IT202100015479A1 - SEA PROJECT: Sistema di sfruttamento delle onde marine per l’immagazzinamento di energia potenziale con trasformazione della medesima in energia elettrica. - Google Patents

Description

BREVETTO D?INVENZIONE

Titolo dell?invenzione

SEA PROJECT: Sistema di sfruttamento delle onde marine per l?immagazzinamento di energia potenziale con trasformazione della medesima in energia elettrica.

Campo tecnico dell?invenzione

La presente invenzione denominata Sea Project afferisce al settore dello sfruttamento dell?energia dalle fonti rinnovabili.

Sommario dell?invenzione

Il sistema oggetto della presente invenzione ? capace di convertire l?energia cinetica delle onde marine in energia potenziale attraverso un sistema di pompaggio idraulico dell?acqua verso un serbatoio di accumulo posizionato ad una quota pi? alta rispetto al livello del mare. L?energia potenziale del volume d?acqua contenuto nel serbatoio a seguito del predetto pompaggio idraulico, pu? essere trasformata in elettricit? lasciandola fluire, per caduta, entro una turbina idraulica collegata ad un alternatore.

Stato dell?arte / Innovazione del Sea Project

Com?? noto, al moto ondoso ? associato un considerevole quantitativo di energia cinetica che si infrange sulle coste; detto quantitativo di energia cinetica pu? essere parzialmente convertito in energia elettrica fruibile. Gli attuali sistemi di sfruttamento prevedono che la conversione energetica avvenga continuamente durante ogni movimento di salita e discesa dell?onda marina ad opera di meccanismi il cui funzionamento risulta costantemente gravato da attriti di produzione.

Il sistema Sea Project prevede invece che la conversione energetica avvenga in tre fasi distinte:

a) nella prima fase l?energia dell?onda marina venga convertita in energia potenziale di posizione accumulata da un galleggiante dotato di opportuna massa e libero di compiere esclusivamente movimenti verticali;

b) nella seconda fase la caduta verso il basso del galleggiante determina il pompaggio di acqua marina verso un serbatoio di stoccaggio sopraelevato; le predette fasi a, b si ripetono indefinitamente nel tempo;

c) nella terza fase un certo quantitativo d?acqua contenuta nel serbatoio sopraelevato viene fatta fluire in modo controllato verso una turbina idraulica collegata ad un alternatore in modo da ottenere energia elettrica fruibile.

Il sistema descritto consente di massimizzare l?altezza raggiungibile dal galleggiante con conseguente miglioramento del rendimento di estrazione dell?energia cinetica dell?onda marina.

Descrizione dettagliata

Il dispositivo oggetto del presente brevetto ? costituito da un galleggiante (fig. 1 - 03) collegato ad un pistone (fig. 2 - 02) che scorre dentro un cilindro (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01) rigidamente ancorato ad una parete verticale (fig. 1 - 11). Il predetto pistone (fig.2 ? 02) ha una testa di tenuta tale da garantire la funzione di pompaggio dell?acqua verso il serbatoio di stoccaggio (fig.1 - 01).

Alla base del cilindro sono presenti due tubazioni ortogonali opportunamente raccordate mediante un elemento tubolare a T; all?estremit? del tratto verticale di tubazione ? presente una valvola di ritegno (denominata Clapin - fig.2 - 08) in grado consentire l?afflusso d?acqua verso il cilindro di pompaggio (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01) durante la fase di salita del galleggiante (fig.1 - 03) e del pistone (fig.2 - 02) ad esso collegato; all?estremit? del tratto orizzontale di tubazione ? presente una seconda valvola di ritegno (denominata Clapout - fig.

2 - 05) in grado consentire l?afflusso d?acqua verso il serbatoio di stoccaggio (fig. 1 - 01) durante la fase di discesa del galleggiante (fig. 1 - 03) e del pistone (fig. 2 - 02) ad esso collegato. In condizioni di mare calmo gli elementi sopra descritti sono considerati in modo che il galleggiante (fig.1 - 03) mantenga la testa del pistone (fig.2 - 02) a met? corsa del cilindro (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01).

