ITBA20100002U1 - Turbina multipala "wind s. d." per generatore minieolico da kw 1 a kw 90 - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

TURBINA MULTIPALA “WIND S.D.”

PER GENERATORE MINIEOLICO

.

DA KW1 A KW 90.

STATO ANTERIORE DELLA TECNICA

Le turbine adottate per il minieolico, si caratterizzano per le dimensioni

decisamente più contenute (da mezzo metro di diametro in su ed altezza

inferiore ai 30 metri), quindi gestibili in sicurezza e costi anche dai singoli

privati cittadini. Le dimensioni delle pale, non essendo ingombranti, permettono di installare più generatori eolici, in uno spazio ristretto in modo

da poter gestire impianti fino alla produzione di 200 kw di energia elettrica. In alcuni tipi di installazioni, è generalmente costituito da aerogeneratori disposti variamente nella parte alta dell'edificio, ma collegati ad un

unica linea che li raccorda alla rete elettrica. Tali impianti, di piccola taglia, sono destinati soprattutto per aree agricole, artigianali e per i servizi.

Le applicazioni più tipiche del minieolico riguardano infatti impianti a

servizio di utenze isolate (sistemi cosidetti stand-alone oppure off grid),

impianti di media potenza a servizio dì piccole comunità e villaggi isolati, tipicamente utilizzati per remoti insediamenti montani o insulari, oppure piccoli impianti connessi a reti a bassa tensione per forniture domestiche integrative. L'impiego dei mini e micro generatori per queste tipologie di installazione è tornato ad essere infatti economicamente vantaggioso, da un lato a causa dell’aumento del costo dell'energia, dall’altro grazie all'introduzione di nuove tecnologie a basso costo.

In ragione dei loro peculiari campi di impiego, rispetto ai loro "fratelli più grandi, i generatori minieolici, sono macchine più semplici, costruite con specifiche caratteristiche tecniche e opportuni accorgimenti che consentono un uso continuativo delle miniturbine anche per svariati anni consecutivi senza la necessità di interventi di manutenzione. Spesso, soprattutto per quanto riguarda le utenze isolate, t sistemi minieolicì, possono essere accoppiati ad impianti fotovoltaici e/o generatori diesel, per : una completa autosufficienza energetica dell’utenza. Si tratta di torri di 30 metri di altezza ben integrabili a paesaggi agricoli e insediamenti arrigianali e industriali. Gli aerogeneratori di piccola potenza, costruiti con critcri più semplici ed economici, vengono adoperati per l'alimentazione elettrica in località isolate. Le potenze di queste macchine vanno da poche centinaia di Watt ai 100 kW attraverso turbine di due tipi, ovvero ad asse orizzontale oppure ad asse verticale. L'uso che ne deriva dall 'utilizzo del minieolico, va dall'alimentazione elettrica di piccole reti ed impianti, al caricamento di batterie, a stazioni di pompaggio, utenze rurali e isole, in questi casi, l'energia prodotta c non consumata, viene immagazzinata in un sistema di accumulo formato, nella maggior parte dei casi, da batterie. Negli ultimi tempi, si è sviluppata ìa tendenza all’impiego in ambiente urbano (specialmente turbine ad asse verticale), facilitata dal modesto impatto ambientale e incentivata da una ricerca di design che consenta una integrazione estetica fra gli edifìci.

Una sorta di eolico fai da te da installare per cosi dire nel giardino dì casa, i "mulini a vento" su misura, sono stati pensati per utenti residenziali e piecole realtà imprenditoriali. Si va dal settore dei servizi, turismo e tempo libero, come Agriturismi, Camping, Villaggi Turistici e Alberghi ai servizi per il benessere (Beauty di Health Farm, Case di Cura) alle piccole e medie imprese attive nel settore agricolo come tenute vitivinicole e olivicole o imprese di trasformazione dei prodotti agricoli. Gli attuali meccanismi normativi di agevolazione, scambio sul posto e contributo in forma di certificati verdi, rendono già oggi gli impianti da 20 KW competitivi con tempi di ritorno del capitale investito fra 4 e 6 anni per condizioni di vento tipiche superiori a 5 m/s, come si riscontrano in molte aree del territorio nazionale. Nell'ambito degli aspetti burocratici ed amministrativi per l'installazione di impianti minieolici nel nostro Paese, la situazione è variegata. Vi sono regioni, come Puglia e Toscana, dove vigono procedure semplificate a cura dei comuni di appartenenza, le cosiddette procedure di DIA. Nelle altre regioni, dove peraltro ìa procedura è in continua evolurione, ci si sta muovendo in questa direzione di semplificazione burocratica. Il minieolico, inoltre ha la più ampia possibilità di applicazioni, presentando le due tecnologie differenti: pale ad asse orizzontale e pale ad asse verticale.

