IT202200000215U1

IT202200000215U1 - Pala eolica ad asse verticale

Info

Publication number: IT202200000215U1
Application number: IT202022000000215U
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Cosentino; Alessandro Leopoldo Russo; Alfonso Coppola
Original assignee: Giuseppe Cosentino; Alessandro Leopoldo Russo; Rithema S R L S
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2023-07-24
Also published as: WO2023139466A1

Description

DESCRIZIONE DEL MODELLO DI UTILITA? AVENTE PER TITOLO:

?PALA EOLICA AD ASSE VERTICALE?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione fa riferimento al campo della tecnica comprendente le macchine per lo sfruttamento delle energie rinnovabili.

Ad oggi, si fa sempre pi? attenzione allo sfruttamento della cosiddetta energia pulita, ovvero una fonte energetica alternativa ai combustibili fossili resa disponibile direttamente dalla natura che non genera inquinamento ambientale. Di energie rinnovabili ne esistono di diversi tipi: il fotovoltaico, l?eolico, ecc. L?energia eolica ? l?energia che si estrae dal vento, grazie allo stesso principio della dinamo: quando le pale sono in movimento, l?energia ? trasformata in elettricit?. L?energia eolica fa parte delle energie sostenibili perch? per la sua produzione non vengono bruciati combustibili fossili e quindi nessuna sostanza inquinante nociva contamina l?aria.

In particolare il trovato oggetto della presente invenzione riguarda una pala eolica ad asse verticale, che sfrutta la corrente ascensionale creata dallirraggiamento solare. Una corrente ascensionale ? formata da una massa d?aria che sale di quota per effetto della differenza di densit? causata dalla differenza di temperatura. L'aria calda ha densit? minore di quella fredda, dunque pesa di meno a parit? di volume, se una massa d'aria viene scaldata, per esempio perch? si trova su una roccia scaldata dal sole, diventa pi? leggera e per convezione incomincia a salire. La presente invenzione mira a sviluppare una pala eolica, che sfrutti la corrente ascensionale dellaria, convogliandola lungo l?asse verticale della pala, per poi convertirla in energia meccanica disponibile sull?albero di rotazione della pala stessa.

Il problema tecnico, sorge dal fatto, che per creare una corrente ascensionale, c?? bisogno di un elemento in prossimit? della base, che raccolga i raggi solari e riscaldandosi ceda il calore raccolto all?aria, creando una corrente ascensionale. Un secondo problema tecnico, risiede nel fatto che affinch? il flusso ascensionale sia conveniente, c?? bisogno di raccogliere sulla base, anche del flusso di aria orizzontale, per poi spingerla verso l?asse della pala. L?obiettivo di creare una corrente ascensionale, in grado di captare la corrente laterale, riscaldarla al fine di creare una corrente ascensionale, convertita in energia meccanica, da una pala eolica ad asse verticale, ? raggiunto per mezzo di un dispositivo comprendente le caratteristiche descritte nella rivendicazione principale. Le rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione vantaggiose dell?invenzione.

Al meglio della conoscenza dell?odierno inventore, sono noti allo stato deH?arte e comunemente impiegati sistemi di generatori eolici, ovvero macchine in grado di convertire direttamente l?energia cinetica del vento in energia elettrica. Tali macchine sono costituite da turbine eoliche, ossia aereogeneratori che, grazie all?energia cinetica del vento impattante contro le pale, convertono quella stessa energia in energia elettrica pulita mediante un generatore elettrico collegato all?asse della girante.

Le turbine eoliche sono generalmente distinte in due tipologie: turbine eoliche ad asse orizzontale e turbine eoliche ad asse verticale.

Le turbine eoliche ad asse orizzontale, attualmente pi? utilizzate, si caratterizzano per il fatto che il moto della girante avviene su di un asse orizzontale. Le turbine eoliche ad asse verticale, invece, si contraddistinguono per il fatto che il moto della girante avviene su di un asse verticale.

