rischi per persone e animali come volatili, da cui possono essere agevolmente protette, per esempio, con semplici reticolati.

[0004] Per queste ragioni, le turbine eoliche ad asse verticale sono pi? idonee per realizzare generatori di piccola e media taglia da distribuire nel territorio.

[0005] Nonostante tali numerosi vantaggi, le turbine eoliche ad asse verticale pongono tuttavia alcuni problemi che tendono a limitarne il rendimento. In particolare, ? mentre una met? delle pale si muove secondo il flusso del vento, l?altra met? si muove contro di esso;

? in molte costruzioni, il vento che si ?accumula? all?interno del corpo delle giranti tende a creare una contropressione sulle pale. Questo ? il caso, in particolare, dei dispositivi comprendenti due giranti mutuamente controrotanti disposte ravvicinate tra loro in modo che le pale controvento si intercalino tra loro per limitare l'effetto frenante dovuto al vento, eventualmente in collaborazione con uno schermo anteriore centrale, oltre che per contenere l?ingombro.

[0006] ? inoltre sentita l?esigenza di migliorare alcuni aspetti critici delle turbine eoliche attualmente disponibili, tipicamente:

? la capacit? di porsi in rotazione ed erogare energia in condizioni di bassa velocit? e indipendentemente dalla provenienza del vento;

? un miglioramento dei rendimenti sarebbe altres? auspicabile.

[0007] Alcune turbine eoliche doppie sono descritte per esempio in KR20090105505, EP3736439, CN110500237

Sintesi dell?invenzione

[0008] Scopo della presente invenzione ? quindi fornire una turbina eolica doppia, comprendente due giranti affiancate e girevoli in senso opposto, che abbia un rendimento superiore ai dispositivi della tecnica anteriore.

[0009] ? inoltre scopo dell?invenzione fornire una siffatta turbina eolica doppia che possa essere azionata e che possa erogare potenza con velocit? del vento inferiori a quelle che consentono l?avviamento di analoghe turbine di tecnica anteriore.

[0010] ? anche scopo della presente invenzione fornire una turbina eolica idonea per l?impiego domestico che abbia una rumorosit? inferiore rispetto alle turbine attualmente disponibili per lo stesso impiego.

[0011] Questi e altri scopi sono raggiunti da una turbina eolica doppia come definita dalla rivendicazione 1. Forme realizzative vantaggiose della turbina eolica sono definite dalle rivendicazioni dipendenti.

[0012] Viene fornita una turbina eolica doppia comprendente:

? due piastre di supporto disposte parallele tra loro che definiscono un?altezza della turbina;

? due giranti comprendenti:

? due rispettivi mozzi tra loro paralleli e girevoli attorno a rispettivi assi di rotazione rispetto alle due piastre di supporto;

? una pluralit? di elementi di presa sul vento solidali ai mozzi, gli elementi di presa sul vento estendendosi lungo la direzione dei mozzi;

le giranti avendo un piano mediano contenente gli assi di rotazione e un piano di simmetria perpendicolare al piano mediano ed equidistante dagli assi di rotazione;

? mezzi per sincronizzare le rotazioni delle giranti in modo che le giranti abbiano velocit? di rotazione uguali in valore e opposte in verso l?una rispetto all?altra; ? un albero di uscita collegato ai mozzi in modo che una rotazione dei mozzi causi una rotazione dell?albero di uscita;

? un gruppo di schermatura disposto per impedire a un vento di entrare in uno spazio interno compreso tra i mozzi, dove uno o pi? degli elementi di presa sul vento, in uso, si muovono controvento;

in cui il gruppo di schermatura comprende uno schermo centrale disposto in modo sostanzialmente simmetrico rispetto al piano di simmetria tra piani lungo cui si estendono le due piastre di supporto, e sostanzialmente parallelo al piano mediano.

[0013] Secondo un aspetto dell?invenzione, il gruppo di schermatura comprende inoltre due deflettori laterali divergenti andando verso detto schermo centrale, i rispettivi bordi interni dei deflettori definendo una predeterminata larghezza d?ingresso del vento, i rispettivi bordi esterni essendo disposti a una distanza dei deflettori dal piano mediano che ? pi? lunga di una distanza dello schermo centrale rispetto al piano mediano.

[0014] In questo modo, la quota del vento che investe anteriormente la turbina in corrispondenza del gruppo schermante viene suddivisa in una prima parte che entra nel gruppo di schermatura attraverso il passaggio tra i deflettori laterali, e in una seconda parte che viene deflessa dai deflettori laterali all?esterno del gruppo di schermatura. Sia la prima che la seconda parte si miscelano con una quota di flusso diretto dell?aria insieme alla quale investono le pale istantaneamente in presa sul vento. L?orientamento divergente dei deflettori laterali, secondo un angolo predeterminato, permette di compiere tale miscelazione senza dare luogo a vortici e fenomeni di turbolenza dissipativi, e ci? ? a favore del rendimento della turbina. Inoltre, la prima parte del flusso che entra nel gruppo di schermatura, oltre ad una deviazione, subisce un?accelerazione tra lo schermo centrale e i deflettori laterali, dalle due parti rispetto al piano di simmetria, per cui esercita un effetto di richiamo dell?aria che lambisce esternamente ciascun deflettore laterale, similmente a quanto accade in un eiettore, concentrando sostanzialmente il flusso sulle pale istantaneamente in presa. In altre parole, l?aria che lambisce esternamente ciascun deflettore laterale viene ?guidata? da quella proveniente dall?interno del gruppo di schermatura in modo da colpire la pala istantaneamente in presa sul vento secondo un angolo favorevole.

[0015] In particolare, i deflettori laterali sono disposti lungo rispettivi piani di deflessione che sono incidenti in una retta parallela al piano mediano, in altre parole in una turbina verticale i deflettori laterali sono disposti verticalmente.

[0016] Secondo un altro aspetto dell?invenzione, lo schermo centrale del gruppo di schermatura comprende due met? girevoli attorno a rispettivi ulteriori assi di rotazione, tra una posizione di chiusura, in cui le due met? impegnano un rispettivo elemento di battuta opponendo tenuta all?ingresso del vento nello spazio interno, e una posizione di apertura, in cui le due met? sono discostate l?una rispetto all?altra e orientate verso lo spazio interno, e il gruppo di schermatura comprende un dispositivo di azionamento a controllo anemometrico configurato per mantenere le due met? nella posizione di chiusura quando il vento ha un?intensit? inferiore a un?intensit? di vento massima ammissibile, e per lasciar ruotare le due met? dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura quando il vento ha un?intensit? superiore all?intensit? massima ammissibile del vento.

[0017] Il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico pu? essere un dispositivo elastico in cui per esempio una molla contrasta l?apertura dello schermo centrale, cio? contrasta la rotazione delle due met? dello schermo dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura. Tale molla ? tarata per consentire l?apertura dello schermo centrale sotto l?azione del vento e quindi lasciar entrare il vento nella regione centrale della turbina eolica quando viene raggiunta o superata una pressione di vento massima ammissibile predeterminata agente sullo schermo centrale.

[0018] In alternativa, il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico pu? essere un dispositivo a contrappeso in cui un corpo di peso predeterminato ? scelto e disposto in modo da mantenere chiuso lo schermo centrale finch? la pressione del vento agente sullo schermo centrale non raggiunge un valore massimo predeterminato, e in modo tale da consentire l?apertura dello schermo centrale sotto l?azione del vento e quindi lasciar entrare il vento nella regione centrale della turbina eolica quando viene raggiunta o superata una pressione di vento massima ammissibile predeterminata agente sullo schermo centrale.

[0019] In alternativa, il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico pu? comprendere un sensore anemometrico esposto al vento e configurato per emettere un segnale anemometrico, nonch? un attuatore meccanico configurato per ricevere tale segnale anemometrico e per mantenere le due met? dello schermo centrale nella posizione di chiusura quando il segnale anemometrico indica un valore di intensit? del vento inferiore a un?intensit? di vento massima ammissibile predeterminata, e per far ruotare le due met? dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura quando il segnale anemometrico indica un?intensit? del vento superiore all?intensit? massima ammissibile del vento.