Le pale ad asse orizzontale sono i discendenti dei mulini a vento classici, seppur di dimensioni decisamente più ridotte. Possono essere orientate tramite una deriva posta "a valle” delle pale in modo che possano sempre essere posizionate perpendicolari al vento. Le pale ad asse verticale, invece, godono di una particolarità: non hanno bisogno di orientamento in quanto offrono al vento la superficie utile in un arco di 360°, Sono di dimensioni ridotte, molto estetiche, e più adatte a regimi di vento cittadini che, solitamente, sono turbolenti (vento di direzione e portata variabili) e quindi poco adatti al primo tipo di dispositivi. Solitamente si tratta di individuare una area di esposizione ai venti dominanti dell'area geografica in questione e installare la turbina (sia essa convenzionale o ad asse cale), come tetti, terrazzi, strutture di sostegno apposite (tralicci fissi o torri strali ate) posizionate anche nei giardini privati.

Spesso i generatori eolici sono un ottima soluzione per coprire i consumi di energia elettrica, in quanto a fronte di una spesa contenuta spesso garantiscono un ottima produttività. Dobbiamo ricordare, che come per le altre fonti rinnovabili, ogni Kw/h di energia elettrica prodotta consente di non immettere in atmosfera 0,5 Kg di anidride carbonica, altrimenti prodotta dalla combustione di materiale fossile

OBIETTIVO CHE L’INNOVAZIONE INTENDE RAGGIUNGERE In passato, tra una miniturbina ed un'altra, esistevano profonde differenze tecnologiche, componentistiche e strutturali con conseguenti differenze prestazionali. La turbina "WIND S.D.” multipala ha fra le sue caratteristiche tre tipi di innovazioni. La prima innovazione consiste dal fatto che essa si diversifica da tutte le altre esistenti in commercio in quanto l’azionamento, ovvero la rotazione, avviene ad una velocità del vento di circa 1 m/s, rispetto ai 2-3 m/s degli attuali altri sistemi a turbina dello stesso tipo, questo grazie ad un particolare supporto (foto 1) fissato sulle pale, il quale imprime una spinta alle basse velocità, garantendo un avviamento repentino man mano che la brezza aumenta.

La seconda innovazione, consiste nell'aver raggiunto mi basso impatto acustico ambientale, questo grazie alla nuova forma aerodinamica della pala (foto 1 e tavola dis.018/ 1) che garantisce un "rumore” impattivo nell' aria, più contenuto rispetto alle altre in commercio e che imprimono dinamicamente una velocità periferica, all’estremità delle stesse, inferiore alla velocità del suono, in modo da contenerne il rumore ad alte frequenze.

La terza innovazione, consiste nel fatto che tutte le pale del sistema della turbina/ rotore, sono costruite in materiali ad alto contenuto tecnologico, capaci di assorbire le onde dei radar in modo da rendere le stesse "invisibili" alla captazione dei dispositivi militari e civili che utilizzano questa tecnologia per la sicurezza e/o per la difesa, in modo da non arrecare disturbo alle stesse apparecchiature di bordo e/o installate al suolo. Inoltre, il materiale utilizzato per la costruzione, garantisce migliori caratteristiche meccaniche e minor peso in modo da dame una grande durabilità nel tempo ed una ottima tenuta contro gli agenti atmosferici e corrosivi.

COME FUNZIONA LA TURBINA MULTIPALA “WIND S.D," tutti gli aerogeneratori ad asse orizzontale, a prescindere dal modello specifico e dalle dimensioni della singola installazione, sono costituiti dalle seguenti diverse componenti strutturali:

* Rotore; ;* Gondola

• Torre.

