IT202100023738A1 - Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo da pavimento - Google Patents
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Description
Descrizione dell?invenzione avente per titolo:
?DISPOSITIVO INDIPENDENTE DI ACCUMULO ENERGETICO PASSIVO DA PAVIMENTO?
Descrizione
Campo della tecnica
L?invenzione si riferisce al risparmio energetico domestico. Pi? dettagliatamente si riferisce ad un dispositivo di recupero energetico indipendente in grado di recuperare passivamente energia cinetica e trasformarla in energia elettrica per uso domestico e non.
Arte nota
Secondo la definizione correntemente pi? utilizzata, si definisce energia cinetica l?energia di un corpo in movimento.
Tale energia ? stata per secoli sfruttata tramite dispositivi come la ?dinamo? delle biciclette, ma solo recentemente ? apparso chiaramente che fonti di energia cinetica sono reperibili da qualsiasi movimento di corpi, anche dal semplice calpestio di utenti su un pavimento o dal flusso di veicoli su una strada.
I casi di applicazione di questo semplice principio sono di recente balzati agli occhi grazie alla cronaca giornalistica con esperimenti relativi a spinning bike dotate di alternatori e connesse ad accumulatori o sofisticati pavimenti sospesi dotati di molle atte a catturare l?energia cinetica prodotta dal calpestio, come di tratti autostradali ?intelligenti? capaci di assorbire le vibrazioni del traffico veicolare e tramutarle in energia elettrica accumulabile.
Allo stato attuale le invenzioni di cui sopra hanno un campo di applicabilit? limitato alle reti stradali e autostradali, agli spazi privati e pubblici di grandi dimensioni per via dei rilevanti costi di messa in opera di elementi principali ed accessori, quali sensori, inverter, accumulatori e cavi di connessione.
Un esempio ? l?oggetto della domanda di brevetto CN104467535B di
L?invenzione si riferisce ad un dispositivo di generazione di energia piezoelettrica con oscillatore multistrato per la raccolta di energia cinetica passiva di un veicolo.
Viene fornito un dispositivo di generazione di energia piezoelettrica oscillante multistrato per la raccolta dell?energia cinetica passiva di un veicolo stradale. Secondo il dispositivo di generazione di energia, una pluralit? di oscillatori piezoelettrici ? impilata nella direzione verticale e il numero di impilamento ? determinato secondo il vincolo di una dimensione longitudinale in modo che la quantit? di energia generata quando le ruote agiscono di volta in volta pu? essere incrementata. Inoltre, la distribuzione dei punti di contatto ? progettata in base alle dimensioni degli pneumatici. Secondo il dispositivo, gli oscillatori piezoelettrici sono utilizzati per la generazione di energia, l?efficienza di conversione dell?energia ? elevata, un blocco di pressione indipendente viene utilizzato per trasmettere la pressione delle ruote, dopo che gli oscillatori piezoelettrici generano lo spostamento massimo, la pressione delle ruote ? sopportata da un guscio composto da una piastra di copertura e da una base, e quindi si pu? evitare che, poich? la massa complessiva del veicolo in oscillazione cinetica agisce direttamente sugli oscillatori piezoelettrici, gli oscillatori si danneggino.
Un altro esempio ? l?oggetto della domanda di brevetto US8013497B2 di L?invenzione si riferisce ad un generatore di energia piezoelettrico L?invenzione prevede un generatore di energia piezoelettrico che include un corpo di supporto, un elemento piezoelettrico e un elemento di applicazione della sollecitazione di compressione di polarizzazione. L?elemento piezoelettrico ? posto sul corpo di supporto. L?elemento piezoelettrico ha una piastra piezoelettrica che ? polarizzata nella direzione dello spessore e un primo e un secondo elettrodo che sono forniti ciascuno su una superficie della piastra piezoelettrica. L?elemento di applicazione della sollecitazione di compressione di polarizzazione ? supportato sul lato sopra l?elemento piezoelettrico dal corpo di supporto. L?elemento di applicazione della sollecitazione di compressione di polarizzazione applica all?elemento piezoelettrico una sollecitazione di compressione di polarizzazione che agisce nella direzione dello spessore della piastra piezoelettrica, in modo che l?entit? di una sollecitazione di compressione nella piastra piezoelettrica cambi con una variazione della sollecitazione applicata esternamente.