La valvola Clapin (fig. 2 ? 08) ha, come gi? detto, un collegamento con l'elemento a T integrato nel cilindro (fig. 1 ? 05 e fig. 2 - 01) e l'altra estremit? direttamente a contatto con l'acqua di mare in cui ? immersa. Un semplice filtro a rete (fig. 1 - 09) impedir? il passaggio di eventuali impurit?.

Il funzionamento di questa parte del sistema consiste in un movimento avanti e indietro del pistone (fig. 2 - 02), rigidamente connesso al galleggiante (fig. 1 ? 03); quando quest?ultimo si solleva, la valvola Clapin (fig. 2 - 08) si apre automaticamente e l'acqua di mare entra nel sistema riempiendo completamente il cilindro (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01); non appena l?onda marina si ritira il galleggiante (fig.1 - 03) imprime tutto il suo peso al pistone (fig. 2 - 02) il quale, scorrendo entro il cilindro (fig. 1 ? 05 e fig. 2 - 01) produce una contropressione tale da chiudere la valvola Clapin (fig.2 ? 08 ) ed aprire la valvola Clapout (fig. 2 - 05) spingendo l?acqua verso il tubo di mandata (fig. 1 ? 02 e fig. 2 - 07) e verso il serbatoio di stoccaggio (fig.1 - 01).

Di seguito la descrizione dettagliata dei principali elementi del sistema:

? Cilindro/Pistone: Questi componenti hanno dimensioni e caratteristiche fisse, che rimangono inalterate durante tutte le fasi di funzionamento.

Il pistone (fig. 2 - 02) ? dotato di un dispositivo atto a garantire la massima tenuta senza influenzare significativamente il suo stesso scorrimento dentro il cilindro di mandata (fig. 1 ? 05 e fig.2 - 01).

? Galleggiante: Il galleggiante (fig. 1 - 03) ? rigidamente connesso alla testa del pistone (fig.2 - 02) ed ? quindi dotato di un solo grado di libert?, potendo muoversi solo verticalmente dentro il cilindro di mandata (fig. 1 ? 05 e fig. 2 - 01). Esso ? costituito essenzialmente da un volume vuoto, perfettamente stagno ed in grado di sviluppare una spinta idraulica verticale conseguente al moto ondoso.

Il posizionamento del galleggiante (fig. 1 - 03) in prossimit? di una barriera fissa (fig. 1 - 11) e verticale determina la possibilit? di beneficiare dell?effetto denominato run-up che si verifica a seguito dell?impatto dell?onda marina sulla barriera, determinando un incremento dell?altezza della cresta dell'onda marina in prossimit? della barriera stessa.

? Clapin: E? una valvola di ritegno (fig.2 ? 08) azionata dalla pressione del fluido, tale da permettere il riempimento del cilindro (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01) sfruttando anche la pressione idrostatica del mare; quest?ultima permette infatti un riempimento autonomo del cilindro di mandata (fig. 1 ? 05 e fig. 2 - 01) fino al raggiungimento del livello dell'acqua all?esterno del medesimo cilindro di mandata (fig.1 ? 05 e fig.

2 - 01).

? Clapout: Questa valvola (fig.2 ? 05) ? generalmente pi? piccola della precedente Clapin (fig.2 - 08); quando essa ? aperta consente al fluido di migrare dal volume del cilindro di mandata (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01) al serbatoio superiore (fig.1 - 01), e la sua chiusura evita il riflusso del fluido nel cilindro (fig.1 ? 05 e fig.2 - 01) durante la fase di salita del pistone (fig.2 - 02).

? Linea di sfiato: Questo componente svolge il compito di evitare la formazione di contropressioni dovute alla presenza di aria entro il volume di pompaggio.