[0020] Ci? permette di far s? che, in caso di venti di intensit? superiore all?intensit? massima ammissibile, le pale disposte posteriormente allo schermo centrale, ruotanti controvento, vengano investite dal vento stesso generando una coppia frenante sul mozzo della rispettiva turbina. In tal modo, si evita che le giranti della turbina eolica, quando sottoposta a venti di intensit? eccezionale, ruotino con velocit? eccessive, potenzialmente superiori alle velocit? di progetto o di sicurezza, circostanza che, oltre ad usurare con il tempo taluni componenti della turbina eolica, potrebbe mettere a rischio l?integrit? della parte elettrica, tipicamente dell?alternatore o degli alternatori, se presenti.

[0021] Lo schermo centrale in due met? apribili e il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico formano un dispositivo di frenatura e limitazione della potenza elettrica erogata entro valori di sicurezza, in caso di impiego della turbina eolica in un generatore che converte l?energia cinetica del vento in energia elettrica. Anche in caso di intervento di siffatto dispositivo, tale generatore ? in grado di erogare energia, a differenza di quanto accade con i sistemi di limitazione della potenza elettrica erogata di tipo convenzionale, in cui ? previsto l?inserimento di resistenze tra le fasi degli alternatori.

[0022] In particolare, la turbina eolica ? configurata per essere disposta con i mozzi delle giranti orientati verticalmente. Nel seguito, si utilizzeranno espressioni come ?superiore?, ?superiormente?, ?sopra?, ?inferiore?, ?inferiormente?, ?sotto?, facendo implicitamente riferimento a una tale disposizione non limitativa della turbina eolica doppia.

[0023] Il piano mediano definito dagli assi dei mozzi delle giranti divide la turbina eolica in una porzione anteriore, in uso rivolta contro il vento, e in una porzione posteriore. Nella porzione anteriore, gli elementi di presa sul vento, per effetto della rotazione sotto l?azione del vento, escono dallo spazio interno, mentre nella porzione posteriore gli elementi di presa sul vento entrano nello spazio interno. Nel seguito, espressioni come ?anteriore?, ?anteriormente?, ?posteriore?, ?posteriormente? saranno riferite al piano mediano e alle porzioni della turbina eolica, come ora definite, rispetto alla direzione del vento.

[0024] Preferibilmente, il rapporto tra

? una larghezza di uscita del vento dalla parte di ciascun deflettore laterale, detta larghezza di uscita del vento estendendosi tra un bordo laterale dello schermo centrale disposto dalla stessa parte del deflettore laterale rispetto al piano di simmetria, e

? la larghezza d?ingresso del vento, sopra definita, ? compreso tra 0,25 e 0,45, in particolare tale rapporto ? compreso tra 0,35 e 0,425.

[0025] Si ? infatti osservato che operando nel primo intervallo di rapporti, e in particolare nel secondo intervallo di rapporti, il rendimento della turbina , associata a un alternatore, aumenta, intendendo per rendimento il rapporto tra la potenza immessa in rete e la potenza cinetica del vento che colpisce gli elementi di presa sul vento.

[0026] Preferibilmente, i deflettori laterali presentano una convessit? su una propria faccia interna rivolta verso lo schermo centrale e/o su una faccia esterna rivolta dalla parte opposta dello schermo centrale. Preferibilmente, lo schermo centrale presenta una convessit? su una propria faccia rivolta verso i deflettori laterali.

[0027] Le convessit? delle superfici sopra indicate hanno un effetto migliorativo sul rendimento perch? da un lato riducono ulteriormente la formazione di vortici e fenomeni di tipo turbolento, dall?altro lato contribuiscono a formare una sezione di gola che accentua l?effetto di accelerazione dell?aria che attraversa i passaggi interni del gruppo di schermatura, tra lo schermo centrale e ciascuno dei deflettori laterali.

[0028] Vantaggiosamente, i deflettori laterali sono configurati per essere montati secondo una pluralit? di distanze relative predeterminate e di orientamenti relativi predeterminati. Ci? permette di scegliere, in fase di allestimento della turbina eolica, la distanza relativa e l?orientamento relativo pi? idonei per le condizioni di ventosit? caratteristiche del luogo di installazione, cio? per le intensit? ovvero le velocit? del vento ivi prevalenti.

[0029] In particolare, il gruppo di schermatura pu? comprendere inoltre due piastre di convogliamento disposte in corrispondenza di estremit? longitudinalmente opposte dello schermo centrale e/o di estremit? longitudinalmente opposte dei deflettori laterali.

[0030] Le piastre di convogliamento superiore/inferiore possono avere la funzione di piastre di supportazione dello schermo centrale e dei deflettori laterali, cio? lo schermo centrale e i deflettori laterali possono essere fissati alle piastre di convogliamento, con mezzi di bloccaggio di tipo noto. In particolare, i deflettori laterali possono essere fissati mediante viti in una pluralit? di fori delle piastre di convogliamento. Vantaggiosamente, i fori sono realizzati in modo da poter fissare i deflettori laterali secondo detti orientamenti relativi, come anticipato, in modo da poter scegliere, in fase di montaggio della turbina eolica, una distanza relativa e un orientamento relativo, e quindi poter scegliere aperture di ingresso e di uscita del vento idonee per le condizioni di ventosit? del luogo di installazione.

[0031] Ciascuno degli elementi di presa pu? avere due estremit? longitudinalmente opposte collegate rigidamente a rispettivi elementi di telaio delle giranti calettati sui rispettivi mozzi. In particolare, secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, ciascuno degli elementi di presa ha un bordo radialmente interno e un bordo radialmente esterno disposti a rispettivi raggi rispetto a un proprio asse di rotazione degli assi di rotazione, in modo tale che tra il bordo radialmente interno e un proprio mozzo sia formata una finestra di passaggio per il vento.

[0032] Il distanziamento dei bordi radialmente interni dal mozzo di ciascuna girante forma una finestra o passaggio centrale, cio? contiguo al mozzo, che permette al vento che investe una turbina ferma o in fase di avviamento di raggiungere anche le pale che, in quel momento, si trovano nella parte posteriore della turbina eolica, come sar? descritto pi? in dettaglio nel seguito con l?ausilio dei disegni. In questo modo si aumenta la superficie in presa in condizioni di avviamento, per cui si agevola l?avviamento della turbina, che pu? avvenire con pressioni ovvero intensit? ovvero velocit? di vento relativamente basse, rispetto alle turbine di tecnica anteriore. In particolare, il distanziamento dei bordi radialmente interni dal mozzo permette di porre in rotazione le giuranti di una siffatta turbina eolica doppia gi? con velocit? del vento dell?ordine di 1,5-2 km/ora.

[0033] Preferibilmente, i raggi esterno e interno, stanno tra loro in un rapporto compreso tra 2,2 e 2,6. L?inventore si ? infatti reso conto che, con valori del rapporto tra i raggi interno ed esterno compresi in tale intervallo, si rende massimo l?effetto di agevolare l?avviamento della turbina, in particolare, nel caso di giranti comprendenti sei pale ciascuna. Con rapporti inferiori a 2,2, i passaggi formati dal distanziamento dei bordi interni dal mozzo risultano troppo stretti, per cui le pale disposte posteriormente ricevono poco vento e forniscono quindi scarso contributo all?avviamento ovvero allo ?spunto? della turbina, il cui onere torna ad essere sopportato dalle pale di prima o di seconda schiera al massimo. Al contrario, con rapporti tra i due raggi superiori a 2,6, le singole pale risultano essere troppo strette e la presa sul vento troppo scarsa, per cui il carico necessario all?avviamento pu? non migliorare, mentre peggiora il rendimento della turbina.

[0034] In una forma realizzativa vantaggiosa, gli elementi di telaio presentano lacune di materiale che si sviluppano radialmente tra elementi di presa sul vento circonferenzialmente contigui. Ci? permette di evacuare prontamente dallo spazio interno l?aria che gli elementi di presa sul vento vi introducono. In tal modo si evita che nello spazio interno sorga una sovrappressione tale da opporsi alla rotazione delle due giranti, migliorando notevolmente il rendimento della turbina eolica. Inoltre, si ottiene un alleggerimento della turbina e in taluni casi anche un risparmio del materiale necessario per la realizzazione degli elementi di telaio.