Scopo del presente brevetto ? quello di rendere fruibile questo tipo di tecnologia in maniera pi? immediata ad un pubblico molto vasto, offrendo anche la possibilit? di recuperare energia cinetica trasformandola in elettrica con un dispositivo compatto, pronto all?uso, modulabile, espandibile e liberamente installabile.
Ancora pi? vantaggiosamente il dispositivo consente la possibilit? di allacciarsi automaticamente ad una rete di domotica o altra rete di controllo elettronico privata e/o pubblica.
Descrizione dell?invenzione
Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo atto ad essere installato in corrispondenza di un pavimento che risolve efficacemente le problematiche suesposte. Detto dispositivo ? costituito da una scatola stagna di materiale composito nel cui interno vengono alloggiate tutte le componentistiche necessarie affinch? detto dispositivo sia gi? pronto all?uso.
Il dispositivo da pavimento ? in grado di generare energia elettrica trasformando l?energia cinetica che lo fa muovere e/o vibrare, tramite un trasduttore di forza piezoelettrico collegato poi ad un inverter che ne regola la frequenza e trasforma l?output da corrente diretta in alternata e viceversa. Il dispositivo si presta ad una vastissima gamma di applicazioni. Infatti esso pu? essere impiegato per alimentare gli impianti in prossimit? di un accesso pedonale o carrabile, allarmi, sistemi antitaccheggio, illuminazione, citofoni e simili. Il dispositivo pu? essere montato in prossimit? di infrastrutture di comunicazione, sfruttando l?energia cinetica generata dalle vibrazioni e spostamenti d?aria indotte dai mezzi in transito, per alimentare dispositivi elettrici/elettronici e l?illuminazione, alcuni esempi sono ferrovie, metropolitane, autostrade, gallerie e simili. Allo stesso modo il dispositivo si presta ad essere applicato per alimentare impianti di natura elettronica come citofoni, videocitofoni, campanelli e simili quando installato in prossimit? di scale e/o del vano ascensore di un edificio. Il dispositivo ? inoltre in grado di fungere da power bank per altri dispositivi elettronici se messo a disposizione di utenti che praticano attivit? sportiva e che mettono in moto lo stesso per generare energia cinetica. Inoltre, il dispositivo consente di fungere da sistema antifurto e/o antitaccheggio, in questo caso ? provvisto di un altoparlante ad alta efficienza di consumo, atto ad inviare una segnalazione acustica di allarme quando il dispositivo viene scosso generando sufficiente energia elettrica.
Il dispositivo ? realizzato in modo da essere modulare e facilmente associabile ad altri dispositivi ad esso simili al fine di una maggiore e pi? importante produzione di energia elettrica.
Il dispositivo comprende un allaccio a tenuta stagna che consente un collegamento solido e stagno con i cavi di uscita per l?energia elettrica, garantendone inoltre la solidit? attraverso un meccanismo di blocco atto a mantenere i cavi in posizione ed a consentire il rilascio attraverso un movimento meccanico. L?involucro che racchiude tutti i componenti del dispositivo ? robusto impermeabile e, in una forma di realizzazione, presenta almeno un dispositivo di trattenimento configurato per consentire l?impegno, stabile e reversibile, di detto dispositivo con apparecchi elettrici o elettronici da alimentare e posizionati sopra detto involucro esterno come, a titolo esemplificativo, spinning bike o altri macchinari per l?esercizio fisico. In questa forma di realizzazione si pu? ipotizzare un vantaggioso sfruttamento del dispositivo della presente invenzione come pavimentazione per una palestra nella quale siano installati tapis-roulant, spinning bikes, vogatori o altri simili macchinari.