Le turbine eoliche ad asse orizzontale devono essere orientate parallelamente alla direzione del vento, mentre quelle ad asse verticale sono indipendenti dalla direzione del vento. Le turbine eoliche ad asse verticale sono macchine adatte all?uso domestico, in quanto indipendenti dalla direzione del vento e oltretutto di semplice realizzazione costruttiva rispetto a quelle ad asse orizzontale. Tuttavia, sono caratterizzate da un rendimento eolico di circa il 30 % pi? basso rispetto a quelle ad asse orizzontale. Ad oggi, si ? cercato sempre pi? di ridurre le dimensioni e la complessit? di tali macchine per renderle disponibili ad un?ampia utenza per cui nel tempo sono stati sviluppati diversi modelli di turbine eoliche ad asse verticale. La pi? famosa ? la turbina a vento ad asse verticale di Savonius, un tipo di macchina molto semplice e versatile che ha un rendimento abbastanza soddisfacente rispetto alle turbine eoliche ad asse orizzontale. Ad oggi si cerca sempre pi? frequentemente, di progettare turbine eoliche ad asse verticale, caratterizzate da un numero ridotto di elementi in movimento e al contempo che sfruttino al meglio l?energia del vento, affinch? siano competitive rispetto alle turbine eoliche ad asse orizzontale, di pi? complessa realizzazione e sicuramente pi? costose. Il segreto risiede proprio nella girante, che deve essere progettata in modo tale da catturare il pi? possibile l?energia resa disponibile dal vento, in maniera semplice ed economica. Sono stati sviluppati numerosi modelli di giranti che aumentano il rendimento delle turbine eoliche ad asse verticale, tutti per? risultano di complessa realizzazione, perch? costituiti da strutture troppo articolate, o caratterizzate da elevati componenti in movimento, che ne complicano il funzionamento rendendo questo tipo di machina troppo complessa, poco funzionale e molto costosa.

Svantaggiosamente nessuna di queste sopra citate, presenta un sistema in grado di creare una corrente ascensionale, che capta la corrente laterale sfruttabile dalla pala ad asse verticale.

Secondo uno scopo, il trovato oggetto della presente invenzione, intende realizzare una pala eolica ad asse verticale costituita da pochi elementi, dunque di semplice realizzazione quindi economica.

Secondo un altro scopo, il trovato oggetto della presente invenzione, intende sfruttare una particolare forma della base, per captare le correnti laterali convertendole in correnti ascensionali spinte verso l?asse della pala.

Secondo un ulteriore scopo, il trovato oggetto della presente invenzione, intende creare un sistema in grado di creare una corrente ascensionale sfruttando il calore prodotto dall'rraggiamento solare.

Secondo ancora un ulteriore scopo, il trovato oggetto della presente invenzione, intende massimizzare il rendimento della corrente ascensionale, dando una forma che consenta di sfruttare la differente pressione dellaria che si forma lungo l?asse verticale della pala eolica.

Il trovato oggetto della presente invenzione realizza gli scopi prefissati in quanto trattasi di paia eolica ad asse verticale che comprende:

- un base conica (7), di colore scuro, disposta con la sua base maggiore (8) vincolata a terra;

- un albero di rotazione (4), incernierato sull?asse della detta base conica (7), fuoriuscente con un estremo dalla base maggiore (8) di detta base conica (7) e con l?altro estremo connesso ad un motore (6);

- una ruota inferiore (10), raggiata, calettata in prossimit? della base minore di detta base conica (7) ed una ruota superiore (9), raggiata, calettata sull?estremit? superiore del detto albero di rotazione (4);

- un tubo (1 ), calettato con una base sulla ruota inferiore (10) e con l?altra base sulla ruota superiore (9);

- almeno un elicoide interno (3), collegato sulla superficie interna del detto tubo conico (1);