Dal punto di vista strutturale, il mozzo del rotore, costituisce la parte terminale di un albero di trasmissione che è alloggiato, assieme ai sistemi di controllo, all’interno o all’esterno di una gondola, Il rotore è rigido e la sua superficie ed inclinazione non possono essere variate al variare della forza del vento; la turbina multipala, “WIND S.D." quindi, per poter finizionare, ha bisogno di una gondola con alloggiato il generatore a sua voita sostenuto da una torre, fondata a terra, che ha funzione di supporto. Questa, all'occorrenza e secondo ii tipo di diametro realizzato nonché della dimensione della pala, è in grado di sviluppare una forza motrice tale da soddisfare un appropriato input verso il generatore di corrente, per sviluppare una variabile in kw/h che va da un minimo di 1 ad un massimo di 90, con velocità anemomemche di circa 22-23 m/s.

Dal punto di vista funzionale, tutti gli aerogeneratori funzionano secondo lo stesso principio. Raggiunta una cena velocità, detta di attacco o di cutin, il vento mette in movimento il rotore, collegato all’albero di trasmissione . L'energia di rotazione dell’albero, può quindi essere utilizzata direttamente come energia meccanica, per razionamento di pompe idrauliche e simili, oppure convertita in energia elettrica mediante un generatore elcttrico, solitamente costituito da un alternatore. La turbina multipaìa eolica "WIND S.D. ' entra in funzione quando il vento raggiunge la velocità di appena 1 m/s, in qualunque direzione sopravento essa si trovi , Le pale vengono messe in rotazione dal movimento deH'aria. L'energia così ottenuta può azionare generatori elettrici (in questo caso si dicono acrogeneratori) o azionare macchine operatrici quali ad es. le pompe (in questo caso si dicono aeromotori o aeropompe). Le pale della turbina "WIND S.D " (comunemente otto) sono fissate ad un mozzo ( hub, in inglese) (foto 2) e nell’insieme costituiscono il rotore che normalmente si posiziona controvento. Il mozzo è, a sua volta, collegato all’albero lento) (low-speed shaft, in inglese) a valle del quale si trova il generatore elettrico da cui dipartono i cavi elettrici diretti alle utenze da alimentare o alla rete. Tutti questi elementi sono ubicati in una gondola, la quale a sua volta è posizio nata su di un supporto-cuscinetto, orientabile in base alla direzione del vento. La turbina eolica multipala “Wind S.D.", necessita, quindi, del collegamento a detta gondola per poter funzionare. La gondola viene completata da un sistema di controllo di direzione a coda, che interrompe il verso ottimale del funzionamento della macchina in caso di vento eccessivo e/ o garantisce la migliore posizione della gondola in relazione alla direzione del vento, L'intero sistema è poi posizionato su di una torre di sostegno alta al massimo 24 metri dal suolo.

Infine, la turbina eolica multipala "WIND S.D.", in caso di realizzazione con un numero di pale superiore a 3, ha tra le sue caratteristiche, quella di montare le pale in maniera dissassata sulla perpendicolare al verso di rorazione (foto 3), in modo da non arrecare troppo disturbo fluidodinamico, tra il set di pale anteriori, rispetto a quelle posteriori.

COSTITUZIONE COSTRUTTIVA

La turbina eolica multipala WIND S.D. è costituita dai seguenti particolari costruttivi meglio definiti nelle seguenti tavole:

dis, 018/ 1 sagoma pala;

dis. 019 / 1 barra anticipo rotazione;

dis. 020/ 1 copertura pala;

dis. 021 / 1 barra di sostegno;

dis. 042/ 1 rotore;

dis. 050/ 1 complessivo pala;

dis. 060/ 1 complessivo turbina WIND S.D.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI TURBINA MULTIPARA "WIND S.D.” PER GENERATORE MINIEOLICO DA KW1 A KW 90. PRIMA RIVENDICAZIONE Dispositivo su pala eolica per imprimere una resistenza maggiore rispetto al vento in modo da anticipare l'avviamento rotativo della stessa, costituito da un corpo principale in materiale composito, abbinato alla pala, per interferire con il fluido aerodinamico di scommento; SECONDA RIVENDICAZIONE Pala a profilo piatto avente sagoma curvilinea a basso impato acustico TERZA RIVENDICAZIONE Sistema rotore costruito in materiale anti interferenze elettromagnetiche