Il dispositivo inoltre pu? essere realizzato in varie forme di realizzazione a seconda della destinazione di uso ultima del dispositivo e per consentire l?alloggiamento di un numero maggiore o minore di unit? di detto dispositivo di connessione. Il dispositivo comprende un dispositivo di connessione che consente la connessione ad una rete smart in modalit? wireless operando con frequenze tali da evitare di costituire disturbo per le persone e gli animali e per gli altri dispositivi elettronici. Il dispositivo di connessione consente di collegarsi ad una rete di domotica per ottenere informazioni di diagnostica relative allo stato di funzionamento del dispositivo stesso e per avere stime relative all?efficienza della produzione di corrente ed alla produzione di energia elettrica nel tempo. Attraverso una rete smart come quella di domotica ? inoltre possibile accendere o spegnere il dispositivo attivandone un apposito switch anche da remoto.
I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora pi? chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata.
Descrizione delle figure
L?invenzione verr? qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l?ausilio delle figure annesse, nelle quali:
- FIGURA 1 mostra una vista prospettica del dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100;
- FIGURA 2 mostra una vista del funzionamento di una forma di realizzazione di detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
La presente invenzione verr? ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune forme di realizzazione relativamente al presente concetto inventivo.
Con riferimento alla FIG. 1 ? mostrata una vista di dettaglio di detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100 da pavimento secondo la presente invenzione. In FIG.1 come nella descrizione che segue, ? illustrata la forma di realizzazione della presente invenzione ad oggi ritenuta la migliore. Detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100 comprende almeno un involucro esterno 101, almeno un allaccio a tenuta stagna 102, almeno un incasso con connessione elettrica interna 103, almeno un connettore cablato 104, almeno una batteria di accumulo 105, almeno un trasduttore di forza piezoelettrico 106, almeno un inverter 107, almeno un dispositivo di connessione 108, almeno un set di spie led 109, almeno uno switch 110, almeno un meccanismo di blocco 111, almeno un dispositivo di trattenimento 112, almeno un altoparlante 113.
Detto involucro esterno 101 ? solido, resistente agli urti ed alle sollecitazioni prolungate, impermeabile e con un elevato grado di stagnezza anche per polveri, detto involucro presenta un dispositivo di trattenimento 112 configurato per consentire l?impegno, stabile e reversibile, di detto dispositivo 100 con apparecchi elettrici o elettronici da alimentare e posizionati sopra detto involucro esterno 101 come, a titolo esemplificativo, spinning bike o altri macchinari per l?esercizio fisico.
Detto allaccio a tenuta stagna 102 garantisce l?uscita di un cavo elettrico atto a trasmettere la corrente elettrica generata attraverso detto trasduttore di forza piezoelettrico 106 a partire da energia cinetica, e modulata e convertita in corrente diretta o alternata, da detto inverter 107. Detto allaccio a tenuta stagna 102 presenta detto meccanismo di blocco 111 per impedire lo scollegamento accidentale del cavo elettrico di uscita. Detto incasso con connessione elettrica interna 103 consente la possibilit? di agganciare pi? dispositivi in maniera rigida fra loro evitando connessioni cablate, mentre nel momento in cui si rende necessaria una connessione cablata, il collegamento ? garantito tramite detto connettore cablato 104.
Detta batteria di accumulo 105 consente di accumulare temporaneamente l?energia elettrica convertita nel caso in cui detto allaccio a tenuta stagna 102 fosse per qualsivoglia ragione scollegato, e/o per alimentare detto set di spie led 109 a basso consumo energetico, atto a inviare segnalazione visiva di eventuali malfunzionamenti e/o del corretto stato di funzionamento.