[0035] Vantaggiosamente, ciascuna delle giranti ? realizzata in due met? configurate per essere unite diametralmente l?una all?altra. Ci? agevola l?immagazzinamento e il trasporto delle giranti e della turbina eolica in genere.

[0036] In alternativa, gli elementi di presa sul vento possono essere calettati direttamente sul mozzo.

[0037] In una forma realizzativa vantaggiosa, gli elementi di presa sul vento comprendono pale che si sviluppano secondo superfici generalmente cilindriche, ciascuna delle pale avendo una faccia concava e una faccia convessa. Per superficie cilindrica si intende qui una superficie definita da una pluralit? di generatrici parallele tra loro, tale definizione non limitandosi a quella d?uso relativa ai cilindri a sezione circolare. In tal caso, le pale sono disposte in modo che la faccia concava di ciascuna pala sia rivolta verso la faccia convessa di una pala contigua, e in cui ciascuna faccia convessa ? orientata secondo il senso di rotazione della rispettiva girante.

[0038] Preferibilmente, le pale, in corrispondenza del proprio bordo radialmente interno, sono piegate longitudinalmente verso la propria parte concava, lungo una prima e una seconda generatrice che definiscono rispettivamente con detta seconda generatrice e con detto bordo radialmente interno, due porzioni di bordo di estremit? interna di ciascuna di dette pale. Tale forma della pala permette di trattenere il vento fintantoch? ci? ha un effetto utile per la spinta sulla pala e, al tempo stesso, favorisce lo scarico del vento dall?intradosso della pala una volta superato un angolo critico di orientamento di tali porzioni di bordo di estremit? interna.

[0039] In alternativa, gli elementi di presa sul vento possono comprendere pale che si sviluppano secondo superfici prismatiche rette, o anche pale di forma piana.

[0040] In una forma realizzativa, le giranti sono disposte con i rispettivi assi di rotazione a un interasse inferiore al doppio del raggio degli elementi di presa sul vento. In tal caso, i mezzi per sincronizzare le rotazioni delle giranti sono configurati in modo che, nello spazio interno tra i due mozzi, un elemento di presa sul vento di una delle giranti si intercali senza contatto con una coppia di elementi di presa sul vento dell?altra girante, e viceversa.

[0041] Nel caso di elementi di presa sul vento costituiti da pale che si sviluppano secondo superfici cilindriche o prismatiche, provviste di rispettive facce convesse e concave, le giranti sono preferibilmente disposte in modo che, nello spazio interno tra i mozzi delle due giranti, la faccia concava di una pala di una girante sia rivolta verso la faccia convessa di una pala intercalata dell?altra girante.

[0042] In particolare, ciascuna girante comprende un numero di elementi di presa sul vento o pale compreso tra quattro e otto. Preferibilmente sono previste sei pale per ciascuna girante.

[0043] In una forma realizzativa vantaggiosa, l?albero di uscita ? disposto in prossimit? e parallelo a una delle due piastre di supporto, ed ? collegato ai mozzi delle giranti attraverso due coppie coniche contrapposte tra loro, e un alternatore ? montato in corrispondenza di un?estremit? dell?albero di uscita. Nel caso di una turbina eolica doppia con assi di rotazione verticali, l?albero di uscita ? quindi preferibilmente disposto orizzontalmente immediatamente sotto la piastra di supporto inferiore della turbina eolica.

[0044] Le coppe coniche contrapposte di collegamento tra i mozzi delle giranti e l?albero di uscita forniscono, insieme all?albero di uscita, mezzi di semplice ed economica realizzazione per sincronizzare le rotazioni delle giranti secondo quanto sopra indicato.

[0045] In alternativa, i mezzi di sincronizzazione possono comprendere una coppia di ruote dentate girevoli solidalmente con i rispettivi mozzi, e una catena che si impegna con le ruote dentate. In alternativa alla catena, pu? essere prevista una serie di numero pari di ulteriori ruote dentate, con la prima ruota della serie che impegna la ruota solidale con il mozzo di una girante, e l?ultima ruota che impegna la ruota solidale con il mozzo dell?altra girante.

[0046] In particolare, possono essere previsti due alternatori montati su estremit? opposte dell?albero di uscita, uno dei due alternatori essendo configurato per erogare potenza elettrica quando la potenza elettrica erogata dall?altro alternatore supera un predeterminato valore di soglia massimo, e per interrompere l?erogazione di potenza elettrica quando la potenza elettrica complessivamente erogata diventa inferiore a un predeterminato valore di soglia minimo.

[0047] Vantaggiosamente, la turbina eolica comprende mezzi di orientamento per disporsi sempre con la porzione anteriore rivolta verso il vento. I mezzi di orientamento comprendono vantaggiosamente un albero di orientamento sostanzialmente verticale decentrato anteriormente in modo opportuno rispetto al piano mediano in modo che la turbina eolica, sotto l?azione del vento, compia una rotazione rispetto all?asse dell?albero di orientamento, disponendosi sempre con la porzione anteriore rivolta contro il vento, senza dover ricorrere a mezzi di orientamento convenzionali quali pinne. In questo modo si ottiene una turbina eolica pi? compatta, che non genera ombre che possono ostacolare l?esposizione al sole di eventuali pannelli fotovoltaici collaboranti alla produzione di energia elettrica, come meglio descritto nel seguito. Inoltre, mezzi di orientamento hanno il vantaggio di non ostacolare il deflusso dell?aria dall?interno della turbina eolica, come invece accade nelle turbine eliche ad asse verticale comprendenti pinne di orientamento nella parte posteriore.

[0048] Rientra nell?ambito dell?invenzione anche un gruppo di schermatura per una turbina eolica esistente comprendente uno schermo centrale disposto in modo sostanzialmente perpendicolare e simmetrico rispetto a un piano di simmetria e due deflettori laterali divergenti andando verso detto schermo centrale, rispettivi bordi interni dei deflettori definendo una predeterminata larghezza d?ingresso del vento, rispettivi bordi esterni essendo disposti a una distanza predeterminata dallo schermo, misurata lungo detto asse di simmetria.

[0049] Rientra nell?ambito dell?invenzione un dispositivo di conversione dell?energia cinetica del vento in energia elettrica, comprendente una turbina eolica del tipo sopra descritto e una macchina elettrica a induzione come un alternatore o una dinamo collegata all?albero di uscita della turbina eolica.

[0050] Rientra nell?ambito dell?invenzione un dispositivo di conversione dell?energia cinetica del vento in energia meccanica, comprendente una turbina eolica del tipo sopra descritto e una macchina come una pompa per il sollevamento di liquidi, per esempio per il sollevamento di acqua da un pozzo.

Breve descrizione dei disegni

[0051] L?invenzione verr? di seguito illustrata con la descrizione che segue di sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

? la figura 1 ? una vista schematica anteriore di una turbina eolica secondo un aspetto dell?invenzione, priva del gruppo di schermatura, in cui le giranti comprendono, come elementi di presa sul vento, pale piane direttamente calettate su rispettivi mozzi;

? la figura 2 ? una vista schematica anteriore di una turbina eolica secondo un?altra forma realizzativa dell?invenzione, priva del gruppo di schermatura, in cui le giranti comprendono elementi di telaio superiore e inferiore e, come elementi di presa sul vento, pale fissate tra porzioni periferiche degli elementi di telaio;

? la figura 3 ? una vista schematica in sezione trasversale della turbina eolica di figura 1, secondo il piano indicato dalle frecce X-X, in cui il gruppo di schermatura comprende uno schermo centrale e due deflettori laterali piani;

? le figure 4-7 sono viste schematiche in sezione trasversale di gruppi di schermatura della turbina eolica secondo alcune forme realizzative esemplificative dell?invenzione, comprendenti uno schermo centrale piano e due deflettori laterali piani come in figura 3 (fig.