? Linea di mandata: Questo componente (fig.1 ? 02 e fig.2 - 07) svolge il compito di trasportare al serbatoio di stoccaggio (fig.1 - 01) il fluido pompato dal pistone (fig.

2 - 02); la sua sezione determina il peso della colonna d'acqua, ovvero l?entit? della spinta che il pistone (fig.2 - 02) deve superare all'apertura della valvola Clapout (fig.

2 - 05)

? Serbatoio di stoccaggio: Questo componente (fig.1 - 01) rappresenta un deposito di energia potenziale posto ad una quota pi? alta di quella del livello medio del mare.

? Linea di caduta: La linea di caduta (fig.1 ? 04) collega il serbatoio di stoccaggio (fig. 1 - 01) con la turbina idraulica (fig.1 - 09); dopo il passaggio in turbina l'acqua viene scaricata in mare (fig.1 ? 10).

Applicazione industriale

Il sistema oggetto del presente brevetto pu? essere utilizzato per l?immagazzinamento di energia potenziale con trasformazione della medesima in energia elettrica.

Claims (8)

Rivendicazioni

1. Dispositivo di aspirazione dell'acqua di mare realizzato mediante un corpo galleggiante fissato ad un pistone, entrambi spinti a muoversi dall'onda del mare. Sistema di valvole (ad azionamento autonomo o assistito), nonch? un cilindro al cui interno scorre un pistone opportunamente accoppiato al cilindro di mandata.

2. Dispositivo per il pompaggio di acqua di mare durante la fase di discesa del gruppo galleggiante-pistone. Questa fase di discesa ? prodotta dal ritiro dell'onda ed ? possibile grazie all'azione gravitazionale sulle masse del galleggiante e del pistone. Detto dispositivo utilizza un sistema valvolare (ad azionamento autonomo o assistito elettronicamente) di cui al precedente punto 1.

3. Insieme comune dell'azione dei dispositivi di cui ai precedenti punti 1 e 2.

4. Installazione (anche in serie) dei dispositivi di cui ai punti precedenti su una barriera naturale o artificiale fissa (anche galleggiante o ancorata), oppure sulla terraferma o su costruzione, tutti posti lungo una costa o in mare aperto.

5. Dispositivo per il pompaggio di acqua di mare ad altitudine superiore al livello del mare, operante durante la fase di discesa del gruppo galleggiante-pistone. Questa fase di discesa ? prodotta dal ritiro dell'onda ed ? possibile grazie all'azione gravitazionale sulle masse del galleggiante e del pistone. Detto dispositivo utilizza il sistema valvolare (ad azionamento autonomo o assistito) di cui al precedente punto 1.

6. Sfruttamento dell'aumento temporaneo dell'altezza delle onde marine, causato dalla loro rottura su una barriera fissa, naturale o artificiale, disposta in qualsiasi modo o modificata allo scopo (effetto di run-up delle onde marine). Si rivendica inoltre lo sfruttamento di qualsiasi sequenza di nuove onde marine derivanti dall'infrangersi delle onde marine naturali su una barriera fissa.

7. Sistema di sfruttamento della caduta delle masse d'acqua pompate e raccolte a quota pi? elevata rispetto al livello del mare, in modo da formare un bacino di energia potenziale realizzato mediante convogliamento delle acque attraverso una o pi? linee idrauliche collegate ad una turbina o altro dispositivo atto a convertire l?energia potenziale in energia meccanica ed elettrica.

8. Sistema di sollevamento dell'acqua di mare mediante una pompa meccanica a pistoni che, grazie al moto alterno di un galleggiante azionato dalla onde sfruttando il principio di Archimede e grazie al fenomeno di run-up, ? in grado di pompare l'acqua a quote pi? elevate rispetto a quella di installazione del sistema medesimo, secondo le modalit? definite ai punti 1-2-3-4-5-6-7 di cui sopra.