- almeno un elicoide esterno (2), collegato sulla superficie esterna del detto tubo conico (1 ). Le correnti orizzontali scontrandosi contro l?almeno un elicoide esterno (2) faranno girare il detto tubo (1 ) Tav. 1 Fig. 1 e Fig. 2. La base conica (7), essendo di colore scuro, preferibilmente nero, attirer? i raggi solari e riscaldandosi per irraggiamento generer? una corrente ascensionale. Inoltre essendo detta base conica (7) di forma conica, catturer? le correnti orizzontali, che scontrandosi contro la superficie di detta base conica (7), defletteranno il vento caldo verso l?asse della pala. La corrente ascensionale, amplificata dalla corrente orizzontale, captata dalla forma conica della detta base conica (7), scorrer? all'interno del tubo (1) generando un flusso di aria, contro il detto almeno un elicoide interno (3), tender? a far girare il detto tubo (1), convertendo l?energia cinetica ascensionale in energia meccanica Tav. 1 Fig.

1 e Fig. 2. Convenientemente il tubo (1), ? dotato di forma conica, ed ? calettato con la sua base maggiore, sulla ruota inferiore (10) e con la sua base minore sulla ruota superiore (9). In questo modo, dato che la velocit? del vento aumenta all?aumentare dell?altezza da terra, la sezione del tubo (1) sar? proporzionalmente sempre pi? piccola, in modo da sfruttare al massimo le correnti orizzontali, senza creare zone di turbolenza Tav. 1 Fig. 1 e Fig. 2. Per lo stesso principio fisico, al fine di sfruttare al massimo la differenza di pressione che si viene a generare lungo l?asse della pala, l?almeno un elicoide interno (3), si rastrema dalla base maggiore del detto tubo conico (1), assottigliandosi sino alla base minore e l'almeno un elicoide esterno (2) si rastrema dalla base minore del detto tubo conico (1), assottigliandosi sino alla base maggiore Tav. 1 Fig. 1 e Fig. 2. L?asse del tubo (1), potr? quindi essere connesso preferibilmente ad un moltiplicatore di giri (5), a sua volta connesso ad un motore (6), che convertir? l?energia meccanica resa disponibile sull?asse del tubo (1), in energia elettrica Tav. 1 Fig. 1 e Fig. 2. Chiunque del mestiere potr? meglio comprendere l'invenzione, da una descrizione dettagliata dei disegni, come segue:

Tav. 1 Fig. 1: Vista prospettica dell?invenzione con tutti i suoi elementi essenziali che la compongono.

Tav. 2 Fig. 2: Vista laterale dell?invenzione che mostra con delle frecce i flussi d?aria sfruttati dalla pala presentata da questa invenzione. L?invenzione ? stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia ? chiaro che l?invenzione ? suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche.

Claims

RIVENDICAZIONI DEL MODELLO DI UTILITA? AVENTE PER TITOLO: ?PALA EOLICA AD ASSE VERTICALE? TESTO DELLE RIVENDICAZIONI

1. Pala eolica ad asse verticale, che comprende:

- almeno un elicoide interno (3), collegato sulla superficie interna del detto tubo conico (1), che fa ruotare detto tubo (1), per effetto della corrente ascensionale, generata dal vento che urta contro la base conica (7) riscaldata a sua volta per irraggiamento, creando un flusso di aria assiale che percorre, internamente, dal basso verso l?alto, detto tubo (1);

- almeno un elicoide esterno (2), collegato sulla superficie esterna del detto tubo conico (1), che fa ruotare detto tubo (1) di verso concorde al verso di spinta dell?almeno detto un elicoide interno (3), per effetto delle correnti di vento orizzontali che vi urtano contro.

2. Pala eolica ad asse verticale, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il tubo (1) ? di forma conica, ed ? calettato con la sua base maggiore sulla ruota inferiore (12) e con la sua base minore sulla ruota superiore (9).

3. Pala eolica ad asse verticale, secondo le rivendicazioni da 1 a 2, caratterizzata dal fatto che l?almeno un elicoide interno (3) si rastrema dalla base maggiore del detto tubo conico (1) assottigliandosi sino alla base minore e l?almeno un elicoide esterno (2) si rastrema dalla base minore del detto tubo conico (1) assottigliandosi sino alla base maggiore.