4); uno schermo centrale convesso verso l?esterno e due deflettori laterali piani (fig. 5); uno schermo centrale piano e due deflettori laterali convessi (fig. 6); uno schermo centrale convesso verso l?esterno e due deflettori laterali convessi (fig. 7);

? la figura 8 ? una vista schematica anteriore del gruppo di schermatura di figura 7;

? la figura 9 ? una vista schematica in sezione trasversale di una pala secondo una forma realizzativa esemplificativa dell?invenzione;

? la figura 10 ? una vista schematica in sezione trasversale di una turbina eolica secondo una forma realizzativa esemplificativa dell?invenzione, in cui le giranti comprendono dischi circolari pieni come elementi di telaio, e un gruppo deflettore come in figura 7;

? la figura 11 ? una vista schematica in sezione trasversale di una turbina eolica secondo una forma realizzativa preferita dell?invenzione, in cui le giranti comprendono come elementi di telaio a forma di stella e un gruppo deflettore come in figura 7;

? la figura 12 ? una vista schematica in sezione trasversale della turbina eolica di figura 11 che mostra l?azione del gruppo di schermatura nei confronti del vento;

? la figura 13 ? una vista schematica in sezione trasversale di una girante come in figura 11, in un?esecuzione in due met?;

? le figure 14 e 15 mostrano un gruppo di schermatura secondo una forma realizzativa vantaggiosa dell?invenzione, in cui lo schermo frontale pu? aprirsi quando il vento supera un?intensit? massima ammissibile predeterminata, rispettivamente in una posizione di apertura e in una posizione di chiusura;

? la figura 16 mostra una turbina eolica doppia secondo un altro aspetto dell?invenzione, comprendente il gruppo di schermatura delle figure 14 e 15;

? le figure 17 e 18 sono viste schematiche rispettivamente in alzata laterale e dall?alto di una turbina 8 secondo una forma realizzativa, rappresentata priva del gruppo di schermatura, in cui ? previsto un tunnel mezzi di estrazione dell?aria;

? la figura 19 mostra una turbina eolica doppia completa di un supporto 50.

Descrizione dettagliata di alcune forme realizzative

[0052] Con riferimento ai disegni, vengono descritte nel seguito delle turbine eoliche doppie 1, 2, 3, 4, 8 secondo alcune forme realizzative dell?invenzione.

[0053] Come mostrano le figure 1 e 2, Le turbine eoliche doppie 1,2,3 comprendono due rotori o giranti 10 disposte tra due piastre di supporto 21,22, cui le giranti 10 sono collegate girevolmente per mezzo di porzioni di estremit? di rispettivi mozzi 12 tra loro paralleli, in corrispondenza delle quali sono previsti mezzi di collegamento di tipo convenzionale come cuscinetti volventi 121.

[0054] Nella descrizione e nelle figure si far? riferimento, in modo non limitativo, a una disposizione delle turbine eoliche doppie 1,2,3,4 con gli assi di rotazione 12? verticali, per cui le piastre di supporto 21,22 definiscono un?altezza H delle turbine. In altre parole, le turbine eoliche doppie dell?invenzione possono essere disposte con un diverso orientamento degli assi di rotazione 12? delle giranti 10 rispetto al suolo, per esempio con gli assi di rotazione 12? orizzontali.

[0055] Come mostrato nelle figure 3,10,11,16, le giranti 10 comprendono una pluralit? di elementi di presa sul vento 11. Gli elementi di presa sul vento mostrali nelle figure sono pale 11 solidali ai mozzi 12 delle rispettive turbine, aventi forma piana, prismatica o cilindrica, cio? definita da una pluralit? di generatrici parallele tra loro e agli assi di rotazione, o una combinazione di tali forme, come descritto pi? in dettaglio nel seguito. Non sono tuttavia escluse forme diverse da quelle sopra indicate.

[0056] Con riferimento alle figure 1 e 3, le giranti 10 della turbina eolica doppia 1, secondo una forma realizzativa dell?invenzione, comprendono sei pale piane 11 direttamente calettate sui rispettivi mozzi 12. Pu? tuttavia essere previsto un numero diverso di pale, preferibilmente compreso tra compreso tra quattro e otto.

[0057] Nella turbina 1 l?interasse J tra gli assi di rotazione 12? ? pi? corto del doppio del raggio R delle giranti 10, cio? della larghezza di ciascuna pala 1 aumentata del raggio del mozzo 12. Le giranti 10 sono disposte in modo che ciascuna pala 11 di una girante 10 si intercali senza contatto con due pale contigue 11 dell?altra girante 10. A quanto sopra contribuiscono mezzi per sincronizzare le rotazioni delle giranti 10, esemplificati nel seguito, in modo che le giranti 10 abbiano velocit? di rotazione uguali in valore e, inoltre, opposte in verso l?una rispetto all?altra, la prima condizione essendo comunque richiesta per un corretto bilanciamento del carico delle due giranti.

[0058] Come mostra la figura 1, i mozzi 12 sono collegati a un albero di uscita 40 che, nella forma realizzativa rappresentata, ? disposto in prossimit? e parallelo a una delle piastre di supporto, in questo caso alla piastra di supporto 21. L?albero di uscita 40 ha in questo caso due estremit? di uscita del moto disponibili per collegare e azionare per esempio una macchina a induzione come una dinamo o un alternatore 51, o due alternatori 51,52, come qui mostrato, se la turbina eolica doppia ? utilizzata in un dispositivo per convertire l?energia cinetica del vento in energia elettrica. In alternativa, o in aggiunta, l?albero di uscita 40 pu? essere configurato, preferibilmente nella propria parte centrale, per collegare un albero di presa del moto di una macchina come una pompa per il sollevamento di liquidi o altro ancora.

[0059] In particolare, il secondo alternatore 52 pu? essere configurato per erogare potenza elettrica quando la potenza elettrica erogata dal primo alternatore 51 supera un valore di soglia predeterminato, e per interrompere l?erogazione della potenza quando la potenza elettrica erogata totale diventa inferiore a tale valore di soglia.

[0060] Il collegamento tra i mozzi 12 e l?albero di uscita 40, in questa forma realizzativa, ? realizzato attraverso due coppie coniche contrapposte 45 e 46, che forniscono anche i mezzi per sincronizzare le rotazioni delle giranti 10 con velocit? di rotazione eguali in modulo e opposte in verso tra loro.

[0061] Sono tuttavia possibili diverse modalit? di collegamento dei mozzi a un albero di uscita della turbina, e diverse modalit? di sincronizzazione delle rotazioni delle giranti 10, per esempi quelli indicati nel brevetto IT 1395761. Per esempio, i mezzi di sincronizzazione possono comprendere una coppia di ruote dentate girevoli solidalmente con i rispettivi mozzi 12, e una catena che si impegna con le ruote dentate. In alternativa alla catena, pu? essere prevista una serie di numero pari di ulteriori ruote dentate, con la prima ruota della serie che impegna la ruota solidale con il mozzo 12 di una girante 10, e l?ultima ruota che impegna la ruota solidale con il mozzo 12 dell?altra girante 10.

[0062] Come mostra la figura 3, la turbina eolica doppia 1 comprende inoltre un gruppo di schermatura 30 per impedire a un vento 5 di entrare in uno spazio interno 7 compreso tra i mozzi 12, dove gli elementi di presa sul vento 11, in uso, si muovono controvento, per evitare che il vento 5 abbia un effetto frenante sulla rotazione delle giranti 10.

[0063] Il gruppo di schermatura 30 comprende uno schermo centrale 31 avente una predeterminata larghezza E. Lo schermo centrale 31 ? disposto in modo sostanzialmente simmetrico rispetto a un piano di simmetria ? della turbina eolica doppia 1, che ? il piano equidistante dagli assi di rotazione 12?. Inoltre, lo schermo centrale 31 ? disposto parallelamente e a una predeterminata distanza D dal piano mediano ? delle due giranti 10, che ? il piano che contiene gli assi di simmetria 12?.