Detto dispositivo di connessione 108 consente la connessione wireless e/o in forma cablata ad una rete di controllo pubblica e/o domestica, come una rete di domotica, e detto switch 110 consente di spegnere il dispositivo bloccando istantaneamente l?alimentazione energetica da detto trasduttore di forza piezoelettrico 106 a detto allaccio a tenuta stagna 102. In una forma di realizzazione preferita, detto altoparlante 113 ? implementato per l?invio di segnalazioni di allarme ed ? direttamente collegato al dispositivo dal quale trae alimentazione elettrica.
Con riferimento alla FIG. 2 vista del funzionamento di una forma di realizzazione di detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100 a titolo puramente esemplificativo e non limitativo o vincolante. La descrizione dettagliata che segue fa riferimento alle FIGG.1 e 2.
Detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100 nella forma di realizzazione presentata in FIG. 2 ? montato in prossimit? di una ferrovia 200, sia su un dispositivo di illuminazione indipendente 202 che su almeno un dispositivo di illuminazione 204 montato in una stazione 203. In questa forma di realizzazione, detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100 sfrutta le continue vibrazioni indotte dal passaggio del treno 201 per produrre energia elettrica tramite detto trasduttore di forza piezoelettrico 106 ed inviarla a detto dispositivo di illuminazione indipendente 202 tramite detto allaccio a tenuta stagna 102. Detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo 100 sfrutta inoltre le vibrazioni indotte dall?azione combinata di detto treno 201 e delle persone presenti in detta stazione 203 che con la vibrazione indotta dal loro calpestio forniscono un prezioso contributo cinetico per il suo funzionamento e l?alimentazione di detto dispositivo di illuminazione 204.
? evidente che l?applicazione in prossimit? di una ferrovia sia solo un esempio delle molteplici forme di utilizzo del dispositivo oggetto della presente invenzione. A scala molto pi? ridotta, esso pu?, infatti, essere installato in corrispondenza di soglie di ingresso a condomini o case private o addirittura al di sotto della pedata di una scala, sfruttando cos? il passaggio dei condomini o abitanti della residenza presso la quale in dispositivo ? installato, per fornire energia a costo zero a tutti gli impianti di uso comune come, a titolo esemplificativo ma non limitativo, elevatori, ascensori, illuminazione condominiale, sistema di allarme, sistema antitaccheggio in caso di esercizi commerciali, serrande e avvolgibili, sistemi di irrigazione ed altro.
A scala domestica, una versione del dispositivo oggetto dell?invenzione pu? facilmente essere installata in corrispondenza del pavimento del corridoio o della cucina, che sono notoriamente le zone pi? ?vissute? di un appartamento, alimentando cos?, almeno parzialmente, gli impianti domestici e alleggerendo in questo modo la bolletta energetica delle famiglie.
? infine chiaro che all?invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall?ambito di tutela che ? fornito dalle rivendicazioni annesse.
Claims (10)
1. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, atto a trasformare l?energia cinetica e le vibrazioni generate dal calpestio di detto pavimento da parte di utenti e veicoli leggeri come biciclette, monopattini e simili in energia elettrica, detto dispositivo (100) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere:
- almeno un involucro esterno (101) solido, resistente agli urti ed alle sollecitazioni prolungate, impermeabile a liquidi e perfettamente stagno alle polveri;
- almeno un allaccio a tenuta stagna (102) atto a consentire l?uscita di un cavo elettrico per l?alimentazione di qualsivoglia impianto con l?energia elettrica generata da detto dispositivo (100);
- almeno un incasso con connessione elettrica interna (103) atto a consentire di agganciare pi? dispositivi (100) in maniera rigida fra loro; - almeno un connettore cablato (104) atto a consentire di collegare pi? dispositivi (100) anche distanti fra loro;
- almeno una batteria di accumulo (105) atta ad accumulare temporaneamente l?energia elettrica convertita nel caso in cui detto allaccio a tenuta stagna (102) fosse per qualsivoglia ragione scollegato; - almeno un trasduttore di forza piezoelettrico (106) atto a convertire l?energia cinetica indotta dalle vibrazioni del pavimento sotto il quale detto dispositivo (100) ? installato in energia elettrica;
- almeno un inverter (107) atto a trasformare la corrente da continua ad alternata e viceversa e a modularne la frequenza;
- almeno un dispositivo di connessione (108) atto a consentire la connessione wireless e/o in forma cablata ad una rete di controllo pubblica e/o domestica, come una rete di domotica;
- almeno un set di spie led (109) a basso consumo energetico, atto a inviare segnalazione visiva di eventuali malfunzionamenti e/o del corretto stato di funzionamento;
- almeno uno switch (110) atto a spegnere il dispositivo bloccando istantaneamente l?alimentazione energetica da detto trasduttore di forza piezoelettrico (106) a detto allaccio a tenuta stagna (102).
2. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto allaccio a tenuta stagna (102) consente un collegamento solido e stagno con i cavi di uscita per l?energia elettrica, garantendone la solidit? attraverso almeno un meccanismo di blocco (111) atto a mantenere i cavi in posizione ed a consentire il rilascio attraverso un movimento meccanico.
3. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo la precedente rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto involucro esterno (101) presenta almeno un dispositivo di trattenimento (112) configurato per consentire l?impegno, stabile e reversibile, di detto dispositivo (100) con apparecchi elettrici o elettronici da alimentare e posizionati sopra detto involucro esterno (101) come, a titolo esemplificativo, spinning bike o altri macchinari per l?esercizio fisico.
4. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto involucro esterno (101) viene realizzato in varie forme di realizzazione a seconda della destinazione di uso ultima del dispositivo e per consentire l?alloggiamento di un numero maggiore o minore di unit? di detto trasduttore di forza piezoelettrico (106).
5. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di connessione (108) ? atto a consentire la connessione ad una rete smart in modalit? wireless operando con frequenze tali da evitare di costituire disturbo per le persone e gli animali e per gli altri dispositivi elettronici.
6. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di connessione (108) consente il collegamento ad una rete di domotica per ottenere informazioni di diagnostica relative allo stato di funzionamento del dispositivo stesso e per avere stime relative all?efficienza dello stesso ed alla produzione di energia elettrica nel tempo.
7. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di consentire l?attivazione e/o disattivazione anche da remoto di detto switch (110) che, interfacciandosi con detto dispositivo di connessione (108), ? controllato tramite una rete di domotica e/o altra rete elettronica pubblica e/o privata di controllo.
8. Dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di poter fungere da sistema antifurto e/o antitaccheggio comprendendo almeno un altoparlante (113) atto ad inviare una segnalazione acustica di allarme quando il dispositivo viene scosso generando sufficiente energia elettrica; detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) essendo atto a poter fornire alimentazione energetica anche a dispositivi di allarme, antifurto e/o antitaccheggio indipendenti.
9. Uso di un dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in impianti di natura elettronica come un dispositivo di illuminazione indipendente (202) e/o un dispositivo di illuminazione (204) posizionato in una stazione (203), quando installato in prossimit? di infrastrutture di collegamento come una ferrovia (200); detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento essendo fatto vibrare dal passaggio di un treno (201), tale da consentirgli di funzionare in maniera ottimale e prolungata; detto dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento essendo atto all?alimentazione energetica di dispositivi elettrici e/o elettronici di qualsiasi natura disposti in prossimit? di infrastrutture di collegamento generalmente sollecitate dal passaggio continuo di veicoli.
10. Uso di un dispositivo indipendente di accumulo energetico passivo (100) da pavimento, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni da 1 a 8 in prossimit? di scale e/o del vano ascensore di un edificio per alimentare impianti di natura elettronica come citofoni campanelli e simili.
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2022
- 2022-07-28 WO PCT/IB2022/056984 patent/WO2023042001A1/en unknown
Patent Citations (6)
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