[0064] In un primo aspetto dell?invenzione, il gruppo di schermatura 30 comprende inoltre due deflettori laterali 32 disposti lateralmente da parti opposte rispetto allo schermo centrale 31, in modo sostanzialmente simmetrico rispetto al piano di simmetria ?. I deflettori laterali 32 sono inoltre disposti in modo divergente andando verso lo schermo centrale 31, ovvero verso le giranti 10, cio? procedendo nella direzione del vento 5. I deflettori laterali 10 hanno quindi bordi interni 321 pi? vicini al piano di simmetria ? e pi? distanti dal piano mediano ? e bordi esterni 322 pi? distanti dal piano di simmetria ? e pi? vicini al piano mediano ?, rispetto ai bordi interni 321. Pi? in dettaglio, i bordi interni 321 definiscono una predeterminata larghezza d?ingresso L del vento, mentre i rispettivi bordi esterni 322 sono disposti a una predeterminata distanza F dal piano mediano ? che ? indicata anche come distanza dei deflettori laterali 32 dal piano mediano ?. Secondo un aspetto dell?invenzione, la distanza F dei deflettori laterali 32 ? maggiore della distanza D dello schermo centrale 31 dal piano mediano ?. I bordi esterni 322 dei deflettori laterali 32 sono disposti a una distanza K l?uno dall?altro che ? in generale preferibilmente prossima all?interasse J tra gli assi 12? delle giranti 12. Pertanto, i deflettori laterali 12 collaborano con lo schermo centrale 31 nell?impedire che il vento 5 entri nello spazio interno 7, oltre che nel deviare e accelerare vantaggiosamente il vento 5, come decritto con maggiore dettaglio pi? avanti. Ciascun deflettore laterale 32 ? quindi disposto lungo un piano di deflessione ? del vento definito dal bordo interno 321 e dal bordo esterno 322. I due piani di deflessione ? sono quindi incidenti in una retta 37 parallela al piano mediano ?.

[0065] Lo schermo centrale 31 definisce, assieme a ciascun deflettore laterale 32, un canale di passaggio 6 di una porzione del flusso d?aria del vento 5 che entra nel gruppo di schermatura 30 attraverso il passaggio di larghezza L tra i bordi interni 321 dei deflettori laterali 21. Ciascun canale di passaggio 6 ha una larghezza G di uscita del vento dal gruppo di schermatura 30 che ? uguale alla distanza del rispettivo deflettore laterale 32 dallo spigolo 311 dello schermo centrale 31 disposto dalla stessa parte di tale deflettore laterale 32 rispetto al piano di simmetria ?. Preferibilmente, il rapporto G/L tra la larghezza di uscita G e la larghezza d?ingresso L del vento ? compreso tra 0,25 e 0,45, in particolare tra 0,35 e 0,425.

[0066] Con riferimento alle figure 4-8, vengono ora descritte alcune varianti realizzative del gruppo di schermatura 30.

[0067] La figura 4 ? mostra il gruppo di schermatura della turbina eolica doppia 1 di figura 3, in cui la faccia esterna 312 dello schermo centrale 31, rivolta verso i deflettori laterali 32, ? piana, e le facce interne ed esterne 323,324 dei deflettori laterali 32 sono anch?esse piane. La figura 5 si riferisce a un gruppo di schermatura 30 che differisce dal gruppo di schermatura di figura 4 per il fatto che la faccia interna 312 dello schermo centrale 31 ha una forma convessa anzich? piana. La figura 6 mostra invece un gruppo di schermatura 30 che differisce dal gruppo di schermatura di figura 4 per il fatto che le facce interne ed esterne 323,324 dei deflettori laterali 32 sono entrambe convesse. La figura 7 si riferisce a un gruppo di schermatura 30 in cui sia la faccia interna 312 dello schermo centrale 31, sia le facce interne ed esterne 323,324 dei deflettori laterali 32 sono convesse. In alcune varianti non rappresentate, ciascun deflettore laterale 32 pu? avere una sola tra le facce interna 323 ed esterna 324 convessa, mentre l?altra ? piana.

[0068] Le turbine eoliche doppie 2 e 3 delle figure 10 e 11 comprendono un gruppo di schermatura con le facce 311,323,324 tutte convesse, quale variante preferita, tuttavia i gruppi di schermatura delle varianti come da figure 4-7 possono essere utilizzati nelle turbine eoliche doppie 1, 2 e 3 mostrate nelle figure indipendentemente da altre caratteristiche come la forma delle pale 11 o la loro modalit? di collegamento al mozzo 12.

[0069] Sempre con riferimento alle figure 4-7, il gruppo di schermatura 30 comprende vantaggiosamente due piastre di convogliamento inferiore e superiore 33,34, disposte in corrispondenza di estremit? longitudinalmente opposte 315,316 dello schermo centrale 31 e di estremit? longitudinalmente opposte 325,326 dei deflettori laterali 32 (figura 8). Le piastre di convogliamento 33,34 possono fungere anche da piastre di supportazione inferiore/superiore dello schermo centrale 31 e dei deflettori laterali 32. In tal caso, le piastre di convogliamento e supportazione 33,34 possono comprendere mezzi di bloccaggio 331 per i deflettori laterali 32 configurati per bloccare in fase di montaggio i deflettori 32 secondo pi? distanze e orientamenti relativi, in base alle condizioni di ventosit? del sito di istallazione della turbina eolica doppia. Per esempio, come mostrato in figura 6 indipendentemente dalla forma delle facce 312,323,324 dello schermo centrale 31 e dei deflettori laterali 32, su ciascuna delle due met? delle piastre di convogliamento e supportazione 33,34 definite dal piano di simmetria ? pu? essere prevista una pluralit? di serie di fori di fissaggio 331, impegnabili assieme a corrispondenti fori dei deflettori laterali 32 con mezzi di bloccaggio convenzionali come viti o perni o simili.

[0070] Con riferimento alle figure 2, 10 e 11, le giranti 10 delle turbine eoliche doppie 2 e 3, secondo rispettive forme realizzative dell?invenzione, comprendono elementi di telaio superiore e inferiore 15 e 16 calettati sui rispettivi mozzi 12, cui le pale 11 sono collegate rigidamente in corrispondenza delle proprie estremit? longitudinalmente opposte 111,112, inferiori e superiori. Ciascuna pala 11 ha un bordo radialmente interno 119 e un bordo radialmente esterno 113 disposti a rispettivi raggi r,R rispetto all?asse di rotazione 12? della rispettiva girante, per cui tra il bordo radialmente interno 119 e il mozzo 12 ? presente una finestra di passaggio 18 per il vento 5. In particolare, il rapporto R/r tra i raggi esterno ed interno R,r ? compreso tra 2,2 e 2,6.

[0071] La turbina eolica doppia 3 di figura 11 si distingue dalla turbina eolica doppia 2 di figura 10 per il fatto che l?interasse J degli assi di rotazione 12? ? superiore al diametro 2R di ciascuna girante. Gli elementi di telaio 15,16 della turbina eolica doppia 2 di figura 10 possono quindi avere la forma di dischi pieni, come mostrato. Al contrario, gli elementi di telaio 15,16 della turbina eolica doppia 3 di figura 11 presentano lacune di materiale 19 che si sviluppano radialmente tra pale 11 circonferenzialmente contigue, in particolare, seguendo la forma delle pale 11.

[0072] Inoltre, nella turbina eolica doppia 3 le giranti 10 sono disposte tra loro in modo che, nello spazio interno 7 tra i mozzi 12, la faccia concava di una pala di una girante sia rivolta verso la faccia convessa di una pala intercalata dell?altra girante.

[0073] La figura 9 mostra in sezione trasversale una pala 11 della turbina eolica doppia 3 di figura 12. Tale pala 11 ha una forma generalmente cilindrica. Ciascuna pala 11 ha quindi una faccia concava 115 e una faccia convessa 110. Come mostra la figura 11, le pale 11 sono disposte in modo che la faccia concava 115 di ciascuna pala sia rivolta verso la faccia convessa 110 di una pala contigua. Inoltre, la faccia convessa 110 ? orientata secondo il senso di rotazione ??,?? della rispettiva girante 10.

[0074] Pi? in dettaglio, la forma della pala 11 comprende una piccola porzione esterna 116, tra il bordo esterno 113 e la generatrice o spigolo 114, una porzione cilindrica centrale 11?, contigua alla porzione esterna 116, tra le generatici o spigoli 114 e 117?, e una porzione interna 118, preferibilmente contigua alla porzione cilindrica 11? tra la generatrice o spigolo 117? e l?estremit? interna 119, in cui l?estensione della porzione cilindrica centrale 11?, avente sezione trasversale curvilinea, prevale sull?estensione delle porzioni esterna e interna 116 e 118, aventi sezione trasversale curvilinea o rettilinea. Pi? in dettaglio, la porzione interna 118 ? formata da due porzioni di diverso orientamento 118? e 118?, preferibilmente anch?esse cilindriche con le convessit? orientate dalla stessa parte della porzione cilindrica centrale 11?, oppure piane, nel qual caso formano una porzione di estremit? prismatica anch?essa con la convessit? orientata dalla stessa parte della porzione centrale 11?. La pala 11 di figura 9 ? preferibilmente ottenibile mediante calandratura di una lamiera e successiva piegatura lungo una generatrice del profilo curvo, tuttavia pu? essere ottenuta anche per estrusione, in particolare, nel caso di impego di un materiale plastico.

[0075] La turbina eolica 3 di figura 11 comprende pale 11 che hanno la stessa forma. Tuttavia, in altre varianti delle forme realizzative mostrate nelle figure 11 e 12, possono essere previste pale di forma piana, cilindrica o prismatica, o pale formate da parti piane e/o cilindriche e/o prismatiche, variamente combinate, ferma restando la presenza degli elementi di telaio 15 e 16 e la finestra di passaggio 18 tra il mozzo 12 e il bordo interno 119 di ciascuna pala.

[0076] La figura 12 illustra il modo in cui il gruppo di schermatura 30 secondo l?invenzione, in particolare secondo la forma realizzativa dell?invenzione mostrata in figura 11, con il vento 5 che investe frontalmente la turbina eolica. Il vento 5 viene schematicamente suddiviso in una pluralit? di flussi in base a tale interazione:

? una prima quota del vento 5, comprendente schematicamente i flussi 5c, 5d, 5h, 5i investe il gruppo schermate 30, e i deflettori laterali 32 dividono tale quota in

? una prima parte, comprendente schematicamente i flussi 5c, 5h, che viene deflessa direttamente verso le pale istantaneamente o imminentemente in presa sul vento 11b e 11h, esternamente al gruppo di schermatura 30, e in

? una seconda parte, schematicamente comprendente i flussi 5d, 5i, che viene deflessa dai deflettori laterali 32, in collaborazione con lo schermo centrale 31, verso le pale istantaneamente in presa 11b e 11g, attraverso i canali di passaggio 6 definiti tra lo schermo centrale 31 e ciascun deflettore laterale 32.

? una seconda quota del vento 5, comprendente schematicamente i flussi 5b, 5g, non interagisce direttamente con il gruppo schermante 30 ma subisce una miscelazione con la prima quota del vento che viene deviato dai deflettori laterali 32 del gruppo schermante 30;

? una terza quota del vento 5, comprendente schematicamente i flussi 5a, 5e, 5f investe direttamente le pale 11b, 11c, 11h, 11i, che sono alcune delle pale istantaneamente disposte in posizione di presa sul vento, e non interagisce sostanzialmente con il gruppo di schermatura 30 poich? investe la turbina eolica doppia 3 in una posizione laterale in cui il gruppo di schermatura 30 non ? presente.

[0077] Grazie alla forma del gruppo di schermatura 30, la deviazione della prima quota 5c, 5d, 5h, 5i del vento 5, e la miscelazione di tale quota con la seconda quota avviene in modo favorevole al rendimento della turbina eolica doppia 3, rendendo minimi gli effetti dissipativi che invece hanno i gruppi di schermatura della tecnica anteriore. Infatti: ? la disposizione divergente secondo un dato angolo dei deflettori laterali permette di miscelare i flussi 5c, 5h con i flussi ?diretti? 5b, 5g con minimizzando la formazione di vortici e turbolenze;

? la posizione e l?orientamento dei deflettori laterali rispetto allo schermo centrale comporta un effetto di accelerazione dei flussi 5d, 5h, per cui le pale in presa istantaneamente prospicienti l?uscita del canale di passaggio 6 vengono investite da un vento a velocit? maggiore e/o i flussi 5b, 5c, 5g, 5h subiscono un effetto di aspirazione da parte dei flussi 5d, 5i della seconda quota.

[0078] Inoltre, la figura 12 mostra anche l?effetto favorevole delle porzioni interne piegate 118?,118? delle pale 11 (figura 9). Infatti, osservando per esempio la pala 11d, grazie a tali porzioni piegate, l?aria viene trattenuta in presa sulla pala per poi essere agevolata ad uscirne andando verso l?alto o verso il basso non appena la pala ha compiuto una data rotazione, in collaborazione con le lacune di materiale 19 degli elementi di telaio 15 e 16.

?

[0079] Grazie alle caratteristiche del gruppo di schermatura 30, e alla forma preferita delle pale mostrata in figura 9, con la turbina eolica doppia 3, utilizzata in un dispositivo di conversione dell?energia cinetica del vento 5 in energia elettrica, ? stato possibile raggiungere un rendimento tra il 45% e il 53%, valore notevolmente superiore a quello ottenibile con le turbine di tecnica anteriore, intendendosi per rendimento il rapporto tra la potenza immessa in rete e la potenza cinetica del vento che agisce sugli elementi di presa.

[0080] Il forte contenimento dei vortici nelle zone di miscelazione dei flussi e in corrispondenza degli elementi di presa sul vento, grazie alla forma delle pale, consente di ridurre notevolmente il rumore generato dalla turbina eolica che viene sostanzialmente coperto dal rumore del vento stesso.

[0081] Inoltre, la figura 12 mostra anche l?effetto del distanziamento del bordo interno 119 delle pale 11 (figura 9) dal mozzo 12 di ciascuna girante. Si osserva infatti come i flussi di vento 5b e 5g, grazie alla finestra di passaggio 18 ottenuta con tale distanziamento, possano raggiungere le pale 11d e 11j istantaneamente o imminentemente in presa sul vento all?avviamento della turbina eolica doppia 3, distribuendo su una superficie di presa maggiore la pressione di vento disponibile per avviare la turbina. Come anticipato, ? stato possibile porre in rotazione le giranti 10 della turbina eolica doppia 3 gi? con velocit? del vento dell?ordine di 1,5-2 km/ora.

[0082] Come mostra la figura 13, ciascuna delle giranti 10 pu? essere realizzata in due met? configurate per essere unite diametralmente l?una all?altra.

[0083] Con riferimento alle figure 14-16, in un secondo aspetto dell?invenzione, una turbina eolica doppia 4 comprende un gruppo di schermatura 60 in cui uno schermo centrale 61 ? formato in due met? 313 girevoli attorno a rispettivi assi di rotazione 314 disposti in prossimit? dei bordi laterali 311. Le due met? 313 sono disposte in modo da potersi spostare tra una posizione di chiusura C, mostrata nelle figure 15 e 16, in cui esse impegnano a tenuta un elemento di battuta centrale 318, opponendo tenuta al vento 5, e una posizione di apertura A, mostrata in figura 14, in cui le due met? 313 sono discostate l?una rispetto all?altra e orientate verso lo spazio interno 7 della turbina eolica doppia 4, in modo da formare tra s? un?apertura che permette l?ingresso del vento 5 nello spazio interno 7.

[0084] Il gruppo di schermatura 60 comprende un dispositivo di azionamento a controllo anemometrico 65 (figure 14 e 15) configurato per mantenere le due met? 313 nella posizione di chiusura C quando il vento 5 ha un?intensit? inferiore o uguale a un?intensit? di vento massima ammissibile, e configurato per far ruotare le due met? 313, o lasciar ruotare le due met? 313 sotto l?azione del vento 5 dalla posizione di chiusura C alla posizione di apertura A quando il vento 5 ha un?intensit? superiore alla intensit? di vento massima ammissibile. In tali condizioni, il vento 5 investe le pale 11 che ruotano localmente controvento, esercitando un?azione frenante sulle giranti 10, mantenendo per? la generazione di energia, in particolare di energia elettrica, a un livello corrispondente alla velocit? delle giranti che risulta dall?azione del vento 5 sulle pale in presa, che trasferiscono al mozzo 12 una coppia che ha il verso uguale al senso di rotazione proprio della girante 10, e dall?azione frenante del vento sulle pale controvento, che trasferiscono al mozzo 12 una coppia frenante che ha il verso opposto.

[0085] Come mostrato nelle figure 14 e 15, il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico pu? essere un dispositivo di tipo elastico, in cui per esempio una molla 66 contrasta l?apertura dello schermo centrale 61, cio? contrasta la rotazione delle due met? 313 dello schermo centrale 61 dalla posizione di chiusura (C) alla posizione di apertura (A), mantenendole nella posizione chiusa definita dall?elemento di battuta 318. La molla 66 ha una costante elastica tale che lo schermo centrale 61 ai apre sotto l?azione del vento e quindi lascia entrare il vento nella regione centrale 7 della turbina eolica 4 quando viene raggiunta o superata una pressione di vento massima ammissibile predeterminata agente sullo schermo centrale 61.

[0086] In alternativa, il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico pu? essere un dispositivo a contrappeso in cui un corpo di peso predeterminato ? scelto e disposto in modo da mantenere le due met? 313 dello schermo centrale 61 nella posizione di chiusura (C) fino a che la pressione del vento che agisce sulle due met? 313 non raggiunge un valore massimo predeterminato, e in modo tale da consentire l?apertura delle due met? 313 sotto l?azione del vento 5 e quindi lasciar entrare il vento 5 nella regione centrale 7 della turbina eolica quando la pressione di vento agente sullo schermo centrale 61 non diventa superiore a un valore massimo ammissibile predeterminato.

[0087] In alternativa, il dispositivo di azionamento a controllo anemometrico pu? comprendere un sensore anemometrico esposto al vento e configurato per emettere un segnale anemometrico, nonch? un attuatore meccanico configurato per ricevere tale segnale anemometrico e per mantenere le due met? dello schermo centrale nella posizione di chiusura quando il segnale anemometrico indica un valore di intensit? del vento inferiore a un?intensit? di vento massima ammissibile predeterminata, e configurato per far ruotare le due met? dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura quando il segnale anemometrico indica un?intensit? del vento superiore all?intensit? massima ammissibile del vento.

[0088] Le figure 17 e 18 mostrano una turbina eolica doppia 8, secondo una forma realizzativa dell?invenzione, cui ? stato asportato il gruppo di schermatura 30 o 60. La turbina eolica doppia 8 comprende due tunnel estrattori 27 disposti sulle piastre di supporto 21 e 22, le quali presentano rispettivi fori 28. I tunnel estrattori 27 hanno una parete posteriore 29 provvista di un?apertura preferibilmente di forma allungata e simmetrica rispetto al piano di simmetria ?, per cui lo spazio interno 7 tra i mozzi 12 delle giranti 10 ? posto in comunicazione con l?esterno attraverso i fori 28, i tunnel estrattori 27 e l?apertura, non mostrata, della parete posteriore 29. I tunnel 27, preferibilmente in numero di due, agevolano lo scarico dell?aria che tende ad accumularsi nello spazio interno 7, contribuendo ad evitare contropressioni che limitano il rendimento della turbina eolica. Il vento 5 che lambisce le facce esterne dei tunnel 27 compie un?azione di estrazione a mo? di eiettore nei confronti dell?aria 5? che attraversa i tunnel 27.

[0089] Il o i tunnel estrattori 27 hanno un?altezza, rispetto alle rispettive piastre di supporto 21 e 22, crescente in direzione della parte posteriore della turbina eolica doppia 8, in modo da svolgere anche la funzione di mezzi di orientamento della turbina eolica.

[0090] Preferibilmente, le pale 11 e/o gli eventuali elementi di telaio 15,16 delle turbine 1, 2, 3, 4 e 8, come pure i componenti del gruppo di schermatura 30,60 sono costruiti a partire da lamiere metalliche di opportuno spessore. In particolare, i componenti sopra indicati sono realizzati in alluminio, che garantisce, oltre alla leggerezza, la resistenza alla corrosione anche in atmosfere potenzialmente corrosive come in prossimit? del mare e di determinati insediamenti produttivi. In alternativa, le pale 11 e/o gli elementi di telaio 15,16 e/o i componenti del gruppo di schermatura 30,60 possono essere realizzate in un materiale plastico, preferibilmente composito rinforzato.

[0091] Nel caso di impiego della turbina eolica doppia in un dispositivo per convertire l?energia cinetica del vento in energia elettrica, le superfici esposte all?irraggiamento solare nel luogo d?installazione, per esempio le superfici esterne delle piastre di supporto 21,22 delle giranti, o le superfici esterne delle piastre di convogliamento e supportazione 33, 34 del gruppo di schermatura 30, 60 come pure le superfici delle strutture circostanti la turbina eolica, possono essere provviste di un rivestimento fotovoltaico per generare un?ulteriore quota di energia elettrica da utilizzare e/o immettere in rete insieme alla quota generata dall?alternatore o dagli alternatori associati alla turbina eolica. In tal caso, la scelta di mezzi di orientamento diversi da una convenzionale pinna posteriore, come pure la scelta di disporre l?albero di uscita 40 e gli alternatori 51,52 ?a scomparsa? sostanzialmente sotto la piastra di supporto inferiore 21, limita la produzione di ombre che potrebbero limitare l?esposizione al sole del rivestimento fotovoltaico sottostante, disposto per esempio su una superficie un tetto o un terreno di un parco eolico/fotovoltaico.

[0092] La descrizione di cui sopra di forme realizzative specifiche ? in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme realizzative specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle forme realizzative specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Una turbina eolica doppia (1,2,3) comprendente:

? due piastre di supporto (21,22) che definiscono un?altezza (H) di detta turbina;

? due giranti (10) comprendenti:

? due rispettivi mozzi (12) tra loro paralleli e girevoli attorno a propri rispettivi assi di rotazione (12?), rispetto a dette due piastre di supporto (21,22);

? una pluralit? di elementi di presa sul vento (11) solidali a detti mozzi (12), detti elementi di presa sul vento (11) estendendosi lungo la direzione di detti mozzi (12);

dette giranti avendo un piano mediano (?) contenente detti assi di rotazione (12?) e un piano di simmetria (?) perpendicolare a detto piano mediano (?) ed equidistante da detti assi di rotazione (12?);

? mezzi per sincronizzare le rotazioni di dette giranti (10) in modo che dette giranti (10) abbiano velocit? di rotazione uguali in valore e opposte in verso l?una rispetto all?altra;

? un albero di uscita (40) collegato a detti mozzi (12) in modo che una rotazione di detti mozzi (12) causi una rotazione di detto albero di uscita (40); ? un gruppo di schermatura (30) disposto per impedire a un vento (5) di entrare in uno spazio interno (7) compreso tra detti mozzi (12), dove uno o pi? di detti elementi di presa sul vento (11), in uso, si muovono controvento;

in cui detto gruppo di schermatura (30) comprende uno schermo centrale (31,61) disposto in modo sostanzialmente simmetrico rispetto a detto piano di simmetria (?) tra piani lungo cui si estendono dette due piastre di supporto (21,22), e sostanzialmente parallelo a detto piano mediano (?);

caratterizzata dal fatto che detto gruppo di schermatura (30) comprende inoltre due deflettori laterali (32) divergenti andando verso detto schermo centrale (31,61), i rispettivi bordi interni (321) di detti deflettori (32) definendo una predeterminata larghezza d?ingresso (L) del vento, i rispettivi bordi esterni (322) essendo disposti a una distanza (F) dei deflettori da detto piano mediano (?) che ? pi? lunga di una distanza (D) di detto schermo centrale (31,61) da detto piano mediano (?).

2. La turbina eolica doppia secondo la rivendicazione 1, in cui il rapporto (G/L) tra

? una larghezza (G) di uscita del vento dalla parte di ciascun deflettore laterale (32), detta larghezza (G) di uscita del vento estendendosi tra detto ciascun deflettore laterale (32) e un bordo laterale (311) di detto schermo centrale (31,61), detto bordo laterale essendo disposto dalla stessa parte di detto ciascun deflettore laterale (32) rispetto a detto piano di simmetria (?), e

? detta larghezza d?ingresso (L) del vento

? compreso tra 0,25 e 0,45, in particolare detto rapporto (G/L) ? compreso tra 0,35 e 0,425.

3. La turbina eolica doppia secondo la rivendicazione 1, in cui detto gruppo di schermatura (30) presenta una o pi? facce convesse scelte tra:

? facce interne (323) di detti deflettori laterali (32) rivolte verso detto schermo centrale (31,61); ? facce esterne (324) di detti deflettori laterali (32) rivolte dalla parte opposta di detto schermo centrale (31,61);

? una faccia interna (312) di detto schermo centrale (31,61) rivolta verso detti deflettori laterali (32);

? una combinazione di quanto sopra.

4. La turbina eolica doppia secondo la rivendicazione 1, in cui detti deflettori laterali (32) sono configurati per essere montati secondo una pluralit? di distanze relative predeterminate e di orientamenti relativi predeterminati,

in particolare, il gruppo di schermatura comprende due piastre di convogliamento (33,34) disposte in corrispondenza di estremit? longitudinalmente opposte (315,316) di detto schermo centrale (31,61) e/o di estremit? longitudinalmente opposte (325,326) di detti deflettori laterali (32), su dette piastre di convogliamento essendo disposti mezzi di bloccaggio per detti deflettori laterali (32) secondo detta pluralit? di distanze e orientamenti relativi, in particolare una pluralit? di serie di fori di fissaggio (331), i fori di ciascuna serie essendo allineati secondo un rispettivo orientamento di uno di detti deflettori laterali (32).

5. La turbina eolica doppia secondo la rivendicazione 1, in cui detto schermo centrale (61) comprende due met? (313) girevoli attorno a rispettivi ulteriori assi di rotazione (314), tra:

? una posizione di chiusura (C), in cui dette due met? (313) impegnano a tenuta rispettivi elementi di battuta (318) impedendo l?ingresso di detto vento (5) in detto spazio interno (7), e

? una posizione di apertura (A), in cui dette due met? (313) sono discostate l?una rispetto all?altra e orientate verso detto spazio interno (7), e

detto gruppo di schermatura (30) comprende un dispositivo di azionamento a controllo anemometrico (65) configurato per

? mantenere dette due met? (313) in detta posizione di chiusura quando detto vento (5) ha un?intensit? inferiore o uguale a un?intensit? di vento massima ammissibile, e per

? lasciar ruotare dette due met? (313) da detta posizione di chiusura (C) a detta posizione di apertura (A) quando detto vento (5) ha un?intensit? superiore a detta intensit? di vento massima ammissibile.

6. La turbina eolica doppia (2,3) secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuno di detti elementi di presa (11) sul vento

? ha due estremit? longitudinalmente opposte (111,112) collegate rigidamente a rispettivi elementi di telaio (15,16) di dette giranti (10) calettati su detti rispettivi mozzi (12);

? ha un bordo radialmente interno (119) e un bordo radialmente esterno (113) disposti a rispettivi raggi (r,R) rispetto a un proprio asse di rotazione di detti assi di rotazione (12?),

in modo tale che tra detto bordo radialmente interno e un proprio mozzo di detti mozzi (12) sia formata una finestra di passaggio per detto vento (5),

in particolare detti raggi esterno e interno (R,r) stanno tra loro in un rapporto (R/r) compreso tra 2,2 e 2,6.

7. La turbina eolica doppia (3) secondo la rivendicazione 6, in cui detti elementi di telaio (15,16) presentano lacune di materiale (19) che si sviluppano radialmente tra elementi di presa sul vento (11) circonferenzialmente contigui,

in particolare, ciascuna di dette giranti (10) ? realizzata in due met? configurate per essere unite diametralmente l?una all?altra.

8. La turbina eolica doppia (2,3) secondo la rivendicazione 6, in cui detti elementi di presa sul vento comprendono pale (11) che si sviluppano secondo superfici generalmente cilindriche, ciascuna (11) di dette pale avendo una faccia concava (115) e una faccia convessa (110),

in cui dette pale (11) sono disposte in modo che detta faccia concava (115) di ciascuna pala sia rivolta verso detta faccia convessa (110) di una pala contigua, in cui detta faccia convessa ? orientata secondo il senso di rotazione (??,??) della rispettiva girante (10), in cui dette pale (11), in corrispondenza di detto bordo radialmente interno (119), sono piegate longitudinalmente verso la propria parte concavit?, lungo una prima e una seconda generatrice (117?,117?) che definiscono rispettivamente con detta seconda generatrice (117?) e con detto bordo radialmente interno (119) due porzioni di bordo di estremit? interna (118?,118?) di ciascuna di dette pale (11).

9. La turbina eolica doppia (1,3) secondo la rivendicazione 1, in cui detto albero di uscita (40) ? disposto in prossimit? e in parallelo a una piastra di supporto (21) di dette due piastre di supporto (21,22), ed ? collegato a detti mozzi (12) di dette giranti attraverso due coppie coniche (45,46) contrapposte tra loro, in cui un alternatore (51) ? montato in corrispondenza di un?estremit? (41) di detto albero di uscita (40), in particolare sono previsti due alternatori (51,52) montati su rispettive estremit? di detto albero di uscita (50), un alternatore (52) di detti alternatori (51,52) essendo configurato per erogare potenza elettrica quando una potenza elettrica erogata dall?altro alternatore (51) di detti alternatori (51,52) supera un valore di soglia predeterminato, e per interrompere un?erogazione di potenza elettrica quando una potenza elettrica erogata totale diventa inferiore a detto valore di soglia.

10. Una turbina eolica doppia (4) comprendente:

? due piastre di supporto (21,22) disposte parallele tra loro;

? due giranti (10) comprendenti:

? un albero di uscita (40) collegato a detti mozzi (12) in modo che una rotazione di detti mozzi (12) causi una rotazione di detto albero di uscita (40); ? un gruppo di schermatura (60) disposto per impedire a un vento (5) di entrare in uno spazio interno (7) compreso tra detti mozzi (12), dove uno o pi? di detti elementi di presa sul vento (11), in uso, si muovono controvento,

in cui detto gruppo di schermatura (60) comprende uno schermo centrale (61) disposto in modo sostanzialmente simmetrico rispetto a detto piano di simmetria (?) tra piani lungo cui si estendono dette due piastre di supporto (21,22), e sostanzialmente parallelo a detto piano mediano (?);

caratterizzata dal fatto che detto schermo centrale (61) comprende due met? (313) girevoli attorno a rispettivi ulteriori assi di rotazione (314) disposti in prossimit? di rispettivi bordi laterali (311) di detto schermo centrale (61), tra:

? una posizione di chiusura (C), in cui dette due met? (313) combaciano tra loro impedendo l?ingresso di detto vento (5) in detto spazio interno (7), e ? una posizione di apertura (A), in cui dette due met? (313) sono discostate l?una rispetto all?altra e orientate verso detto spazio interno (7),

e che detto gruppo di schermatura (60) comprende un dispositivo di azionamento a controllo anemometrico (65) configurato per

? mantenere dette due met? (313) in detta posizione di chiusura (C) quando detto vento (5) ha un?intensit? inferiore a un?intensit? di vento massima ammissibile, e per

? lasciar ruotare dette due met? (313) da detta posizione di chiusura (C) a detta posizione di apertura (A) sotto l?azione di detto vento (5) quando detto vento (5) ha un?intensit? superiore a detta intensit? di vento massima ammissibile.